一种数据中心新风换气方法、系统及存储介质与流程

1.本技术涉及数据中心换气技术领域，尤其是涉及一种数据中心新风换气方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.随着数据中心行业在全球的蓬勃发展，随着社会经济的快速增长，数据中心的发展建设将处于高速时期，再加上各地政府部门给予新兴产业的大力扶持，都为数据中心行业的发展带来了很大的优势。数据中心内主要放置有大量的计算机硬件，通过这些计算机硬件完成数据存储、数据交互或数据计算等功能，在计算机硬件的运行过程中会产生大量的热量，因此数据中心在建造过程中也会构建散热系统。
3.传统的数据中心中所采用的散热系统都是以较高的运行功率长时间持续运转，通过持续高速的气流流通进行换气以保障数据中心内的温度维持在较低的水平，从而对数据中心内的计算机硬件起到保护作用。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：在计算机硬件以较低的运行功率运作时，所产生的热量也较低，此时散热系统仍以较高的运行功率持续运转将会浪费电力。


技术实现要素：

5.为了改善散热系统长时间以较高功率持续运转可能会浪费电力的缺陷，本技术提供一种数据中心新风换气方法、系统及存储介质。
6.第一方面，本技术提供一种数据中心新风换气方法，包括如下步骤：获取数据中心内主体设备的历史运行时间和历史运行功率；基于所述历史运行时间和所述历史运行功率构建功率预测模型；根据所述功率预测模型和预设的时间节点对所述主体设备的运行功率进行预测，得到预测运行功率；检测所述数据中心内的实时空气质量和实时环境温度；基于所述实时环境温度和所述预测运行功率生成换气设备的换气方案，所述换气设备用于数据中心的换气散热；基于所述换气方案调整所述换气设备的运行速率，并结合调整后的运行速率和所述实时空气质量对所述数据中心进行换气。
7.通过采用上述技术方案，主体设备的运行是改变数据中心内环境温度的主要因素，主体设备的运行功率越高，所产生的热量也越多，由于数据中心内的主体设备运行过程中的运行功率不恒定，因此根据数据中心内主体设备的历史运行数据构建功率预测模型，通过功率预测模型可以对主体设备的运行功率进行预测，从而可以预测出主体设备的产热量，因此结合预测运行功率和数据中心的实时环境温度生成换气方案，根据换气方案调整换气设备的运转速率，主体设备的预测产热量高则提升换气设备的运转速率，主体设备的
预测产热量低则不提升换气设备的运转速率，从而使得换气设备在维持数据中心合适环境温度的同时，尽量减少电力的浪费。数据中心内的空气若湿度较高或含有较多杂质可能会影响主体设备的运行，因此在换气过程中还需要考虑数据中心内的实时空气质量，并根据实时空气质量对换气过程中的新空气进行处理。
8.可选的，所述基于所述历史运行时间和所述历史运行功率构建功率预测模型包括如下步骤：基于所述历史运行时间和所述历史运行功率构建预测公式；获取所述数据中心的历史环境数据；根据所述历史环境数据和所述预测公式生成损失函数；基于最小二乘法方法对所述损失函数进行拟合优化；结合优化后的损失函数和所述预测公式构建功率预测模型。
9.通过采用上述技术方案，根据主体设备的历史运行数据构建功率的预测公式，再结合数据中心的历史环境数据生成预测公式的损失函数，对损失函数进行拟合优化后，即可结合损失函数和预测公式构建出用于预测主体设备未来运行功率的功率预测模型。
10.可选的，所述基于所述实时环境温度和所述预测运行功率生成换气设备的换气方案包括如下步骤：基于所述实时环境温度和所述预测运行功率计算所述时间节点的预测环境温度；获取所述主体设备单位时间内的产热量；基于所述换气设备的标准运转速率计算所述单位时间内换气设备的散热量；基于所述产热量和所述散热量构建所述单位时间内的热交换平衡公式；判断所述预测环境温度是否超过预设的温度阈值；若所述预测环境温度未超过所述温度阈值，则生成第一换气方案，所述第一换气方案为调整所述换气设备以所述标准运转速率进行换气；若所述预测环境温度超过所述温度阈值，则生成第二换气方案，所述第二换气方案为基于所述热交换平衡公式和所述温度阈值计算所述换气设备的要求运转速率，并调整所述换气设备以所述要求运转速率进行换气，所述换气设备以所述要求运转速率运行时，所述数据中心内的环境温度将低于所述温度阈值。
11.通过采用上述技术方案，根据主体设备单位时间内的产热量和换气设备在标准运转速率下单位时间的散热量，构建出数据中心内部单位时间内的热交换平衡公式，通过实时环境温度和预测出的主体设备位于时间节点的预测运行功率吗，可以计算出数据中心处于时间节点时的预测环境温度，根据预设的温度阈值对预测环境温度进行判断，若超出阈值，则需要根据热交换平衡公式计算出数据中心处于时间节点时环境温度要低于温度阈值的换气设备运转速率，并根据计算出的运转速率对换气设备进行调整；若未超出阈值，则可以直接根据换气设备的标准运转速率进行换气。
12.可选的，所述基于所述数据中心内换气设备的标准运转速率计算所述单位时间内换气设备的散热量包括如下步骤：根据所述实时环境温度计算所述数据中心内空气的等压比热容；基于所述数据中心内换气设备的标准运转速率计算所述单位时间内数据中心的空气质量流量；
根据所述等压比热容和所述空气质量流量计算所述单位时间内换气设备的散热量。
13.通过采用上述技术方案，空气的等压比热容会根据温度而改变，因此通过实时环境温度计算出数据中心内空气在实时环境温度下的等压比热容，再根据换气设备的标准运转速率计算出数据中心单位时间内数据中心的空气质量流量，最后结合空气的等压比热容和空气质量流量计算出单位时间内换气设备的散热量。
14.可选的，所述基于所述换气方案调整所述换气设备的运行速率，并结合调整后的运行速率和所述实时空气质量对所述数据中心进行换气包括如下步骤：收集所述数据中心外的空气并对所述空气进行预处理，得到预处理空气；基于所述实时空气质量生成空气检验标准；根据所述空气检验标准判断所述预处理空气是否合格；若所述预处理空气合格，则基于所述换气方案调整所述换气设备的运行速率，并采用所述预处理空气对所述数据中心进行换气；若所述预处理空气不合格，则基于所述空气检验标准对所述预处理空气进行再次处理，得到二次处理空气；基于所述换气方案调整所述换气设备的运行速率，并采用所述二次处理空气对所述数据中心进行换气。
15.通过采用上述技术方案，先对收集的空气进行预处理，再根据数据中心内的实时空气质量生成空气检验标准，数据中心内空气的各项数据不同，生成的空气检验标准也不同，因此需要判断预处理后的空气是否符合空气检验标准，若符合则直接采用预处理后的空气进行换气，若不符合则需要对预处理空气进行再次处理，以使得收集而来用于换气的空气符合数据中心内需求条件。
16.可选的，所述收集所述数据中心外的空气并对所述空气进行预处理，得到预处理空气包括如下步骤：收集所述数据中心外的空气并对所述空气进行消毒处理；将消毒处理后的空气再进行干燥处理；将干燥处理后的空气再进行静电吸附处理，得到预处理空气。
17.通过采用上述技术方案，数据中心内可能会有管理人员进入，因此对用于换气的空气需要进行消毒处理，空气中的水分和夹带的灰尘等杂物可能会造成数据中心内主体设备的损坏，因此还需要对用于换气的空气再进行干燥处理和静电吸附处理。
18.第二方面，本技术提供一种数据中心新风换气系统，包括：数据获取模块，用于获取数据中心内主体设备的历史运行时间和历史运行功率；功率预测模块，用于根据所述历史运行时间、历史运行功率和预设的时间节点预测所述主体设备在所述时间节点时的预测运行功率；环境检测模块，用于检测所述数据中心内的实时空气质量和实时环境温度；换气模块，用于根据所述实时环境温度和所述预测运行功率生成换气方案，并根据所述换气方案调整换气设备的运行速率，结合所述实时空气质量和调整后的运行速率对所述数据中心进行换气，所述换气设备用于对所述数据中心进行换气散热。
19.通过采用上述技术方案，通过数据获取模块获取主体设备的历史运行数据，再通
过功率预测模块根据历史运行数据构建功率预测模型，通过功率预测模型对主体设备的运行功率进行预测，从而可以预测出主体设备的产热量。数据中心内的空气若湿度较高或含有较多杂质可能会影响主体设备的运行，因此在换气过程中还需要考虑数据中心内的实时空气质量，并根据实时空气质量对换气过程中的新空气进行处理，因此通过环境检测模块检测数据中心的实时环境数据，最后通过换气模块结合预测运行功率和实时环境温度生成换气方案以调整换气设备的运行速率，再根据调整后的运行速率和实时空气质量对数据中心进行换气。
20.第三方面，本技术提供一种计算机可读储存介质，所述计算机可读储存介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时使所述处理器实现如第一方面所述的一种数据中心新风换气方法。
21.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.根据数据中心内主体设备的历史运行数据构建功率预测模型，通过功率预测模型可以对主体设备的运行功率进行预测，从而可以预测出主体设备的产热量，因此结合预测运行功率和数据中心的实时环境温度生成换气方案，根据换气方案调整换气设备的运转速率，主体设备的预测产热量高则提升换气设备的运转速率，主体设备的预测产热量低则不提升换气设备的运转速率，从而使得换气设备在维持数据中心合适环境温度的同时，尽量减少电力的浪费。
22.2.数据中心内可能会有管理人员进入，因此对用于换气的空气需要进行消毒处理，空气中的水分和夹带的灰尘等杂物可能会造成数据中心内主体设备的损坏，因此还需要对用于换气的空气再进行干燥处理和静电吸附处理。
附图说明
23.图1是本技术其中一实施例的数据中心新风换气方法的流程示意图。
24.图2是本技术其中一实施例构建功率预测模型的流程示意图。
25.图3是本技术其中一实施例生成换气设备的换气方案的流程示意图。
26.图4是本技术其中一实施例计算单位时间内换气设备的散热量的流程示意图。
27.图5是本技术其中一实施例基于调整后的运行速率和实时空气质量对数据中心进行换气的流程示意图。
28.图6是本技术其中一实施例对收集的空气进行预处理的流程示意图。
具体实施方式
29.以下结合附图1-6对本技术作进一步详细说明。
30.本技术实施例公开了一种数据中心新风换气方法。
31.参照图1，数据中心新风换气方法包括如下步骤：101，获取数据中心内主体设备的历史运行时间和历史运行功率。
32.102，基于所述历史运行时间和所述历史运行功率构建功率预测模型。
33.103，根据所述功率预测模型和预设的时间节点对所述主体设备的运行功率进行预测，得到预测运行功率。
34.104，检测所述数据中心内的实时空气质量和实时环境温度。
35.105，基于所述实时环境温度和所述预测运行功率生成换气设备的换气方案。
36.其中，换气设备配置于数据中心内，并用于对数据中心进行换气和散热。
37.106，基于所述换气方案调整所述换气设备的运行速率，并结合调整后的运行速率和所述实时空气质量对所述数据中心进行换气。
38.本实施例的实施原理为：主体设备的运行是改变数据中心内环境温度的主要因素，主体设备的运行功率越高，所产生的热量也越多，由于数据中心内的主体设备运行过程中的运行功率不恒定，因此根据数据中心内主体设备的历史运行数据构建功率预测模型，通过功率预测模型可以对主体设备的运行功率进行预测，从而可以预测出主体设备的产热量，因此结合预测运行功率和数据中心的实时环境温度生成换气方案，根据换气方案调整换气设备的运转速率，主体设备的预测产热量高则提升换气设备的运转速率，主体设备的预测产热量低则不提升换气设备的运转速率，从而使得换气设备在维持数据中心合适环境温度的同时，尽量减少电力的浪费。数据中心内的空气若湿度较高或含有较多杂质可能会影响主体设备的运行，因此在换气过程中还需要考虑数据中心内的实时空气质量，并根据实时空气质量对换气过程中的新空气进行处理。
39.在图1所示实施例的步骤102中，根据历史数据构建预测公式并生成损失函数，再对损失函数优化后，结合而成预测模型。具体通过图2所示实施例进行详细说明。
40.参照图2，构建功率预测模型包括如下步骤：201，基于所述历史运行时间和所述历史运行功率构建预测公式。
41.其中，基于所述历史运行时间和所述历史运行功率构建出预测多项式，并将多项式转化为均方误差。
42.202，获取所述数据中心的历史环境数据。
43.其中，历史环境数据包括历史环境温度和历史空气湿度。
44.203，根据所述历史环境数据和所述预测公式生成损失函数。
45.其中，生成损失函数的目的是为了在预测过程中结合周围环境的影响，使得预测的数值更加精确。
46.204，基于最小二乘法方法对所述损失函数进行拟合优化。
47.其中，通过最小二乘法拟合出最优化的函数曲线。
48.205，结合优化后的损失函数和所述预测公式构建功率预测模型。
49.本实施例的实施原理为：根据主体设备的历史运行数据构建功率的预测公式，再结合数据中心的历史环境数据生成预测公式的损失函数，对损失函数进行拟合优化后，即可结合损失函数和预测公式构建出用于预测主体设备未来运行功率的功率预测模型。
50.在图1所示实施例的步骤105中，根据数据中心内设备的产热量和换气设备的散热量构建热交换平衡公式，再通过预测出的产热量和平衡公式可以计算出换气设备达到温度平衡需求的运转速率。具体通过图3所示实施例进行详细说明。
51.参照图3，生成换气设备的换气方案包括如下步骤：301，基于所述实时环境温度和所述预测运行功率计算所述时间节点的预测环境温度。
52.其中，先根据预测运行功率计算出主体设备达到预测运行功率时的产热量，再将产热量转换为环境温度提升量，再结合实时环境温度，即可计算出达到时间节点时的预测环境温度。
53.302，获取所述主体设备单位时间内的产热量。
54.其中，先获取到主体设备的平均运行功率，再根据单位时间、平均运行功率和相关系数计算得到单位时间内的产热量。
55.303，基于所述换气设备的标准运转速率计算所述单位时间内换气设备的散热量。
56.304，基于所述产热量和所述散热量构建所述单位时间内的热交换平衡公式。
57.其中，当产热量q1和散热量q2相等时即为热平衡状态，此时数据中心内的温度将恒定不变，而散热量q2可以根据空气质量流量w、空气等压比热容c和温度差计算而来，计算公式为q2=w*c*(t2-t1)，其中t2为预测环境温度，t1为实时环境温度，空气质量流量w又与换气设备的运转速率有关，因此根据q1=q2的热平衡公式和温度差计算出维持热平衡所需要的运转速率。
58.305，判断所述预测环境温度是否超过预设的温度阈值，若否，则执行步骤306；若是，则执行步骤307。
59.306，生成第一换气方案。
60.其中，第一换气方案为调整所述换气设备以所述标准运转速率进行换气。
61.307，生成第二换气方案。
62.其中，第二换气方案为基于所述热交换平衡公式和所述温度阈值计算所述换气设备的要求运转速率，并调整所述换气设备以所述要求运转速率进行换气，所述换气设备以所述要求运转速率运行时，所述数据中心内的环境温度将低于所述温度阈值。
63.本实施例的实施原理为：根据主体设备单位时间内的产热量和换气设备在标准运转速率下单位时间的散热量，构建出数据中心内部单位时间内的热交换平衡公式，通过实时环境温度和预测出的主体设备位于时间节点的预测运行功率吗，可以计算出数据中心处于时间节点时的预测环境温度，根据预设的温度阈值对预测环境温度进行判断，若超出阈值，则需要根据热交换平衡公式计算出数据中心处于时间节点时环境温度要低于温度阈值的换气设备运转速率，并根据计算出的运转速率对换气设备进行调整；若未超出阈值，则可以直接根据换气设备的标准运转速率进行换气。
64.在图3所示实施例的步骤303中，可以根据数据中心内的空气质量流量和空气的等压比热容计算出散热量。具体通过图4所示实施例进行详细说明。
65.参照图4，计算换气设备单位时间内的散热量包括如下步骤：401，根据所述实时环境温度计算所述数据中心内空气的等压比热容。
66.402，基于所述数据中心内换气设备的标准运转速率计算所述单位时间内数据中心的空气质量流量。
67.其中，根据预设的空气质量流量计算公式进行计算，公式具体如下：w=qv*p。其中w为空气质量流量，q为换气设备在标准运转速率运行时，单位时间内产生的空气流量，v为数据中心内空气体积大小，p为空气密度。
68.403，根据所述等压比热容和所述空气质量流量计算所述单位时间内换气设备的
散热量。
69.其中，具体参考图3所示实施例中步骤304的详细说明。
70.本实施例的实施原理为：空气的等压比热容会根据温度而改变，因此通过实时环境温度计算出数据中心内空气在实时环境温度下的等压比热容，再根据换气设备的标准运转速率计算出数据中心单位时间内数据中心的空气质量流量，最后结合空气的等压比热容和空气质量流量计算出单位时间内换气设备的散热量。
71.在图1所示实施例的步骤106中，根据数据中心内实时空气质量的不同生成不同的空气检验标准，以对进行换气的新空气进行标准化处理，再采用处理后的空气进行换气。具体通过图5所示实施例进行详细说明。
72.参照图5，基于调整后的运行速率和实时空气质量对数据中心进行换气包括如下步骤：501，收集所述数据中心外的空气并对所述空气进行预处理，得到预处理空气。
73.502，基于所述实时空气质量生成空气检验标准。
74.其中，实时空气质量的指标包括空气湿度、空气灰尘浓度和有毒气体浓度，当指标正常时，生成的空气检验标准维持着三个指标维度的最低标准，若任意一个指标超标，则空气检验标准将提高相应指标的标准。
75.503，根据所述空气检验标准判断所述预处理空气是否合格，若是，则执行步骤504；若否，则执行步骤505。
76.504，基于所述换气方案调整所述换气设备的运行速率，并采用所述预处理空气对所述数据中心进行换气。
77.505，基于所述空气检验标准对所述预处理空气进行再次处理，得到二次处理空气。
78.506，基于所述换气方案调整所述换气设备的运行速率，并采用所述二次处理空气对所述数据中心进行换气。
79.本实施例的实施原理为：先对收集的空气进行预处理，再根据数据中心内的实时空气质量生成空气检验标准，数据中心内空气的各项数据不同，生成的空气检验标准也不同，因此需要判断预处理后的空气是否符合空气检验标准，若符合则直接采用预处理后的空气进行换气，若不符合则需要对预处理空气进行再次处理，以使得收集而来用于换气的空气符合数据中心内需求条件。
80.在图5所示实施例的步骤501中，对空气的预处理步骤主要是为了对新空气进行消毒、干燥和除尘处理，以保障数据中心内设备和人员的安全。具体通过图6所示实施例进行详细说明。
81.参照图6，对空气进行预处理包括如下步骤：601，收集所述数据中心外的空气并对所述空气进行消毒处理。
82.其中，通过抽风设备抽取数据中心外的空气并进行存储，对存储的空气通过紫外线进行消毒处理。
83.602，将消毒处理后的空气再进行干燥处理。
84.603，将干燥处理后的空气再进行静电吸附处理，得到预处理空气。
85.本实施例的实施原理为：数据中心内可能会有管理人员进入，因此对用于换气的空气需要进行消毒处理，空气中的水分和夹带的灰尘等杂物可能会造成数据中心内主体设备的损坏，因此还需要对用于换气的空气再进行干燥处理和静电吸附处理。
86.本技术实施例还公开一种数据中心新风换气系统，该系统包括：数据获取模块，用于获取数据中心内主体设备的历史运行时间和历史运行功率；功率预测模块，用于根据所述历史运行时间、历史运行功率和预设的时间节点预测所述主体设备在所述时间节点时的预测运行功率；环境检测模块，用于检测所述数据中心内的实时空气质量和实时环境温度；换气模块，用于根据所述实时环境温度和所述预测运行功率生成换气方案，并根据所述换气方案调整换气设备的运行速率，结合所述实时空气质量和调整后的运行速率对所述数据中心进行换气，所述换气设备用于对所述数据中心进行换气散热。
87.本实施例的实施原理为：通过数据获取模块获取主体设备的历史运行数据，再通过功率预测模块根据历史运行数据构建功率预测模型，通过功率预测模型对主体设备的运行功率进行预测，从而可以预测出主体设备的产热量。数据中心内的空气若湿度较高或含有较多杂质可能会影响主体设备的运行，因此在换气过程中还需要考虑数据中心内的实时空气质量，并根据实时空气质量对换气过程中的新空气进行处理，因此通过环境检测模块检测数据中心的实时环境数据，最后通过换气模块结合预测运行功率和实时环境温度生成换气方案以调整换气设备的运行速率，再根据调整后的运行速率和实时空气质量对数据中心进行换气。
88.本技术实施例还公开一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时使处理器实现图1-图6中所示的一种数据中心新风换气方法以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。