一种浸没式液冷服务器、控制系统及其测试方法

技术领域

本发明属于液冷服务器技术领域，具体地说是一种浸没式液冷服务器、控制系统及其测试方法。

背景技术

随着数字经济蓬勃发展，浸没式液冷产品具有极低的PUE，可大幅节约能源，是绿色数据中心的发展趋势。

数据中心服务器产品制冷方式可分为风冷方式和液冷方式两种。风冷方式发展起步较早，技术比较成熟；液冷方式发展较晚，尤其是浸没式液冷方式，近几年才出现。

浸没式液冷，是将服务器部件放置于充满氟化液的液冷柜中，服务器中的散热部件直接接触氟化液，然后进行热交换。由于氟化液价格极其昂贵，为了节省用量，通常在液冷柜内部使用大量的占位块。

目前浸没式液冷技术尚处于发展阶段，工厂测试治具及测试方法还处于探索阶段。综合考量可制造性、维护性及制造成本等因素，目前工厂端通常使用风冷测试治具，用以老化测试浸没式液冷服务器产品。浸没式液冷环境下，占位块不会影响系统散热；但当在风冷环境下老化测试时，占位块会阻挡空气流通，扰乱内部气流，导致系统散热故障，无法实现测试的准确性。

现今，为保证老化测试的准确性和可靠性，在风冷环境老化测试前，需要拆开服务器机箱，并将全部占位块拆掉。待老化测试完成后，将占位块重新装回服务器内部。这样就会存在以下问题：

1、可制造性差。通常在整机测试完成之后，下一环节为整机检验和包装。现在测试完成后需要将机器运回组装工站，安装占位块，不利于流水化作业，严重影响生产效率。

2、产品损坏风险增加、故障率升高。老化测试前后，需要进行服务器拆机、拆占位块和安装占位块操作。在工厂后续的环节中，不再复测产品。如果安装占位块环节导致的产品故障，无法感知和拦截，故障品将直接流出至客户机房，大大增加产品的故障率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种浸没式液冷服务器、控制系统及其测试方法，无需拆卸占位块结构，便可在风冷环境下对浸没式液冷服务器进行老化测试，有效避免反复拆装占位块而造成的生产效率下降、产品损坏风险增加和故障率升高的问题。

本发明一方面是通过下述技术方案来实现的：

一种浸没式液冷服务器，包括机箱上盖，机箱上盖下侧定位安装有占位气囊顶板，占位气囊顶板下侧连接设有占位气囊；服务器机箱内部还定位安装有若干个顶撑气囊支撑板；顶撑气囊支撑板上支撑设有顶撑气囊，顶撑气囊上侧支撑设有与占位气囊下侧贴合连接的占位气囊底板。

本发明的进一步改进还有，占位气囊顶板上连接设有若干根导向杆，顶撑气囊支撑板固定安装于导向杆下端，占位气囊底板与导向杆滑动导向配合。

本发明的进一步改进还有，占位气囊靠近占位气囊顶板的一侧设有占位气囊气嘴，顶撑气囊靠近顶撑气囊支撑板的一侧设有顶撑气囊气嘴。

本发明的进一步改进还有，占位气囊和顶撑气囊均呈风琴式结构。

本发明的进一步改进还有，顶撑气囊中部设有供导向杆贯穿的通孔。

本发明的进一步改进还有，若干个顶撑气囊上的占位气囊气嘴并联连接。

本发明另一方面是通过下述技术方案来实现的：

一种浸没式液冷服务器的控制系统，包括用于检测占位气囊内腔气压的占位气囊压力传感器、用于检测顶撑气囊内腔气压的顶撑气囊压力传感器、模式开关、BMC芯片、风冷状态指示灯、液冷状态指示灯、充气管、排气管和切换阀门，切换阀门用于切换占位气囊气嘴和顶撑气囊气嘴的充、排气状态；BMC芯片分别与占位气囊压力传感器、顶撑气囊压力传感器、模式开关、风冷状态指示灯、液冷状态指示灯和切换阀门连接。

本发明的进一步改进还有，当模式开关为液冷模式时，BMC芯片控制切换阀门连通充气管与占位气囊气嘴，并连通排气管与顶撑气囊气嘴；当模式开关为风冷模式时，BMC芯片控制切换阀门连通排气管与占位气囊气嘴，并连通充气管与顶撑气囊气嘴。

本发明第三方面是通过下述技术方案来实现的：

一种浸没式液冷服务器的测试方法，包括以下步骤：

Step1：搭建测试环境；将气源装置软管连接至服务器的充气管、将风冷散热工装与服务器连接、安装供电电源；

Step2：拨动模式开关，调至风冷模式；BMC芯片检测到模式开关处于风冷模式时，点亮风冷状态指示灯；调整切换阀门，使充气口连通至顶撑气囊内腔、排气管连通至占位气囊内腔，对顶撑气囊充气和占位气囊排气同时进行；占位气囊压缩至扁平状态；

Step3：服务器开机，进行老化测试；

Step4：老化测试完毕后，服务器关机；

Step5：拨动模式开关，调至液冷模式；BMC芯片检测到模式开关处于液冷模式时，点亮液冷状态指示灯；调整切换阀门，使充气口连通至占位气囊内腔、排气管连通至顶撑气囊内腔，对占位气囊充气和顶撑气囊排气同时进行；占位气囊膨胀至最大体积；

Step6：拆下风冷散热工装、充气管、排气管和切换阀门，并封堵占位气囊气嘴和顶撑气囊气嘴；

Step7：外观检验、包装及发货。

本发明的进一步改进还有，还包括占位气囊告警及保护方法，占位气囊告警及保护方法包括以下步骤：

Step1：BMC芯片获取模式开关信号，当为高电平时，判定为液冷环境；低电平时，判定为风冷环境；

Step2：当BMC芯片判定处于风冷模式时：

当占位气囊处于膨胀状态时，风冷状态指示灯为红色告警状态；此时不支持风冷散热，BMC芯片不允许系统开机运行；

当占位气囊处于压缩状态时，风冷状态指示灯为绿色，服务器正常工作；

Step3：当BMC芯片判定处于液冷模式时：

当占位气囊处于膨胀状态时，液冷状态指示灯为绿色，服务器正常工作；

当占位气囊处于压缩状态时，液冷状态指示灯为红色告警状态，但不影响服务器开机和运行。

从以上技术方案可以看出，本发明的有益效果是：

整体结构简单，使用便捷、灵活，实用性好，无需反复拆装占位块结构，有效避免反复拆装占位块而造成的生产效率下降、产品损坏风险增加和故障率升高的问题。风冷环境下对本浸没式液冷服务器老化测试时，通过向多个顶撑气囊内充气，并同时使占位气囊排气，从而使顶撑气囊膨胀，通过占位气囊底板对占位气囊向上压缩至扁平状态，而由于顶撑气囊膨胀变化的体积远小于占位气囊压缩变化的体积，有效避免占位气囊遮挡风道，避免扰乱服务器内部散热气流，避免导致散热故障，保证风冷环境下对浸没式液冷服务器老化测试的可靠性和准确性。在浸没式液冷环境下正常工作时，通过向占位气囊充气，并同时使多个顶撑气囊排气，从而使占位气囊膨胀至体积最大，且通过占位气囊底板对顶撑气囊向下压缩至扁平状态，而由于占位气囊膨胀变化的体积远大于顶撑气囊压缩变化的体积，故能有效在服务器机箱内实现占位，作为占位块的作用，有效节省服务器机箱内部的氟化液使用量，大大节省运行成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式的占位气囊膨胀状态示意图。

图2为本发明具体实施方式的占位气囊压缩状态示意图。

图3为本发明具体实施方式的CMR芯片连接示意图。

图4为本发明具体实施方式的切换阀门状态一示意图。

图5为本发明具体实施方式的切换阀门状态二示意图。

附图中：1、机箱上盖，2、占位气囊顶板，3、占位气囊，4、导向杆，5、占位气囊底板，6、顶撑气囊，7、顶撑气囊支撑板，8、占位气囊气嘴，9、顶撑气囊气嘴，10、切换阀门。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

如图1-2所示，本发明公开一种浸没式液冷服务器，包括机箱上盖1，机箱上盖1下侧定位安装有水平的占位气囊顶板2，占位气囊顶板2下侧连接设有占位气囊3；服务器机箱内部还定位安装有若干个水平的顶撑气囊支撑板7；顶撑气囊支撑板7上侧支撑连接设有顶撑气囊6，顶撑气囊6上侧支撑设有与占位气囊3下侧贴合连接的占位气囊底板5。

风冷环境下对本浸没式液冷服务器老化测试时，通过向多个顶撑气囊6内充气，并同时使占位气囊3排气，从而使顶撑气囊6膨胀，通过占位气囊底板5对占位气囊3向上压缩至扁平状态，而由于顶撑气囊6膨胀变化的体积远小于占位气囊3压缩变化的体积，有效避免占位气囊3遮挡风道，避免扰乱服务器内部散热气流，避免导致散热故障，保证风冷环境下对浸没式液冷服务器老化测试的可靠性和准确性。在浸没式液冷环境下正常工作时，通过向占位气囊3充气，并同时使多个顶撑气囊6排气，从而使占位气囊3膨胀至体积最大，且通过占位气囊底板5对顶撑气囊6向下压缩至扁平状态，而由于占位气囊3膨胀变化的体积远大于顶撑气囊6压缩变化的体积，故能有效在服务器机箱内实现占位，作为占位块的作用，有效节省服务器机箱内部的氟化液使用量，大大节省运行成本。整体结构简单，使用便捷、灵活，实用性好，无需反复拆装占位块结构，有效避免反复拆装占位块而造成的生产效率下降、产品损坏风险增加和故障率升高的问题。

其中，如图1-2所示，占位气囊顶板2上连接设有若干根竖立向下的导向杆4，顶撑气囊支撑板7水平固定安装于导向杆4的下端，占位气囊底板5与导向杆4竖立(上下)滑动导向配合。导向杆4数量选为四个或六个，分布与占位气囊3的四周，通过导向杆4对顶撑气囊支撑板7吊装，且通过导向杆4实现对占位气囊底板5升降滑动导向，保证占位气囊底板5升降动作的精确性和可靠性，进而实现占位气囊3膨胀动作和被压缩动作的可靠性。

进一步的，导向杆4上端贯穿占位气囊顶板2并与机箱上盖1固定连接安装，在占位气囊顶板2与机箱上盖1之间设有橡胶垫块，且占位气囊顶板2下侧支撑设有旋接于导向杆4上端的支撑块，可实现对占位气囊顶板2的可靠定位安装，保证占位气囊3伸缩动作(膨胀或被压缩)的可靠性。

如图1-2所示，占位气囊3上侧设有占位气囊气嘴8，顶撑气囊6下侧设有顶撑气囊气嘴9。占位气囊气嘴8和顶撑气囊气嘴9均具有自密闭结构，当与管道连接时，自动连通，拆卸掉管道时，自动封闭，避免占位气囊3和顶撑气囊6漏气，实现操作的便捷性。且占位气囊气嘴8设置于占位气囊3上侧，顶撑气囊气嘴9设置于顶撑气囊6下侧，紧贴各自的固定端，有效避免占位气囊气嘴8和顶撑气囊气嘴9在占位气囊3和顶撑气囊6伸缩动作中的位置变化，保证与外界阀门或管道连接的可靠性。

进一步的，由于占位气囊顶板2与机箱上盖1之间通过橡胶垫块支撑，占位气囊气嘴8定位安装于占位气囊顶板2上侧，与占位气囊3内部连通，并通过占位气囊顶板2与机箱上盖1之间的间隙向外引出，使占位气囊气嘴8始终处于固定状态，实现占位气囊气嘴8定位安装可靠性、与阀门连接的可靠性。

其中，占位气囊3和顶撑气囊6均呈风琴式结构。风琴式结构的占位气囊3和顶撑气囊6在充气时均可以沿轴向(竖立方向，即上下方向)伸出，在排气被压缩时沿轴向被压扁，有效实现占位气囊3伸出时的占位块作用、被压扁时的避位作用(让出风冷散热通道)和顶撑气囊6伸出时的对占位气囊底板5向上顶撑(对占位气囊3向上压缩)作用。需保证占位气囊3的水平截面远大于多个顶撑气囊6的水平截面，以使占位气囊3伸出(膨胀)变化的体积远大于顶撑气囊6回缩(被压扁)变化的体积，从而实现占位气囊3在机箱内占位的作用；顶撑气囊6具有很小的水平截面半径，保证其伸出(膨胀)后不会对风冷散热通道产生遮挡，进而实现风冷环境下老化测试的可靠性。

其中，顶撑气囊6中部设有供导向杆4贯穿的竖向的通孔。顶撑气囊6中心呈上下贯通的结构形式，并套装于导向杆4上，从而实现顶撑气囊6安装的可靠性；且由于顶撑气囊6伸出(膨胀)状态时，其呈细长结构形式，通过导向杆4的导向限位，可避免顶撑气囊6弯曲变形的问题，保证对占位气囊底板5向上顶撑(对占位气囊3向上压缩)的可靠性。

其中，为保证多个顶撑气囊6的同步充气、排气，并保证充气时气压的一致性，若干个顶撑气囊6上的占位气囊气嘴8并联连接，共用一个自密闭快捷连接接头。

如图3所示，本发明还公开一种浸没式液冷服务器的控制系统，包括用于检测占位气囊3内腔气压的占位气囊压力传感器、用于检测顶撑气囊6内腔气压的顶撑气囊压力传感器、模式开关、BMC芯片、风冷状态指示灯、液冷状态指示灯、充气管、排气管和切换阀门10，切换阀门10用于切换占位气囊气嘴8和顶撑气囊气嘴9的充、排气状态；BMC芯片分别与占位气囊压力传感器、顶撑气囊压力传感器、模式开关、风冷状态指示灯、液冷状态指示灯和切换阀门10连接。

占位气囊压力传感器放置于占位气囊3内部，用于时刻检测占位气囊3的内部压力，顶撑气囊压力传感器放置于顶撑气囊6内部，用于时刻检测顶撑气囊6的内部压力，并通过BMC芯片可分别获取对应的压力值，系统加电之后，BMC芯片启动并开始检测顶撑气囊压力传感器和占位气囊压力传感器的状态。当检测占位气囊3内腔压力值为2.0bar、顶撑气囊6内腔压力约为1.013bar时(与外界大气压相同)，判定占位气囊3处于膨胀充盈状态，体积达到最大；当占位气囊3内腔压力值为1.013bar(与外界大气压相同)、顶撑气囊6内腔压力为2.0bar时，判定占位气囊3处于被压缩(扁平)状态，体积达到最小；其他组合均为错误状态，点亮红色告警灯。

上述的控制系统具有告警及保护逻辑，具体如下：

Step1：BMC芯片获取模式开关(风冷/液冷)信号，当为高电平时，判定为液冷环境；低电平时，判定为风冷环境。

Step2：当BMC芯片判定处于风冷模式时：

如果此时占位气囊3处于膨胀充盈状态，BMC芯片控制风冷状态指示灯变为红色告警状态。此时还不支持风冷散热老化测试，此时BMC芯片不允许系统开机运行；

如果此时占位气囊3处于扁平状态，BMC芯片控制风冷状态指示灯变为绿色，服务器正常工作。

Step3：当BMC芯片判定处于液冷模式时：

如果此时占位气囊3处于膨胀充盈状态，BMC芯片控制液冷状态指示灯变为绿色，服务器正常工作；

如果此时占位气囊3处于扁平状态，BMC芯片控制液冷状态指示灯变为红色告警状态，但不影响服务器开机和运行。

通过上述逻辑，可有效保证风冷环境下老化测试的可靠性和浸没式液冷下运行的稳定性。

其中，当模式开关为液冷模式时，BMC芯片控制切换阀门10连通充气管与占位气囊气嘴8，并连通排气管与顶撑气囊气嘴9，如图4所示，通过充气管对占位气囊3充气，并通过排气管对顶撑气囊6排气，实现占位气囊3向膨胀充盈状态的转变，保证在浸没式液冷运行下，具有占位块的作用，有效节省服务器机箱内部的氟化液使用量，大大节省运行成本；当模式开关为风冷模式时，BMC芯片控制切换阀门10连通排气管与占位气囊气嘴8，并连通充气管与顶撑气囊气嘴9，如图5所示，通过充气管向多个顶撑气囊6同时充气，并通过排气管对占位气囊3排气，实现占位气囊3向被压缩扁平状态的转变，保证在风冷环境下对浸没式液冷服务器老化测试的可靠性，避免占位气囊3遮挡风道，避免扰乱服务器内部散热气流，避免导致散热故障。

本发明还公开一种浸没式液冷服务器的测试方法，包括以下步骤：

Step1：搭建测试环境；将气源装置软管连接至充气管，且将切换阀门10的两端口分别与占位气囊气嘴8和顶撑气囊气嘴9连接，另两端口分别与充气管和排气管连接，将风冷散热工装与服务器连接，并安装供电电源；

Step2：拨动机箱面板处的模式开关，调至风冷模式；BMC芯片检测到模式开关处于风冷模式时，点亮风冷状态指示灯；调整切换阀门10，使充气口连通至顶撑气囊6内腔、排气管连通至占位气囊3内腔，对顶撑气囊6充气和占位气囊3排气同时进行；占位气囊3压缩至扁平状态；此时占位气囊3为被压缩扁平状态，不会遮挡服务器内空气流动，不会扰乱服务器内部空气流向，也不影响系统散热；

Step3：服务器开机，进行老化测试；

Step4：老化测试完毕后，服务器关机；

Step5：拨动机箱面板处的模式开关，调至液冷模式；BMC芯片检测到模式开关处于液冷模式时，点亮液冷状态指示灯；调整切换阀门10，使充气口连通至占位气囊3内腔、排气管连通至顶撑气囊6内腔，对占位气囊3充气和顶撑气囊6排气同时进行；占位气囊3膨胀至最大体积；此时已具备浸没式液冷环境下占位块的占位作用；

Step6：拆下风冷散热工装、充气管、排气管和切换阀门10，并由占位气囊气嘴8和顶撑气囊气嘴9上的自密闭结构进行自动封堵，防止漏气。

Step7：外观检验、包装及发货。

上述浸没式液冷服务器的测试方法还包括占位气囊告警及保护方法，占位气囊告警及保护方法包括以下步骤：

Step1：BMC芯片获取模式开关信号，当为高电平时，判定为液冷环境；低电平时，判定为风冷环境；

Step2：当BMC芯片判定处于风冷模式时：

当占位气囊3处于膨胀状态时，风冷状态指示灯为红色告警状态；此时不支持风冷散热，BMC芯片不允许系统开机运行；

当占位气囊3处于压缩状态时，风冷状态指示灯为绿色，服务器正常工作；

Step3：当BMC芯片判定处于液冷模式时：

当占位气囊3处于膨胀状态时，液冷状态指示灯为绿色，服务器正常工作；

当占位气囊3处于压缩状态时，液冷状态指示灯为红色告警状态，但不影响服务器开机和运行。

本浸没式液冷服务器、控制系统及其测试方法，风冷环境下对本浸没式液冷服务器老化测试时，通过向多个顶撑气囊6内充气，并同时使占位气囊3排气，从而使顶撑气囊6膨胀，通过占位气囊底板5对占位气囊3向上压缩至扁平状态，而由于顶撑气囊6膨胀变化的体积远小于占位气囊3压缩变化的体积，有效避免占位气囊3遮挡风道，避免扰乱服务器内部散热气流，避免导致散热故障，保证风冷环境下对浸没式液冷服务器老化测试的可靠性和准确性。在浸没式液冷环境下正常工作时，通过向占位气囊3充气，并同时使多个顶撑气囊6排气，从而使占位气囊3膨胀至体积最大，且通过占位气囊底板5对顶撑气囊6向下压缩至扁平状态，而由于占位气囊3膨胀变化的体积远大于顶撑气囊6压缩变化的体积，故能有效在服务器机箱内实现占位，作为占位块的作用，有效节省服务器机箱内部的氟化液使用量，大大节省运行成本。整体结构简单，使用便捷、灵活，实用性好，无需反复拆装占位块结构，有效避免反复拆装占位块而造成的生产效率下降、产品损坏风险增加和故障率升高的问题。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同、相似部分互相参见即可。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”“内侧”等如果存在是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。