مع استمرار توسع الحوسبة القائمة على الذكاء الاصطناعي، تقوم مراكز البيانات بنشر بنية تحتية كثيفة لوحدات معالجة الرسومات (GPU) تولد كميات كبيرة من الحرارة. يوفر التبريد السائل باستخدام الألواح الباردة طريقة فعالة لإزالة هذه الحرارة، لكن حلقة التبريد نفسها تتطلب مراقبة دقيقة. قد يؤدي سوء جودة سائل التبريد إلى التآكل والترسبات والانسداد، مما قد يؤثر على أداء التبريد وموثوقية المعدات.
قامت شركة ريكا سينسور بتطبيق حل لمراقبة جودة مياه التبريد السائل لمزود خدمات سحابية للذكاء الاصطناعي في وادي السيليكون، والذي يدير 3200 وحدة معالجة رسومية . صُمم هذا الحل لتوفير رؤية مستمرة لمعايير التبريد الرئيسية. وقد دعم المشروع متطلبات اتفاقية مستوى الخدمة بنسبة 99.99% ، ودمج بيانات المراقبة مع البنية التحتية الحالية لإدارة مركز البيانات.
يجمع الحل بين قياس درجة الحموضة والتوصيل الكهربائي و ORP والتعكر لمساعدة المشغل على تحديد التغيرات في جودة سائل التبريد قبل أن تتطور إلى مشاكل تشغيلية أكثر خطورة.
خلفية المشروع
يستخدم مركز البيانات نظام تبريد سائل بألواح باردة للتحكم في الحرارة المتولدة من وحدات معالجة الرسومات عالية الكثافة. وعلى عكس التبريد الهوائي التقليدي، تقوم أنظمة الألواح الباردة بتدوير السائل مباشرةً عبر مكونات التبريد الموجودة بالقرب من الأجهزة المولدة للحرارة.
يمكن لهذا الأسلوب أن يوفر إزالة فعالة للحرارة، ولكن يجب أن يظل سائل التبريد ضمن ظروف جودة مناسبة. قد تشير التغيرات في الرقم الهيدروجيني، أو الموصلية، أو جهد الأكسدة والاختزال، أو العكارة إلى تغيرات في حالة سائل التبريد أو دائرة التبريد.
مع وجود آلاف من خزائن وحدات معالجة الرسومات التي تعمل ضمن بيئة عالية التوافر، احتاج العميل إلى نهج مراقبة قادر على دعم التشغيل المستمر بدلاً من الاعتماد فقط على الاختبار اليدوي الدوري.
تحدي
شكل نظام التبريد العديد من التحديات المتعلقة بالمراقبة.
قنوات دقيقة ضيقة
تحتوي الألواح الباردة على قنوات دقيقة ضيقة. قد تكون مسارات التدفق الصغيرة هذه عرضة بشكل خاص للتلوث والترسبات وغيرها من المشاكل المتعلقة بجودة المياه. وقد يؤثر التدهور الذي يتم اكتشافه متأخرًا على دوران سائل التبريد وانتقال الحرارة.
أخذ العينات اليدوية الأسبوعية
كان النهج الحالي يعتمد على أخذ عينات يدوية أسبوعية. ورغم أن الاختبارات المعملية أو المحمولة يمكن أن توفر قياسات مفيدة، إلا أن أخذ العينات على فترات زمنية ثابتة لا يوفر رؤية مستمرة. فقد يبقى التغيير الذي يحدث بين فترتي أخذ عينات غير مكتشف لعدة أيام.
مرفق موزع
أما التحدي الثالث فكان الحجم المادي للمنشأة. فقد احتوى مركز البيانات على ثلاث غرف بيانات موزعة جغرافياً، مما جعل المراقبة والإدارة المركزية أمراً بالغ الأهمية لفريق العمليات.
متطلبات المراقبة
طلب العميل حلاً مزوداً بمستشعر لجودة مياه التبريد السائلة، قادر على مراقبة العديد من المعايير المهمة بشكل مستمر. وشمل نظام المراقبة ما يلي:
● مراقبة درجة الحموضة
● مراقبة الموصلية
● مراقبة جهد الأكسدة والاختزال
● مراقبة العكارة
أتاحت هذه القياسات صورة أشمل لحالة سائل التبريد مقارنةً بالاعتماد على مُعامل واحد. كما صُمم النظام كحل استشعار لجودة مياه التبريد في مراكز البيانات، بحيث يمكنه التواصل مع البنية التحتية الحالية للمراقبة لدى العميل.
الحل – النشر والتشغيل
قامت شركة ريكا سينسور بتركيب أجهزة استشعار لقياس درجة الحموضة، والتوصيل الكهربائي، وإمكانية الأكسدة والاختزال، والتعكر في مواقع استراتيجية ضمن نظام التبريد. صُنعت هذه الأجهزة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، وتتميز بوصلات لولبية من نوع G3/4، مما يجعلها مناسبة للدمج في نظام أنابيب التبريد السائل الخاص بالعميل.
تم وضع نقاط مراقبة عند مداخل ومخارج وحدة التبريد، بالإضافة إلى فروع الأنابيب الرئيسية. وقد سمح ذلك للمشغل بمقارنة ظروف سائل التبريد في مراحل مختلفة من دائرة التبريد بدلاً من الاعتماد على القياسات من موقع واحد.
لأغراض الاتصال بين الأنظمة، قامت أجهزة الاستشعار بنقل البيانات عبر بروتوكول RS485 باستخدام Modbus RTU إلى منصة إدارة مركز البيانات الحالية. وقد أتاح هذا النهج إمكانية دمج معلومات جودة المياه ضمن بيئة مراقبة مركز البيانات المركزي للعميل.
تم تنفيذ المشروع على مرحلتين. تضمنت المرحلة الأولى 42 نقطة مراقبة، بينما وسعت المرحلة الثانية نطاق النشر إلى 128 نقطة مع ازدياد متطلبات المراقبة.
أثناء مرحلة التشغيل التجريبي، رصد الفريق الهندسي مشكلة تتعلق بوجود جيوب هوائية في أجزاء من الأنابيب. تسببت هذه الجيوب الهوائية في تقلبات في قراءات الحساسات. وبدلاً من اعتبار القراءات غير المستقرة عطلاً في الحساسات، تمت مراجعة ترتيب التركيب. نُقلت الحساسات المتأثرة، وأُضيفت صمامات تهوية إضافية للمساعدة في إزالة الهواء المحبوس واستقرار ظروف القياس.
المنتجات المصنفة
يمكن لنظام المراقبة أن يشتمل على أجهزة استشعار مخصصة لمعلمات تبريد السوائل المختلفة، بما في ذلك مستشعر التوصيل الكهربائي/التوصيلية لتبريد السوائل من شركة Rika Sensor، ومستشعر الرقم الهيدروجيني لتبريد السوائل ، ومستشعر جهد الأكسدة والاختزال لتبريد السوائل ، ومستشعر عكارة تبريد السوائل .
توفر هذه المنتجات إمكانيات قياس مخصصة لمراقبة جودة سائل التبريد، مما يسمح للمشغلين ببناء نظام مراقبة وفقًا لمتطلبات البنية التحتية للتبريد الخاصة بهم.
نتائج
بعد بدء التشغيل التجريبي والتشغيل الفعلي، حصل العميل على رؤية مستمرة لمعايير جودة سائل التبريد الرئيسية عبر شبكة التبريد. كما سهّلت تغطية المراقبة الموسعة إدارة معلومات جودة المياه في غرف مركز البيانات الثلاث المتباعدة جغرافيًا.
تمثلت إحدى التحسينات العملية في تقليل وتيرة أخذ العينات اليدوية. فبدلاً من جمع العينات أسبوعياً، قلل العميل من أخذ العينات اليدوية إلى مرة واحدة شهرياً مع الحفاظ على المراقبة المستمرة عبر الإنترنت بين فترات أخذ العينات.
يُبيّن هذا المشروع كيف يُمكن لنظام استشعار مُخصّص لجودة مياه التبريد أن يُكمّل البنية التحتية الحالية لإدارة مراكز البيانات في مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي واسعة النطاق. فمن خلال المراقبة المستمرة لدرجة الحموضة، والتوصيل الكهربائي، وإمكانية الأكسدة والاختزال، والعكارة، يُمكن للمشغلين تحديد تغيرات جودة المياه في وقت مُبكر، ودعم الصيانة الوقائية، وتحسين الرؤية عبر شبكات التبريد السائل المُعقدة.
بالنسبة للبنية التحتية للذكاء الاصطناعي عالية الكثافة، حيث تدعم موثوقية التبريد بشكل مباشر توافر الحوسبة، فإن المراقبة المستمرة لمستشعر جودة المياه في وحدة توزيع التبريد توفر طبقة مهمة من التحكم التشغيلي والصيانة القائمة على البيانات.
