文摘：根據(jù)數(shù)據(jù)中心降低功耗，提高功耗效率，提供參數(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵字：數(shù)據(jù)中心；能耗；諧波監(jiān)測(cè)；

1能耗和諧波監(jiān)測(cè)需求分析

隨著信息時(shí)代的到來，大數(shù)據(jù)中心的能源消耗管理包括機(jī)房環(huán)境監(jiān)測(cè)和能源消耗設(shè)備監(jiān)測(cè)，通過實(shí)時(shí)采集掌握能源消耗狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)能源消耗管理的優(yōu)化。由于諧波具有不確定性和隨機(jī)性，因此有必要開發(fā)一種方法來實(shí)時(shí)跟蹤和識(shí)別諧波的特性。目前，F(xiàn)FT及其改進(jìn)算法主要用于電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)諧波檢測(cè)。

針對(duì)上述問題，數(shù)據(jù)中心智能能耗和諧波監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)是在ZigBee的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的。監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備產(chǎn)生的能耗，實(shí)現(xiàn)電流、電壓測(cè)量和異常報(bào)警，計(jì)算諧波檢測(cè)和諧波能耗，從而為降低功耗、提高功耗效率提供參數(shù)依據(jù)，是電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和管理平臺(tái)中非常重要的諧波問題。

2監(jiān)控節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)中心的無線功耗和諧波監(jiān)控節(jié)點(diǎn)使用ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊進(jìn)行信號(hào)傳輸?；赯igBee技術(shù)的多參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)監(jiān)控，確保獲取完整的數(shù)據(jù)，具有分布靈活、安裝方便等特點(diǎn)。

監(jiān)控節(jié)點(diǎn)電路（如圖1所示）主要由數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊和ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊組成。前者通過電壓和電流互感器檢測(cè)信號(hào)；后者完成信號(hào)的無線傳輸，接收遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)配置控制命令，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行碾姎庠O(shè)備產(chǎn)生的能耗進(jìn)行監(jiān)控。數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊將數(shù)字信息傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)進(jìn)行能耗計(jì)算和諧波電流分析，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)控由LCD監(jiān)控。

圖1監(jiān)控節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖

2.1能耗監(jiān)測(cè)模塊

能源消耗監(jiān)測(cè)模塊主要通過隔離電路采集電壓和電流互感器獲得電流和電壓信號(hào)。轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)通過共模線圈濾波后，進(jìn)入差模放大電路進(jìn)行信號(hào)放大調(diào)整，調(diào)整到后續(xù)電路可接受的范圍，然后進(jìn)入AD采樣芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換后，單片機(jī)計(jì)算能耗，并通過傅里葉轉(zhuǎn)換操作分析諧波。具體電路如圖2所示。

圖2能耗監(jiān)測(cè)電路圖

2.2 ZigBee無線節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)采用DRF1607HCC2530ZigBee封裝芯片，芯片上的資源非常豐富。用戶可以通過在軟件中配置各種資源的控制寄存器，輕松使用芯片上的資源來滿足各種控制需求。ZigBee模塊和MCU的電路布線（如圖3所示）簡單，MCU的RXD2、TXD2的兩條引線分別與CC2530的TXD2相同、RX連接。該芯片采用TI公司Z-Stack2007ZigBee通信協(xié)議，具有ZigBee的所有功能，可以建立數(shù)據(jù)透明傳輸。

圖3ZigBee模塊，單片機(jī)電路接線圖

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 ZigBee節(jié)點(diǎn)

ZigBee節(jié)點(diǎn)具有無線接收和發(fā)送能力。應(yīng)用程序可以通過協(xié)議堆棧發(fā)送數(shù)據(jù)，只需配置協(xié)議堆棧注冊(cè)應(yīng)用程序端口，添加操作系統(tǒng)任務(wù)，準(zhǔn)備協(xié)議堆棧數(shù)據(jù)，接收方可以通過消息處理函數(shù)接收發(fā)送方的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)上位機(jī)軟件采用C#編寫，主要實(shí)現(xiàn)電源數(shù)據(jù)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和處理，顯示數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)能耗狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息。監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的主要程序流程見圖4

圖4監(jiān)控節(jié)點(diǎn)主程序流程圖

DRF1607HC2530ZigBee封裝芯片協(xié)調(diào)器（Coordinator）將從串口收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到無線局域網(wǎng)中的所有路由(Router)節(jié)點(diǎn)。這樣，一對(duì)多的數(shù)據(jù)透明傳輸通道就建立在協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)之間。Mesh網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)可以減少消息延遲，提高通信的可靠性。

5安科瑞能耗統(tǒng)計(jì)分析(能源管理)解決方案

5.1概述

建立高效的能源消耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)測(cè)量各種建筑能源消耗設(shè)備的能源消耗數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析采集數(shù)據(jù)。能夠合理確定各地區(qū)建筑能源消耗的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和績效考核指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)能源利用規(guī)律和能源浪費(fèi)，提高人們積極節(jié)能的意識(shí)。

①構(gòu)建數(shù)據(jù)中心智能能源管理系統(tǒng)的基本框架，實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)能源使用環(huán)節(jié)；

②排碳數(shù)據(jù)化：通過系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)建筑單位內(nèi)人均能耗分析(包括水、電、能)，實(shí)現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)化；

③區(qū)域能效比：實(shí)現(xiàn)建筑單位內(nèi)區(qū)域能耗比較，便于能耗評(píng)估；

④同期能效比：實(shí)現(xiàn)同年、同期、同區(qū)域能耗比較，便于節(jié)能數(shù)據(jù)分析；

⑤能耗評(píng)估管理：分析單位面積能耗和人均能耗指標(biāo)，按能耗定額標(biāo)準(zhǔn)約束值、標(biāo)準(zhǔn)值、引導(dǎo)值進(jìn)行；

⑥能源消耗競(jìng)爭(zhēng)排名：比較各功能區(qū)的能源消耗，實(shí)現(xiàn)能源消耗排名，增強(qiáng)員工節(jié)能意識(shí)；

⑦綜合分析、統(tǒng)計(jì)、打印和查詢能耗數(shù)據(jù)，并根據(jù)能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的需要選擇不同風(fēng)格的報(bào)表打印。為能耗運(yùn)營管理部門提供可靠依據(jù)；

⑧收集能耗數(shù)據(jù)，隨時(shí)查詢，根據(jù)收集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，監(jiān)測(cè)異常能耗，報(bào)警智能能源儀器故障，提高系統(tǒng)信息化和自動(dòng)化水平。

5.2平臺(tái)部署硬件選擇

6結(jié)語

本文介紹了一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的數(shù)據(jù)中心，可以實(shí)時(shí)了解電氣設(shè)備的工作狀態(tài)和能耗，可以廣泛應(yīng)用于能耗監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。

【參考文獻(xiàn)】

[1]姜鴻羽.數(shù)據(jù)中心智慧能耗和諧波監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì).數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2020.5；

[2]李康,李欣,張子凡,等.基于電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的數(shù)據(jù)中心能耗管理研究[J].上海電力大學(xué)學(xué)報(bào),2021,37(3):241-246+283.

[3]王堅(jiān).大型數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].科技風(fēng),2020(4):93.

[4]趙艷啟.基于ZigBee技術(shù)的機(jī)場(chǎng)環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程,2020,28(15):61-64+69.

[5]崔鳳新.基于ZigBee的電力多變量無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2018,36(09):174-175+177.

[6]湯天浩,鄭慧.一類半波對(duì)稱FFT改進(jìn)算法與電網(wǎng)諧波分析[J].電源學(xué)報(bào),2011(2):80-85.

[7]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.5版.