中心智慧能耗和諧波監(jiān)測設計

文摘：根據數據中心降低功耗，提高功耗效率，提供參數依據。

關鍵字：數據中心；能耗；諧波監(jiān)測；

1能耗和諧波監(jiān)測需求分析

隨著信息時代的到來，大數據中心的能源消耗管理包括機房環(huán)境監(jiān)測和能源消耗設備監(jiān)測，通過實時采集掌握能源消耗狀態(tài)，實現能源消耗管理的優(yōu)化。由于諧波具有不確定性和隨機性，因此有必要開發(fā)一種方法來實時跟蹤和識別諧波的特性。目前，FFT及其改進算法主要用于電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)諧波檢測。

針對上述問題，數據中心智能能耗和諧波監(jiān)測節(jié)點是在ZigBee的基礎上設計的。監(jiān)測電氣設備產生的能耗，實現電流、電壓測量和異常報警，計算諧波檢測和諧波能耗，從而為降低功耗、提高功耗效率提供參數依據，是電能質量監(jiān)測和管理平臺中非常重要的諧波問題。

2監(jiān)控節(jié)點系統(tǒng)架構設計

數據中心的無線功耗和諧波監(jiān)控節(jié)點使用ZigBee網絡模塊進行信號傳輸。基于ZigBee技術的多參數監(jiān)控系統(tǒng)可以在短時間內實現大數據監(jiān)控，確保獲取完整的數據，具有分布靈活、安裝方便等特點。

監(jiān)控節(jié)點電路（如圖1所示）主要由數據監(jiān)控模塊和ZigBee網絡模塊組成。前者通過電壓和電流互感器檢測信號；后者完成信號的無線傳輸，接收遠程數據配置控制命令，并將測量數據傳輸到控制中心電氣設備產生的能耗進行監(jiān)控。數據監(jiān)控模塊將數字信息傳輸到單片機進行處理，單片機進行能耗計算和諧波電流分析，現場數據監(jiān)控由LCD監(jiān)控。

圖1監(jiān)控節(jié)點結構圖

2.1能耗監(jiān)測模塊

能源消耗監(jiān)測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。轉換后的電信號通過共模線圈濾波后，進入差模放大電路進行信號放大調整，調整到后續(xù)電路可接受的范圍，然后進入AD采樣芯片模數轉換。轉換后，單片機計算能耗，并通過傅里葉轉換操作分析諧波。具體電路如圖2所示。

圖2能耗監(jiān)測電路圖

2.2 ZigBee無線節(jié)點設計

設計采用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，可以建立數據透明傳輸。

圖3ZigBee模塊，單片機電路接線圖

3系統(tǒng)軟件設計

3.1 ZigBee節(jié)點

ZigBee節(jié)點具有無線接收和發(fā)送能力。應用程序可以通過協(xié)議堆棧發(fā)送數據，只需配置協(xié)議堆棧注冊應用程序端口，添加操作系統(tǒng)任務，準備協(xié)議堆棧數據，接收方可以通過消息處理函數接收發(fā)送方的數據。系統(tǒng)上位機軟件采用C#編寫，主要實現電源數據參數的實時監(jiān)控和處理，顯示數據中心系統(tǒng)能耗狀態(tài)的實時信息。監(jiān)控節(jié)點的主要程序流程見圖4

圖4監(jiān)控節(jié)點主程序流程圖

DRF1607HC2530ZigBee封裝芯片協(xié)調器（Coordinator）將從串口收到的數據發(fā)送到無線局域網中的所有路由(Router)節(jié)點。這樣，一對多的數據透明傳輸通道就建立在協(xié)調器節(jié)點和路由節(jié)點之間。Mesh網絡的設計可以減少消息延遲，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)測管理系統(tǒng)，實時測量各種建筑能源消耗設備的能源消耗數據，統(tǒng)計分析采集數據。能夠合理確定各地區(qū)建筑能源消耗的經濟指標和績效考核指標，發(fā)現能源利用規(guī)律和能源浪費，提高人們積極節(jié)能的意識。

①構建數據中心智能能源管理系統(tǒng)的基本框架，實時監(jiān)控各個能源使用環(huán)節(jié)；

②排碳數據化：通過系統(tǒng)可以實現建筑單位內人均能耗分析(包括水、電、能)，實現低碳辦公數據化；

③區(qū)域能效比：實現建筑單位內區(qū)域能耗比較，便于能耗評估；

④同期能效比：實現同年、同期、同區(qū)域能耗比較，便于節(jié)能數據分析；

⑤能耗評估管理：分析單位面積能耗和人均能耗指標，按能耗定額標準約束值、標準值、引導值進行；

⑥能源消耗競爭排名：比較各功能區(qū)的能源消耗，實現能源消耗排名，增強員工節(jié)能意識；

⑦綜合分析、統(tǒng)計、打印和查詢能耗數據，并根據能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的需要選擇不同風格的報表打印。為能耗運營管理部門提供可靠依據；

⑧收集能耗數據，隨時查詢，根據收集數據進行統(tǒng)計分析，監(jiān)測異常能耗，報警智能能源儀器故障，提高系統(tǒng)信息化和自動化水平。

5.2平臺部署硬件選擇

6結語

本文介紹了一個基于ZigBee技術的數據中心，可以實時了解電氣設備的工作狀態(tài)和能耗，可以廣泛應用于能耗監(jiān)測領域。

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