文摘：根据数据中心降低功耗，提高功耗效率，提供参数依据。

关键字：数据中心；能耗；谐波监测；

1能耗和谐波监测需求分析

随着信息时代的到来，大数据中心的能源消耗管理包括机房环境监测和能源消耗设备监测，通过实时采集掌握能源消耗状态，实现能源消耗管理的优化。由于谐波具有不确定性和随机性，因此有必要开发一种方法来实时跟踪和识别谐波的特性。目前，FFT及其改进算法主要用于电力系统的稳态谐波检测。

针对上述问题，数据中心智能能耗和谐波监测节点是在ZigBee的基础上设计的。监测电气设备产生的能耗，实现电流、电压测量和异常报警，计算谐波检测和谐波能耗，从而为降低功耗、提高功耗效率提供参数依据，是电能质量监测和管理平台中非常重要的谐波问题。

2监控节点系统架构设计

数据中心的无线功耗和谐波监控节点使用ZigBee网络模块进行信号传输。基于ZigBee技术的多参数监控系统可以在短时间内实现大数据监控，确保获取完整的数据，具有分布灵活、安装方便等特点。

监控节点电路（如图1所示）主要由数据监控模块和ZigBee网络模块组成。前者通过电压和电流互感器检测信号；后者完成信号的无线传输，接收远程数据配置控制命令，并将测量数据传输到控制中心电气设备产生的能耗进行监控。数据监控模块将数字信息传输到单片机进行处理，单片机进行能耗计算和谐波电流分析，现场数据监控由LCD监控。

图1监控节点结构图

2.1能耗监测模块

能源消耗监测模块主要通过隔离电路采集电压和电流互感器获得电流和电压信号。转换后的电信号通过共模线圈滤波后，进入差模放大电路进行信号放大调整，调整到后续电路可接受的范围，然后进入AD采样芯片模数转换。转换后，单片机计算能耗，并通过傅里叶转换操作分析谐波。具体电路如图2所示。

图2能耗监测电路图

2.2 ZigBee无线节点设计

设计采用DRF1607HCC2530ZigBee封装芯片，芯片上的资源非常丰富。用户可以通过在软件中配置各种资源的控制寄存器，轻松使用芯片上的资源来满足各种控制需求。ZigBee模块和MCU的电路布线（如图3所示）简单，MCU的RXD2、TXD2的两条引线分别与CC2530的TXD2相同、RX连接。该芯片采用TI公司Z-Stack2007ZigBee通信协议，具有ZigBee的所有功能，可以建立数据透明传输。

图3ZigBee模块，单片机电路接线图

3系统软件设计

3.1 ZigBee节点

ZigBee节点具有无线接收和发送能力。应用程序可以通过协议堆栈发送数据，只需配置协议堆栈注册应用程序端口，添加操作系统任务，准备协议堆栈数据，接收方可以通过消息处理函数接收发送方的数据。系统上位机软件采用C#编写，主要实现电源数据参数的实时监控和处理，显示数据中心系统能耗状态的实时信息。监控节点的主要程序流程见图4

图4监控节点主程序流程图

DRF1607HC2530ZigBee封装芯片协调器（Coordinator）将从串口收到的数据发送到无线局域网中的所有路由(Router)节点。这样，一对多的数据透明传输通道就建立在协调器节点和路由节点之间。Mesh网络的设计可以减少消息延迟，提高通信的可靠性。

5安科瑞能耗统计分析(能源管理)解决方案

5.1概述

建立高效的能源消耗监测管理系统，实时测量各种建筑能源消耗设备的能源消耗数据，统计分析采集数据。能够合理确定各地区建筑能源消耗的经济指标和绩效考核指标，发现能源利用规律和能源浪费，提高人们积极节能的意识。

①构建数据中心智能能源管理系统的基本框架，实时监控各个能源使用环节；

②排碳数据化：通过系统可以实现建筑单位内人均能耗分析(包括水、电、能)，实现低碳办公数据化；

③区域能效比：实现建筑单位内区域能耗比较，便于能耗评估；

④同期能效比：实现同年、同期、同区域能耗比较，便于节能数据分析；

⑤能耗评估管理：分析单位面积能耗和人均能耗指标，按能耗定额标准约束值、标准值、引导值进行；

⑥能源消耗竞争排名：比较各功能区的能源消耗，实现能源消耗排名，增强员工节能意识；

⑦综合分析、统计、打印和查询能耗数据，并根据能耗监测管理系统的需要选择不同风格的报表打印。为能耗运营管理部门提供可靠依据；

⑧收集能耗数据，随时查询，根据收集数据进行统计分析，监测异常能耗，报警智能能源仪器故障，提高系统信息化和自动化水平。

5.2平台部署硬件选择

6结语

本文介绍了一个基于ZigBee技术的数据中心，可以实时了解电气设备的工作状态和能耗，可以广泛应用于能耗监测领域。

【参考文献】

[1]姜鸿羽.数据中心智慧能耗和谐波监测节点设计.数字技术与应用，2020.5；

[2]李康,李欣,张子凡,等.基于电力物联网建设的数据中心能耗管理研究[J].上海电力大学学报,2021,37(3):241-246+283.

[3]王坚.大型数据中心能耗监测系统应用研究[J].科技风,2020(4):93.

[4]赵艳启.基于ZigBee技术的机场环境多参数监测系统设计[J].电子设计工程,2020,28(15):61-64+69.

[5]崔凤新.基于ZigBee的电力多变量无线监测系统设计[J].数字技术与应用,2018,36(09):174-175+177.

[6]汤天浩,郑慧.一类半波对称FFT改进算法与电网谐波分析[J].电源学报,2011(2):80-85.

[7]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5版.