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摘 要

随着数据中心的迅猛发展，数据中心的能耗问题也越来越突出，有关数据中心的能源管理和供配电设计已经成为热门的问题，高效可靠的数据中心配电系统方案，是提高数据中心电能使用效率，降低设备能耗的有效方式。要实现数据中心的节能，首先需要对每个用电负载实现监测。

本系统包括数据采集单元及数据集中显示屏。数据采集单元分布式安装在各进线及出线，采集数据中心配电系统的各项运行安全及能耗相关的重要参数，可检测输入回路电流，电压，有功功率，无功功率，功率因数，母排温度，可检测输出支路电流，电压，电流谐波，功率因数，接头温度，用电量等，并将这些参数通过通讯方式发送给数据集中显示屏；数据集中显示屏安装的机柜中，显示屏通过通讯获取多个数据采集单元的数据并显示，当参数异常时及时报警，并记录下参数发生异常时的状态及时间，方便运维人员查看，掌握各设备的运行情况，及时调整负载分布，清楚了解每一个机柜的耗电量，对能效管理、降低能耗提供可靠依据。

关键词：数据中心，数据采集，分布式，运维，能效管理

Abstract

With the rapid development of data centers, data center energy consumption has become more and more prominent. Data center energy management and power supply and distribution design has become a hot issue. The efficient and reliable data center power distribution system solution is to improve data. Central energy efficiency, an effective way to reduce equipment energy consumption. To achieve energy savings in the data center, you first need to monitor each load.

The system includes a data acquisition unit and a data center display. The data acquisition unit is distributed and installed in the incoming and outgoing lines, and collects important operational parameters related to the operation safety and energy consumption of the data center power distribution system. It can detect the input circuit current, voltage, active power, reactive power, power factor, Busbar temperature, can detect the output branch current, voltage, current harmonics, power factor, connector temperature, power consumption, etc., and send these parameters to the data center display through communication; data display screen installed in the cabinet The display screen acquires data from multiple data acquisition units through communication and displays them. When the parameters are abnormal, it will alarm in time and record the status and time when the parameters are abnormal. This facilitates the operation and maintenance personnel to check, grasps the operation of each equipment, and adjusts in time. Load distribution, clearly understand the power consumption of each cabinet, and provide a reliable basis for energy efficiency management and reducing energy consumption.

KEY WORDS:Data Center, Data Acquisition,Distributed,Operation and Maintenance, Energy Efficiency Management

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 背景与意义 1

1.1.1 数据中心发展现状及趋势 1

1.1.2 母线槽配电系统的特点及发展 2

1.2 功能需求分析 4

第二章 相关理论及算法 5

2.1 交流量计算算法DFT 5

2.1.1 实数离散傅立叶变换 5

2.1.2 复数离散傅立叶变换 6

2.2 交流量校正算法 8

2.2.1 背景技术 8

2.2.2 算法介绍 8

2.3 Modbus通讯协议介绍 10

2.3.1 Modbus协议介绍 10

2.3.2 Modbus上的数据传输 10

2.3.3 两种串行传输模式 10

2.3.4 Modbus信息帧 11

2.4 避免交流采样中的混叠现象 12

2.5 MCU DMA原理介绍 14

2.6 配电系统频率计算算法 16

第三章 系统设计 19

3.1 系统框架设计 19

3.2 硬件框架设计 19

3.3 软件框架设计 24

致谢 40

参考文献 41

绪论

背景与意义

数据中心发展现状及趋势

近年来，全世界IP拥挤、移动带宽增加、网络视频拥挤、云服务增加，对互联网数据通讯提出了更高的需求，世界IP流量未来4年CAGR（复合年均增长率）为22%。

图1-1 2015-2020年全球IP流量CAGR为22%（单位：EB/Month）

数据中心流量主导世界数据流量。从2008年开始，大部分互联网流量与数据中心有关。到2012年全球英特网的网络流量才达到 2.7ZB，而全球数据中心流量在2015年就已经达到4.7ZB，全球数据中心业务流量将从2015年4.7ZB 增长到2017年 15.3ZB，复合增速达到27%。可以推测，数据中心流量将继续主导互联网流量。

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