基于zigbee的便携式机房节能诊断系统设计

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1、*基于ZigBee的便携式机房节能诊断系统设计赵亚军（上海市建筑科学研究院（集团）公司，上海201108）摘要：针对信息机房环境要求较高以及能耗较大的特点，开发了基于ZigBee无线技术的便携式机房节能诊断系统，采用CC2430无线模块为采集终端的无线传感节点，将监测到的能耗环境数据汇集到采集网关设备，依托Labview软件的强大的信号处理功能,开发了便携式机房能耗及环境运行监测与分析程序，实现机房现场节能诊断功能。该系统具有使用方便、结构灵活以及易于拓展等优点，具有很好的应用价值。关键词：无线传输机房监测节能诊断Labview1引言信

2、息中心机房的节能一直是节能环保的关键环节，已得到了行业内各方用户的普遍关注。由于机房的IT设备扩充速度呈几何级数增长，机房的节能环保工作面临着很大压力，[1]如何进一步通过对机房的维护和管理进而控制机房能耗已经成为一项重要课题。信息中心机房一般由主机房、基本工作间以及辅助房间等组成，主要用于放置计算机等电子设备，其工作环境必须满足计算机设备的要求，具有持续工作、温湿度精确控制以及各设备散热量大且分布不均等特点，一般能源消耗较大且控制较为麻烦，因此对机房进行监测并基于监测结果进行节能诊断从而实现机房设备的合理优化管控是降低机房能耗的有效途

3、径。无线传感器网络(wirelesssensornetwork，WSN)是由部署在监测区域内的大量的微型传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其作用是协作地感知采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息并发送给观察者。无线传感器网络能够获取客观物理信息，具有非常广泛的应用前景，能应用于军事国防、工业控制、能源环境检测、能源世界-中国建筑节能网生物医疗以及危险区域远程控制等领域，其发展和应用将会给人类的生活和生产的各个领[2]域带来深远影响。机房环境复杂、设备较多，传统的监测设备无法快捷方便地对机房的能耗和环境进行监测及

4、节能诊断，运用无线传感器网络可以很好地解决这个问题，并且可http://www.chinagb.net基于无线传感器网络实现多系统的综合监测。本文从机房能耗、环境和安全监测以及节能诊断等应用考虑，基于短距无线通信的监控系统框架结构能更好地满足动态、智能、实时监控系统的特点，设计了一种基于ZigBee无线传感技术的便携式机房节能诊断系统，并详细介绍了系统设计方案。12ZigBee技术概述ZigBee技术是一种应用于短距离范围内、低传输数据速率下的各种电子设备之间的无线通信技术，致力于提供简捷的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线通信技术。这

5、种无线通信技术具有以下特点：首先，ZigBee节点在工作模式下收发时间短，而在非工作模式时则处于休眠状态，降低了系统功耗；其次，ZigBee的媒体接入控制层采用基于确认信息回复的碰撞避免机制，提高数据传输的可靠性；另外，ZigBee技术还具有网络容量大、兼[3]容性强以及安全性高的优点。3系统总体方案基于ZigBee的便携式机房节能诊断系统主要是由数据采集层、数据传输层、数据处理存储层以及数据展示层组成，其系统架构图如图1。图中，无线传感器（电表、温湿度以及烟感等传感器）组成的传感网络分布于不同的待测位置，用于采集测量各能耗及环境数据，

6、各节点采集到的数据通过ZigBee无线传输至采集网关，经过采集网关的协议解码及数据预处理后，再通过Labview软件平台实现采集数据的处理、存储、分析诊断以及展示等功能。能源世界-中国建筑节能网图1机房节能诊断系统架构图3.1数据采集层数据采集层主要是指用于各用电分项能耗以及环境参数采集的无线传感网络。无线传http://www.chinagb.net感器网络终端节点由4部分组成：普通传感器、基于CC2430的ZigBee无线模块、串口通信模块。将经普通传感器采集和处理后的信号以RS485信号形式输出至串口模块，串口模块将RS485信号

7、转变成TTL信号后再输出至基于CC2430的ZigBee无线模块。CC2430是TI公司为ZigBee低功耗无线应用推出的全新概念新一代2.4GHz射频芯片，CC2430除了2包括RF收发器外，还集成了加强型8051MCU、Flash内存、RAM、ADC、DMA以及看门狗等，具有工作电压范围大、休眠电流小、接收灵敏度高、封装尺寸小等优点。ZigBee无线模块再将采集的信号以ZigBee协议经由天线发送出去。无线传感网络终端节点结构框图如图2。整个无线传感器采集终端体积小巧、设计紧凑、功耗低，无需在机房另外布线，大幅提高了便捷性和可靠性。

8、图2无线传感网络终端节点结构框图3.2数据传输层数据传输层是指无线传感网络采集终端与采集网关之间的ZigBee无线传输。在无线传感采集终端网络构建完成后，终端节点、路由节点、接入节点之间通过ZigBee相互