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      基于物聯(lián)網(wǎng)的機房溫度報警系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

      2017-03-11 08:10:56李鐵
      中國新通信 2017年3期

      李鐵

      【摘要】 近年來,高溫現(xiàn)象加劇,使得機房內(nèi)的空調(diào)長期處于超負荷工作中,容易造成空調(diào)損壞,使機房溫度偏高,機房內(nèi)部的重要服務器以及設備就會因為高溫高熱而停止工作,給生產(chǎn)實踐工作造成極大的經(jīng)濟損失。本文設計了一款機房溫度報警系統(tǒng),該系統(tǒng)的生產(chǎn)成本低廉,并且對機房內(nèi)的溫度可以進行24小時無人循環(huán)監(jiān)控,當機房溫度達到設定上限時,該系統(tǒng)就會啟動短信報警功能,將機房內(nèi)溫度過高的情況上報給機房管理工作人員。

      【關(guān)鍵詞】 溫度報警系統(tǒng) 循環(huán)監(jiān)控 短信報警

      一、引言

      近些年來,全球性氣候變暖的現(xiàn)象越來越嚴重,夏季持續(xù)酷熱持續(xù)時間越來越長。這種氣壓低、濕度大且溫度高的天氣對信息化機房來說是一個巨大的考驗,尤其是對機房精密空調(diào)來說,長時間超負荷運轉(zhuǎn)導致宕機的情況時有發(fā)生。機房內(nèi)設備也會因為高熱而導致服務器出現(xiàn)過熱死機的現(xiàn)象,這樣就會給企業(yè)造成大量的經(jīng)濟損失。中國石化陜西石油中心機房承載著全省加油卡、零售等各項關(guān)鍵業(yè)務,如何保證在高溫天氣下機房服務器依然可以正常運行,是企業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)。本文設計并實現(xiàn)了一套機房溫度報警系統(tǒng),在整個企業(yè)中可以實現(xiàn)機房24小時無人值守溫度監(jiān)測,而且可以同時監(jiān)控多個機房,通過系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù),繪制出機房內(nèi)的實時溫度曲線,并將結(jié)果通報給機房管理人員,一旦機房內(nèi)溫度過高時,系統(tǒng)就會通過短信報警功能通知相關(guān)的管理人員。

      二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概況

      物聯(lián)網(wǎng)一詞來源于國外,它的英文全稱為the Internet of things。它是一種信息網(wǎng)絡模式,能夠以網(wǎng)絡為紐帶,將人與物、人與人、甚至是物與物連接起來,讓它們之間實現(xiàn)信息的交流與互換,讓它們之間的跟蹤、識別、判斷、監(jiān)控以及定位真正地實現(xiàn)智能化。物聯(lián)網(wǎng)可以將條碼與二維碼、射頻標簽或者是紅外感應器等諸多自動標識或者信息傳感系統(tǒng)有機地結(jié)合起來,以預先設定好的通信協(xié)議為基準,從而進行信息的交換。從技術(shù)角度來說,物聯(lián)網(wǎng)的組成是一種層狀的體系結(jié)構(gòu),它大致可以分為信息傳感層、網(wǎng)絡傳輸層以及核心應用層三個層次。物聯(lián)網(wǎng)的根基就是信息傳感層,而物聯(lián)網(wǎng)要想順利的進行信息通信就需要網(wǎng)絡傳輸層來發(fā)揮其傳輸通信的作用,物聯(lián)網(wǎng)真正的核心區(qū)域就是它的核心應用層,它可以處理各種應用,也可以解決多種智能化的方案。物聯(lián)網(wǎng)要想得到很好的發(fā)展,就需要融合多種技術(shù),例如:嵌入式技術(shù)以及4G技術(shù)[1-2]。

      三、溫度報警系統(tǒng)的設計

      本文設計的這套溫度報警系統(tǒng)主要由4個部分組成:即1個下位機、2個上位機以及GSM短信貓。下位機是用來負責溫度采集的[3];其中一個上位機是用來負責編碼的,它會將采集到的溫度數(shù)據(jù)進行編碼然后傳遞出去;另一個上位機是將得到的溫度數(shù)據(jù)進行存儲以及分析處理,實際上它扮演的角色就是最核心的中心處理器。圖1顯示了這套機房溫度監(jiān)控以及報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

      整個系統(tǒng)的工作流程大致如下所述:下位機中裝有溫度傳感器裝置,首先由它來實時測量機房內(nèi)部的溫度,然后將測量到的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C,這種傳輸方式是需要USB接口或者串行接口才能實現(xiàn)的;上位機在接到傳輸過來的溫度數(shù)據(jù)以后,會迅速針對這些信息進行編碼處理,地址不同的機房編碼也會有所不同,處理好溫度以及地址編碼后,就會將這些信息傳輸給溫度監(jiān)測報警服務器,這步傳輸?shù)年P(guān)鍵就在于局域網(wǎng),所以需要保證局域網(wǎng)時刻保持暢通;由于溫度監(jiān)控報警服務器接收到的是經(jīng)過編碼處理的信息,所以溫度監(jiān)控報警服務器在接收到消息的第一時間,就是要進行解碼處理,順利解碼以后,機房的溫度、機房的所在位置、接收信息的時間、機房所處的實時環(huán)境等信息都會被保存下來,在對數(shù)據(jù)進行處理的過程中,一旦發(fā)現(xiàn)某個機房的實時溫度高于所設定的溫度上限,報警系統(tǒng)就會自動運行,通過手機短信或者是通信軟件等技術(shù)將具體情況反映給機房管理人員,機房管理人員就會在第一時間處理機房溫度過高的危急狀況。

      四、溫度報警系統(tǒng)的實現(xiàn)

      4.1溫度采集下位機系統(tǒng)設計

      溫度采集下位機系統(tǒng)設計的原則就是可以快速測出機房內(nèi)部溫度、并在第一時間做出反應,將溫度信息傳遞出去,它主要由兩個部分來組成,即硬件部分的設計以及固件程序的設計。

      (1)硬件部分的設計細則。下位機硬件是下位機系統(tǒng)的核心部分,它的性能直接決定溫度報警系統(tǒng)的好壞,它主要由4個主要部件來組成,即溫度傳感器(可以靈敏地感知機房內(nèi)部溫度)、微型控制器(控制下位機的順利運行)、USB或者是RS-232串行通信接口(與上位機溝通的重要紐帶)、電源等。最近2、3年,很多新型高端PC機的通信接口已經(jīng)不再使用RS-232串行接口[4],所以在我們的設計中,USB

      接口被采用,但是考慮到RS-232串行接口可以用來進行下位機的固件升級,而且在下位機工作時,只用一個接口就可以實現(xiàn)信息的傳遞,所以我們采用了USB接口與RS-232串行接口的雙接口模式,這樣既可以使信息傳遞的方便快捷,也可以兼顧到以后的固件升級問題。圖2是溫度采集下位機硬件部分示意圖。

      (2)固件程序的設計細則。實際上固件程序就是單片機程序,它以固化形式存在于下位機中,該程序以Keil C51為基礎對程序進行開發(fā)設計,開發(fā)設計的內(nèi)容主要包含了3個部分,它們是溫度數(shù)據(jù)的采集、USB接口設備以及數(shù)據(jù)編碼傳遞。

      4.2上位機程序的設計

      與下位機程序相比較,上位機的程序就要相對簡單很多,Visual C++技術(shù)被用來設計開發(fā)上機位程序,上位機的主要任務就是接收USB接口傳遞過來的溫度信息,將得到的溫度信息以及與溫度對應的機房地址進行編碼處理,通過企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng),就可以將處理好的信息傳遞給機房溫度報警系統(tǒng)的服務器。

      因為它所占用的CPU資源非常的小,幾乎可以忽略不計,所以服務器用機房內(nèi)自帶的即可,這樣既節(jié)約了成本,又不會影響原有的業(yè)務。

      4.3機房溫度報警程序的設計

      溫度報警程序包含了機房溫度曲線程序、溫度數(shù)據(jù)處理程序以及溫度上限報警程序。具體的工作流程如下所述:首先溫度報警程序會接收到上位機發(fā)來的相關(guān)溫度數(shù)據(jù)編碼,然后對這些編碼進行解碼處理,解碼后對機房編號、接收時間、實時溫度等有用信息保存到實現(xiàn)設定好的數(shù)據(jù)庫中,如果處理過程中,機房溫度沒有異常,程序會自動屏蔽掉該信息不會上報打擾管理人員,將信息自動存儲到數(shù)據(jù)庫中,但是在處理數(shù)據(jù)過程中,一旦發(fā)現(xiàn)機房溫度超過系統(tǒng)設定的溫度上限,就會自動啟動報警系統(tǒng),通過通信軟件、手機短信等方式及時通知機房管理人員。管理人員也可以通過顯示器隨時監(jiān)控溫度曲線,如果管理人員身邊沒有顯示器可用,系統(tǒng)就會通過GSM短信貓來將機房的實時溫度發(fā)送到管理人員的手機上,讓管理人員第一時間掌握機房溫度情況并及時采取處理手段。

      五、結(jié)束語

      本文設計的機房溫度報警系統(tǒng)實用性更佳,而且成本較低,大部分部件都可以使用機房的原有設備,只需投入一定的資金建立GSM短信貓即可,而且本系統(tǒng)都是在局域網(wǎng)內(nèi)進行運行,所以原有網(wǎng)絡不會被棄用,這樣就避免了重新布置網(wǎng)線的麻煩。

      參 考 文 獻

      [1] 武奇生, 惠萌, 巨永鋒. 物聯(lián)網(wǎng)工程及應用[M]. 西安: 西安電子科技大學出版社, 2014: 17-18.

      [2] Xu T, Li P, Sundareswaran S. Decoupling Capacitance Design Strategies for Power Delivery Networks with Power Gating[J]. Acm Transactions on Design Automation of Electronic Systems, 2015, 20(3):1-30.

      [3] Wang Y, Li K, Chen H, et al. Energy-Aware Data Allocation and Task Scheduling on Heterogeneous Multiprocessor Systems With Time Constraints[J]. IEEE Transactions on Emerging Topics in Computing, 2014, 2(2):134-148.

      [4] 侯維巖, 魏耀徽, 龐中強. 面向多協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)架構(gòu)和中間件設計[J]. 儀表技術(shù), 2014(11): 25-28.

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