楊芳　吳大中　殷志遠

摘要：針對各級氣象臺站網(wǎng)絡(luò)中心機房的現(xiàn)狀，設(shè)計一個基于以太網(wǎng)的分布式機房溫度監(jiān)控系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，相關(guān)管理人員可在遠程實時監(jiān)測機房內(nèi)設(shè)備運行的環(huán)境溫度；當(dāng)機房環(huán)境溫度出現(xiàn)異常時，該系統(tǒng)自動發(fā)出警報，提醒值班人員進行及時處理，有效降低了由于溫度異常造成的安全隱患，為氣象信息系統(tǒng)和機房的安全穩(wěn)定運行提供了強有力的保障。

關(guān)鍵詞：環(huán)境溫度；網(wǎng)絡(luò)中心機房；以太網(wǎng)；分布式；遠程監(jiān)測

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）22-0159-02

Abstract： In view of the current situation of the network center room in Meteorological station at all levels ， design a distributed temperature measuring system based on ethernet。 Through this system， the relevant manager can monitor the live environment temperature of the engine room； When the environment temperature abnormal，the system automatically alerts and reminds the manager to process timely； effectively reduces the security risks caused by temperature anomaly， provides a powerful measure for the safety of the meteorological information system and engine room。

Key words：environment temperature ； engine room of network center； Ethernet； distributed； remote monitoring

隨著氣象事業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展，我省氣象通信、數(shù)據(jù)交換、辦公業(yè)務(wù)等都實現(xiàn)了高效寬帶專網(wǎng)傳輸，各級氣象部門都建成了不同規(guī)模的氣象信息網(wǎng)絡(luò)機房，機房內(nèi)的各類通信設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)是保障我省各類氣象信息系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效的前提。因此，對氣象信息網(wǎng)絡(luò)機房加強監(jiān)控和管理，是保障各級部門機房正常運行的核心工作之一。

1 氣象信息網(wǎng)絡(luò)機房現(xiàn)狀

1） 機房內(nèi)通信設(shè)備長期不間斷運行所產(chǎn)生大量熱量使得機房內(nèi)溫度升高，當(dāng)環(huán)境溫度超過某一界限時，相關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定性以及使用壽命都將受到影響；部分單位機房分布廣泛，且距離較遠，采取值班人員巡查制，這種模式不僅耗費了大量的人力物力，而且不能準(zhǔn)確、實時地監(jiān)測到機房環(huán)境溫度；

2） 部分機房內(nèi)主要使用普通空調(diào)來調(diào)節(jié)溫度；空調(diào)的使用除帶來電能的極大消耗外，長期不間斷運行會造成其制冷能力下降，降低其使用壽命，維修更換空調(diào)也需要更多時間和資金投入[1]。

在此，提出一種便于安裝且無需重新布線、基于現(xiàn)有以太網(wǎng)的分布式機房溫度監(jiān)控系統(tǒng)，旨在對機房（及弱電井）內(nèi)的環(huán)境溫度進行自動檢測，并能及時告警，以期在降低值班人員工作強度的同時，減少機房內(nèi)空調(diào)的電能損耗，保障機房安全穩(wěn)定運行，也可達到降低成本與可持續(xù)發(fā)展的目的。

2 系統(tǒng)總體方案

本系統(tǒng)根據(jù)功能劃分為單元溫度測控節(jié)點、遠端監(jiān)控終端兩部分；每個單元溫度測控節(jié)點由單片機、溫度傳感器、繼電器等組成；通過RS232轉(zhuǎn)TCP/lP協(xié)議轉(zhuǎn)換器接入氣象局域網(wǎng)。分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control Syste，DCS），是利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進行分散控制、集中監(jiān)視操作結(jié)合的一種控制技術(shù)；分布在不同地理位置的單元溫度測控節(jié)點負(fù)責(zé)讀取傳感器數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)發(fā)送至遠端監(jiān)控終端；監(jiān)控終端接收到溫度數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行分析和顯示，若超出用戶設(shè)置的閾值，則通過報警（語音或短信）及時通知值班人員趕赴現(xiàn)場進行處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，見下圖1。

3 硬件設(shè)計

3.1 STC89C52單片機

STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，具有經(jīng)典MCS-51內(nèi)核，其主要特點有：8kb可編程Flash存儲器、512B RAM數(shù)據(jù)存儲器，32位I/O口和內(nèi)置4KB EPROM，3個16位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，全雙工串行口；掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機工作停止，直到下個中斷或硬件復(fù)位為止；最高運行頻率35MHZ，作為一個性價比較高的MCU[2]，為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供有效的解決方案。

3.2 溫度檢測單元

本設(shè)計中的溫度檢測元件選用的是硬件開銷低，精度高的DS18B20 數(shù)字溫度傳感器；DS18B20是由Dallas公司生產(chǎn)，是一種單總線智能溫度傳感器，將溫度感測、數(shù)據(jù)存儲、A/D轉(zhuǎn)換等功能集成于一體[3]，其電壓范圍為+3.5-+5.5V，測溫范圍為-55℃-125℃；采用獨特的“一線總線”接口方式通信，直接輸出數(shù)字溫度信號，同時可以傳送CRC校驗碼。

3.3 單元溫度測控節(jié)點通信模塊

STC89C52內(nèi)部已集成通信接口，擴展一片MAX232芯片將輸出信號轉(zhuǎn)換成RS-232協(xié)議規(guī)定的電平標(biāo)準(zhǔn)；單片機可通過RS232標(biāo)準(zhǔn)總線與計算機連接下載（更新）程序。系統(tǒng)采用RS232轉(zhuǎn)TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器，可提供RS232接口到以太網(wǎng)口的數(shù)據(jù)傳輸，將串口通信轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)通信，實現(xiàn)串口設(shè)備和以太網(wǎng)的連接。

4 軟件設(shè)計

4.2 串口和通信模塊設(shè)計

單片機與RS232轉(zhuǎn)TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器通過RS232接口通信，采用中斷方式進行；單片機在初始化時，先通過串口對每個RS232轉(zhuǎn)TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器進行初始化操作，需設(shè)定該協(xié)議轉(zhuǎn)換器IP地址及掩碼、網(wǎng)關(guān)、遠端服務(wù)器IP地址、端口號等；單片機每隔一段時間將采集到的數(shù)據(jù)按照通信協(xié)議打包后通過串口發(fā)給協(xié)議轉(zhuǎn)換器[5]，再通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器的以太網(wǎng)口接入至氣象局內(nèi)網(wǎng)，完成將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至遠端監(jiān)控終端的通信過程。

4.3 上位機軟件設(shè)計

上位機軟件基于windows操作系統(tǒng)下，采用C#語言開發(fā)。上位機監(jiān)控軟件帶有的winsock接口能實時偵聽各個單元溫度測控節(jié)點傳來的溫度信號，將溫度數(shù)值在顯示界面上進行實時更新；并與用戶事先設(shè)置的閾值進行比較，當(dāng)機房環(huán)境溫度出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)會自動播放聲音文件，告知機房值班人員及時進行處理。

5 結(jié)語

基于以太網(wǎng)的分布式氣象網(wǎng)絡(luò)機房溫度監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，作為對當(dāng)前機房溫度監(jiān)測手段的補充，使值班人員在辦公室便能獲取到機房內(nèi)的環(huán)境溫度信息，在降低值班人員工作強度的同時，能及時避免機房設(shè)備因環(huán)境溫度過高而過早出現(xiàn)老化，減少設(shè)備故障率以及機房內(nèi)空調(diào)的電能損耗，保障機房安全穩(wěn)定運行。此系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于雷達機房、檔案及庫房的溫度監(jiān)控。

參考文獻：

[1] 謝偉，楊斌.基于物聯(lián)網(wǎng)的機房節(jié)能測控系統(tǒng)設(shè)計[J].技術(shù)與市場，2011，18（7）： 30-32.

[2] 張學(xué)峰，陳瑾，翟從鴻，等. 基于51單片機和PDIUSB12的USB接口設(shè)計[J].微型機與應(yīng)用，2015，34（6）：16-18.

[3] 文春明，覃曉，黃開連，等.智能溫控系統(tǒng)的設(shè)計[J].微型機與應(yīng)用，2015，34（5）：85-87.

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[5] 陳勁松，徐學(xué)群.基于以太網(wǎng)的醫(yī)院病人體溫遠程自動檢測系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（15）：60-62.