機房監(jiān)控系統(tǒng)中通信管理機的設計

陸寧

摘要：機房監(jiān)控系統(tǒng)由眾多核心、關(guān)鍵設備構(gòu)成，包括供電、UPS、空調(diào)等均要求在網(wǎng)絡環(huán)境下，按照國家有關(guān)標準和規(guī)定安裝和運行。尤其是系統(tǒng)中的通信管理機的設計，關(guān)系到監(jiān)控系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：機房監(jiān)控系統(tǒng)；通信管理機；設計研究

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）19-0177-02

通信管理機作為監(jiān)控系統(tǒng)中通信網(wǎng)絡與監(jiān)測設備之間的樞紐設備，已經(jīng)成為機房監(jiān)控系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的必要技術(shù)手段。目前，通信管理機在變電站、集控站、石油化工、軌道交通等領(lǐng)域被廣泛使用并且多種多樣，但要設計出真正適合機房監(jiān)控系統(tǒng)的通信管理機，需要結(jié)合機房的實際情況，對機房環(huán)境進行綜合的勘察和研究之后，開發(fā)研制擁有硬件平臺和軟件配置的網(wǎng)絡型通信管理單元。機房監(jiān)控系統(tǒng)的通信管理機的設計，包含了通信管理的硬件配置、軟件設計等任務，必須在國家相關(guān)標準和規(guī)定下，進行嚴格的規(guī)劃、安裝、調(diào)試，方能進入正式運行階段，保證整個監(jiān)控系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

1 通信管理機主要功能

通信管理機是具有強大通信管理功能的通信裝置，主要功能包含了處理上、下行信息，按照不同協(xié)議進行通信管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、網(wǎng)關(guān)、轉(zhuǎn)換、處理等。按照需要可以行程分布網(wǎng)絡、分層級聯(lián)、雙以太網(wǎng)等多種通信處理方案，本文所談及的通信管理機，是機房監(jiān)控系統(tǒng)中的重要組成部分。整個機房監(jiān)控系統(tǒng)就是由通信管理會、控制器、服務器三部分組成。通信管理機的主要功能包括：

1）管理器和控制器，在沒有服務器的情況下，依然能夠根據(jù)用戶的需求，處理控制器的任務。當控制器發(fā)生數(shù)據(jù)下達任務時，通信管理機對這些任務按照優(yōu)先等級進行采集。主要分為長、短兩個數(shù)據(jù)的采集方式。通過這兩種采集將頻繁的數(shù)據(jù)進行收集和整理，采集的頻率是定時的，有利于控制器數(shù)據(jù)采集的效率。

2）對服務器下達的任務、配置信息進行采集。服務器下達的任務嵌入式計算機信息任務主要包括：修改用戶對定時采集時間的要求、修改用戶對通信管理管理下的控制器的信息的要求、修改用戶對計算機系統(tǒng)參數(shù)的要求。

3）修改服務器、控制器的系統(tǒng)升級、改變前的初始化參數(shù)。如計算機系統(tǒng)時間、串口通信數(shù)據(jù)傳輸格式等，同時為擴展功能的使用配置陷入式計算機電話號碼[1]。

4）通過服務器下達給控制器配置信息，實現(xiàn)服務器對機房的授權(quán)與管理，包括：對制定的門禁進行授權(quán)，允許控制器對其進行校時、配置，下達指令給控制器，管理控制器其他的信息配置，例如控制器的報警、電源、濕度、溫度等信息與配置，配置不同環(huán)境信息下的不同控制器，以滿足機房監(jiān)控系統(tǒng)中的環(huán)境需要。

5）在機房監(jiān)控系統(tǒng)正常運行的前提下，用戶終端需要對特定門的出入等需要進行讀取或者供其他需要，這要求通信管理機必須馬上做出反應，將服務器、控制器發(fā)來的要求進行及時的采集，并上傳到指定控制器中。

6）在機房監(jiān)控系統(tǒng)進入特殊狀況或者遇到重要的場景狀態(tài)下，通信及需要對重要地點的門進行監(jiān)控和管理，這要求在設計上要充分考慮到，不僅是要進行普通的數(shù)據(jù)采集和上傳，還要設計出通信機的授權(quán)和修改功能。

7）通信管理機的報警功能在監(jiān)控系統(tǒng)中是必不可少的，如在通信超時要報警，通信故障時要報警，控制器發(fā)生故障時要報警，配電系統(tǒng)發(fā)生故障時要報警、環(huán)境系統(tǒng)發(fā)生故障時要報警，門禁系統(tǒng)發(fā)生故障時要報警等等。

2 通信管理機的軟、硬件配置

1）通信管理的硬件配置主要包括：帶有COM1和COM2窗口的嵌入式計算機操作系統(tǒng)、TurboPasal編輯平臺、電子磁盤和調(diào)制解調(diào)器、控制機與服務器的通信；可編程定時器和中斷控制器等。

2）通信管理及的軟件設計可以按照模塊來進行分析。首先是調(diào)制解調(diào)器控制模塊，這部分又稱為Modem模塊，該模塊下有一些具體的信息需要處理，包括要向用戶說明用途的通信口、波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位、電話號碼等，以上數(shù)據(jù)統(tǒng)一放置在Mmodem SetType中，在保存中斷矢量地址后，使用專用芯片進行通訊，然后設置調(diào)制解調(diào)器，實現(xiàn)計算機與調(diào)制解調(diào)器的通信，采用Asylnt地址進行裝入過程后，按照RS232標準進行串口通信。其次在定時器的設計中，使用的芯片包含了三個通道，一個是專門用來刷新RAM的，一個是用來讓揚聲器正常工作的，一個是專門產(chǎn)生BIOS中斷的。前兩個芯片是專用于各自的功能而不能發(fā)揮其他功能的，而第三個在產(chǎn)生中斷頻率的同時，還要對時間進行不同的定時，要實現(xiàn)多個不同時間的定時就要采用置標志位的方法。需要注意的是要將脈沖調(diào)用定時器來進行中斷，在中斷返回與普通過程返回的對比中，不能缺省PUSHF指令，同時還要調(diào)用原中斷處理程序，從堆棧中彈出FLAG標志。第三，上位機任務模塊的設計需要注意以下三個方面的問題，一是上位機下達任務的等級是處在優(yōu)先的位置上的，應該在最高時得到響應。二是在串口接收到完整數(shù)據(jù)后，上位機的任務產(chǎn)生按照循環(huán)隊列的方式，將任務放在隊列的尾部。三是檢查串口的上位機數(shù)據(jù)時要進行循環(huán)檢查，尤其要注意數(shù)據(jù)隊列是否為空。

在對上位機下達任務進行響應設計時，要將主程序的循環(huán)體安排在過程的設計中，具體的設計步驟為：

檢查上位機任務隊列是否為空，以決定是否進行退出過程。按照下述步驟進行設置，

檢查隨機抽取的任務，并讀取改任務對應的任務文件

將任務文件中的命令控制字進行讀取并加以解釋。

對讀取解釋后的命令以及數(shù)據(jù)進行處理后，再返回到步驟一[2]。

3）報警任務模塊的設計采用的方法為：將報警任務的隊列進行循環(huán)隊列控制，在子程序模塊的應用過程中，將其優(yōu)先級定于數(shù)據(jù)定時采集任務中僅次于上位機下達給通信管理及的任務的位置。對于報警任務的設計要求注意以下三個方面：一是設備間的通信超時報警、二是通信故障報警、三是常規(guī)報警。對于控制器的故障報警要注意區(qū)分常規(guī)報警和突發(fā)報警。如果是突發(fā)報警，設計時要注意將突發(fā)報警設計為無需通過通信管理機直接上傳的處理方法，這是為了縮短應急事件，達到對突發(fā)故障進行快速處理的目的。

通信管理及對報警任務的設計形式類似于上位機的任務設計流程，也要注意放在主程序的循環(huán)中進行，主要步驟包括：

檢查報警任務隊列數(shù)據(jù)是否為空，如果是空則退出。

根據(jù)從報警隊列中隨機抽取的任務，上傳任務號至制定控制器。

在本機顯示報警信息后，將上傳的任務號返回到步驟一。

4）定時數(shù)據(jù)采集任務模塊的設計區(qū)別于前面所述的設計步驟形式，采用順序的存儲任務結(jié)構(gòu)。具有兼顧其他任務類型的特點，對定時任務可以滿足要求。其采集任務的設計步驟為：

將數(shù)據(jù)進行采集、存盤、上傳。這是為了對上位機傳來的任務進行等級分配二設計的，對登記優(yōu)先的任務進行隊列排列，優(yōu)先上傳。這是按照長、短安排來進行隊列任務的排列，按照承兌出現(xiàn)的規(guī)律進行安排。當隊列不空時，跳出定時任務隊列，進行主函數(shù)循環(huán)，當隊列執(zhí)行空時，加載定時數(shù)據(jù)進行任務采集。

對任務數(shù)據(jù)進行定時采集的方式可以設計為數(shù)組方式。任務號選擇相鄰的兩個作為一對，如果任務號為偶數(shù)，則將對應的任務進行上傳，如果任務號為單數(shù)，則對任務進行采集和存盤。當這一對任務號執(zhí)行完畢后，回到數(shù)組頭，表示任務一次性加載全部完成。

5）通信管理的軟件設計流程為總體上可以概括為如下：

對COM1、COM2 進行初始化后，開啟定時器，加載DOS配置信息，加載短定時任務隊列和長定時任務隊列，根據(jù)任務新舊來進行判斷，如果有新任務，則形成一個上位機任務，在任務隊列中加入新任務并響應新任務；如果有報警任務發(fā)生，則相應報警任務；短定時任務論述大于0時，相應短定時任務，并判斷短定時任務隊列是否為空。在加載短定時任務隊列時，將短定時任務輪數(shù)減1；長定時任務論數(shù)如果大于0時，則相應一個長定時任務，判斷長定時任務隊列是否為空，如果為空時將任務論述減1[3]。

3 對機房監(jiān)控系統(tǒng)通信管理機設計的仿真測試及效果

為了能更好地將機房監(jiān)控系統(tǒng)的通信機管理設計加以完善，我們通過一套機房監(jiān)控系統(tǒng)的模擬方案的設定來進行了測試。對通信管理的性能、運行、設計等進行了檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時優(yōu)化并完善。

1）在模擬系統(tǒng)中使用了兩臺計算機來分別模擬上位機和下位機，服務器選用的是win2000操作系統(tǒng)，控制器任選操作系統(tǒng)。

2）對設計好的通信管理機的實際聯(lián)機部分和設計計劃的具體運行等進行了測試，包括其基本功能以及功能擴展部分，實驗結(jié)果與預期的設計目標基本相符。

這個測試最終的結(jié)果未必能夠完全證明通信管理機在機房監(jiān)控系統(tǒng)中的正確性與合理性，但是能夠證明通信管理的基本功能通過設計是完全可以實現(xiàn)并且保持良好運行的。而且在仿真模擬測試中我們得到了非常有價值的參數(shù)，并且在出現(xiàn)的問題與采取的整改措施中，我們也得到了很多寶貴的經(jīng)驗。對今后在通信管理機功能的改進、技術(shù)的擴展、版本的升級、方案的優(yōu)化等方面都具有非常重要的意義[4]。

4 結(jié)語

本文所論述的通信管理機設計經(jīng)過模擬測試，能很好地與監(jiān)控主機進行實時數(shù)據(jù)傳輸，表明該設計能滿足變監(jiān)控系統(tǒng)快速數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡通信的要求，并能夠作為整個機房監(jiān)控系統(tǒng)的一個重要組成部分，實現(xiàn)任務管理、計算機通信、遠程控制等許多功能，成為機房監(jiān)控系統(tǒng)的得力助手。試驗證明，通信管理機的設計雖然任務復雜，但只要基于計算機的串口通信和嵌入式計算機的一些簡單控制來逐步實現(xiàn)，是可以達到思路清晰、容易實現(xiàn)的目標的。

參考文獻：

[1] 張寧.無人通信站機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)可靠性研究[J].中國新通信，2013，（23）：40-41

[2] 張微，馬玉國.通信機房環(huán)境動力集中監(jiān)控系統(tǒng)設計及應用[J].科技與企業(yè)，2015，（7）：80-80.

[3] 姜衛(wèi)華.通信機房動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].信息通信，2013，（9）：213-213.

[4] 呂磊，吳紅，張慶等.信息通信集中監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].科技傳播，2015，7（18）：152-154，176.