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

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.