基于以太網(wǎng)的分布式氣象網(wǎng)絡(luò)機(jī)房溫度監(jiān)控系統(tǒng)

楊芳　吳大中　殷志遠(yuǎn)

摘要：針對(duì)各級(jí)氣象臺(tái)站網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一個(gè)基于以太網(wǎng)的分布式機(jī)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(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)房內(nèi)設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境溫度；當(dāng)機(jī)房環(huán)境溫度出現(xiàn)異常時(shí)，該系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，提醒值班人員進(jìn)行及時(shí)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(jī)房的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的保障。

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

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(shí)現(xiàn)了高效寬帶專網(wǎng)傳輸，各級(jí)氣象部門都建成了不同規(guī)模的氣象信息網(wǎng)絡(luò)機(jī)房，機(jī)房內(nèi)的各類通信設(shè)備的正常運(yùn)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(duì)氣象信息網(wǎng)絡(luò)機(jī)房加強(qiáng)監(jiān)控和管理，是保障各級(jí)部門機(jī)房正常運(yùn)行的核心工作之一。

1 氣象信息網(wǎng)絡(luò)機(jī)房現(xiàn)狀

1） 機(jī)房內(nèi)通信設(shè)備長期不間斷運(yùn)行所產(chǎn)生大量熱量使得機(jī)房內(nèi)溫度升高，當(dāng)環(huán)境溫度超過某一界限時(shí)，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(jī)房分布廣泛，且距離較遠(yuǎn)，采取值班人員巡查制，這種模式不僅耗費(fèi)了大量的人力物力，而且不能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地監(jiān)測到機(jī)房環(huán)境溫度；

2） 部分機(jī)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(yùn)行會(huì)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(shí)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(jī)房溫度監(jiān)控系統(tǒng)，旨在對(duì)機(jī)房（及弱電井）內(nèi)的環(huán)境溫度進(jìn)行自動(dòng)檢測，并能及時(shí)告警，以期在降低值班人員工作強(qiáng)度的同時(shí)，減少機(jī)房內(nèi)空調(diào)的電能損耗，保障機(jī)房安全穩(wěn)定運(yùn)行，也可達(dá)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(diǎn)、遠(yuǎn)端監(jiān)控終端兩部分；每個(gè)單元溫度測控節(jié)點(diǎn)由單片機(jī)、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(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)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(diǎn)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(yuǎn)端監(jiān)控終端；監(jiān)控終端接收到溫度數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和顯示，若超出用戶設(shè)置的閾值，則通過報(bào)警（語音或短信）及時(shí)通知值班人員趕赴現(xiàn)場進(jìn)行處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，見下圖1。

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 STC89C52單片機(jī)

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(diǎn)有：8kb可編程Flash存儲(chǔ)器、512B RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，32位I/O口和內(nèi)置4KB EPROM，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，全雙工串行口；掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)工作停止，直到下個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止；最高運(yùn)行頻率35MHZ，作為一個(gè)性價(jià)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(jì)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(chǔ)、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(dú)特的“一線總線”接口方式通信，直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，同時(shí)可以傳送CRC校驗(yàn)碼。

3.3 單元溫度測控節(jié)點(diǎn)通信模塊

STC89C52內(nèi)部已集成通信接口，擴(kuò)展一片MAX232芯片將輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS-232協(xié)議規(guī)定的電平標(biāo)準(zhǔn)；單片機(jī)可通過RS232標(biāo)準(zhǔn)總線與計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)串口設(shè)備和以太網(wǎng)的連接。

4 軟件設(shè)計(jì)

4.2 串口和通信模塊設(shè)計(jì)

單片機(jī)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(jìn)行；單片機(jī)在初始化時(shí)，先通過串口對(duì)每個(gè)RS232轉(zhuǎn)TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器進(jìn)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(yuǎn)端服務(wù)器IP地址、端口號(hào)等；單片機(jī)每隔一段時(shí)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(yuǎn)端監(jiān)控終端的通信過程。

4.3 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)軟件基于windows操作系統(tǒng)下，采用C#語言開發(fā)。上位機(jī)監(jiān)控軟件帶有的winsock接口能實(shí)時(shí)偵聽各個(gè)單元溫度測控節(jié)點(diǎn)傳來的溫度信號(hào)，將溫度數(shù)值在顯示界面上進(jìn)行實(shí)時(shí)更新；并與用戶事先設(shè)置的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)機(jī)房環(huán)境溫度出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)播放聲音文件，告知機(jī)房值班人員及時(shí)進(jìn)行處理。

5 結(jié)語

基于以太網(wǎng)的分布式氣象網(wǎng)絡(luò)機(jī)房溫度監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，作為對(duì)當(dāng)前機(jī)房溫度監(jiān)測手段的補(bǔ)充，使值班人員在辦公室便能獲取到機(jī)房內(nèi)的環(huán)境溫度信息，在降低值班人員工作強(qiáng)度的同時(shí)，能及時(shí)避免機(jī)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(jī)房內(nèi)空調(diào)的電能損耗，保障機(jī)房安全穩(wěn)定運(yùn)行。此系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于雷達(dá)機(jī)房、檔案及庫房的溫度監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)：

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