ZigBee技術(shù)在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)電源控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

紀(jì)澤宇

摘要：探討在無人值守的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)電源控制系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)的開關(guān)機(jī)成為當(dāng)前人們關(guān)注的重要問題。計(jì)算機(jī)電源控制系統(tǒng)利用傳感器采集計(jì)算機(jī)機(jī)房環(huán)境的數(shù)據(jù)信息，并通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)電源控制功能。

關(guān)鍵詞：ZigBee遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)電源控制系統(tǒng)；應(yīng)用

隨著科學(xué)信息技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)在各個(gè)行業(yè)中的運(yùn)用范圍和地位已經(jīng)不可替代，計(jì)算機(jī)運(yùn)作已經(jīng)關(guān)系到整個(gè)行業(yè)或部門的運(yùn)作、資源管理及商業(yè)機(jī)密等內(nèi)容，因此，如何運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)作管理已經(jīng)成為各個(gè)行業(yè)急需解決的重要問題，但計(jì)算機(jī)的工作任務(wù)和管理工作日益增大，且隨之復(fù)雜化，企業(yè)不僅需要投入大量的人力資源，并且計(jì)算機(jī)的管理工作十分枯燥，每天要定時(shí)進(jìn)行開關(guān)機(jī)操作，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力。據(jù)有關(guān)市場(chǎng)研究調(diào)查顯示，當(dāng)前解決該問題的方法主要為IBM等公司開發(fā)的純軟件產(chǎn)品；將軟件和硬件相結(jié)合，即利用開關(guān)電源間接控制遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)開關(guān)機(jī)功能的IT遠(yuǎn)程機(jī)房管理系統(tǒng)；以及利用短信或電話接入的方式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)開關(guān)機(jī)管理。本文就遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)電源控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，對(duì)軟件和硬件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)開關(guān)機(jī)功能進(jìn)行研究分析。

1 遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)電源控制系統(tǒng)組成部分

1.1 遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)設(shè)備

電源控制系統(tǒng)的外部網(wǎng)絡(luò)通常都是采用因特網(wǎng)，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)主要以ZigBee網(wǎng)絡(luò)為主。而遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的重要組成部分，遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)與ZigBee的收發(fā)模塊相鏈接，將接收到的外部的網(wǎng)絡(luò)命令傳輸至樓層內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電源控制設(shè)備的控制。遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)的組成部分包括S3C44BOX嵌入式處理器、CC2420芯片、GPRS GTM900A通信模塊和嵌入式遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)控制軟件。

1.2 控制服務(wù)器

控制服務(wù)器主要是通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)中所有的遠(yuǎn)程電源控制設(shè)備和被控計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)等相關(guān)通信軟件進(jìn)行控制管理，在Oracle10g數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器端軟件中可以監(jiān)測(cè)被控計(jì)算機(jī)的運(yùn)行狀況和遠(yuǎn)程電源繼電器的開關(guān)狀況，同時(shí)軟件管理還可以訪問計(jì)算機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)查看被控計(jì)算機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行狀況。管理端軟件將控制服務(wù)器中的指令預(yù)先儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫命令隊(duì)列表中，待那只服務(wù)器發(fā)出相應(yīng)的指令后即可執(zhí)行任務(wù)。

1.3 遠(yuǎn)程電源控制設(shè)備

每臺(tái)電腦都是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的個(gè)體，每套遠(yuǎn)程電源控制設(shè)備在原則上只能控制一臺(tái)被控計(jì)算機(jī)，為以后的擴(kuò)容升級(jí)做準(zhǔn)備，我們將每個(gè)系統(tǒng)由1臺(tái)被控電腦添加到可以控制2臺(tái)被控計(jì)算機(jī)。遠(yuǎn)程控制設(shè)備上帶有4個(gè)電磁繼電器，有2路繼電器可以獨(dú)立控制被控計(jì)算機(jī)的電源開關(guān)鍵，且每一路都具有模擬開關(guān)鍵的動(dòng)作的功能，而另外2路控制AC220V電壓。遠(yuǎn)程電源控制設(shè)備受服務(wù)器端軟件控制，每個(gè)電磁繼電器開關(guān)機(jī)狀態(tài)都是可以控制和查詢的，我們可以設(shè)定一個(gè)固定的時(shí)間對(duì)遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)和電源控制設(shè)備的通信鏈路狀況進(jìn)行查詢管理，遠(yuǎn)程電源控制設(shè)備由S3C44BOX嵌入式處理器、電磁繼電器、嵌入式遠(yuǎn)程電源控制軟件、CC2420芯片軟組成。

1.4 被控端計(jì)算機(jī)軟件

并不是計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程開關(guān)都是通過模擬人工按計(jì)算機(jī)執(zhí)行命令，為了保證計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備和安全關(guān)閉被控計(jì)算機(jī)，被控端計(jì)算機(jī)軟件的功能主要是在接收到命令后即可執(zhí)行關(guān)閉被控計(jì)算機(jī)操作，同時(shí)與控制服務(wù)器端軟件進(jìn)行通信，進(jìn)而反饋被控計(jì)算機(jī)的狀態(tài)。

1.5 管理端軟件

控制端服務(wù)器軟件僅限于一臺(tái)計(jì)算機(jī)，為了方便操作和管理，相應(yīng)地增加了管理端軟件，通過圖形化界面來完成相應(yīng)的管理工作。同時(shí)工作人員對(duì)其中任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作，該系統(tǒng)都可以檢測(cè)所有被控計(jì)算機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，并發(fā)送任務(wù)和查詢?nèi)蝿?wù)執(zhí)行狀況。

1.6 通信協(xié)議

通信協(xié)議由TCP/IP和ZigBee網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議2個(gè)部分組成，TCP/IP用于處理控制服務(wù)器和遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)設(shè)備的通信，而ZigBee網(wǎng)絡(luò)用于處理遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)設(shè)備和遠(yuǎn)程電源控制設(shè)備的通信。ZigBee網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用APDU格式，靜載荷通信協(xié)議與基于TCP/IP的應(yīng)用差距不大，而ZigBee網(wǎng)絡(luò)當(dāng)通信距離變長達(dá)到50m以上時(shí)的誤碼率與丟包率增大。因此，在采用ZigBee網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通信協(xié)議必須滿足精悍、短小等條件，才能保證通信的質(zhì)量。

2 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的構(gòu)成

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的相互輔助的功能，系統(tǒng)中原有的機(jī)房和被控制計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)可以保持不變。在運(yùn)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器運(yùn)用、業(yè)務(wù)系統(tǒng)等方面的服務(wù)器，不用再重新組建新的硬件設(shè)施，可直接在服務(wù)器上對(duì)服務(wù)器端軟件進(jìn)行控制和操作，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上直接選用運(yùn)行Oracle10g；遠(yuǎn)程網(wǎng)管設(shè)備選用ZigBee網(wǎng)絡(luò)通信，在控制中心網(wǎng)絡(luò)及防火墻對(duì)被控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行鏈接。被控制計(jì)算機(jī)在實(shí)際業(yè)務(wù)中可以利用原有的網(wǎng)絡(luò)與控制端服務(wù)器軟件傳輸信息和數(shù)據(jù)，在接收到命令后執(zhí)行命令。遠(yuǎn)程電源控制終端控制被控計(jì)算機(jī)的電源按鍵及交流電源，利用無線網(wǎng)絡(luò)與控制端服務(wù)器進(jìn)行通信即可，軟件在接收到相應(yīng)的指令后進(jìn)行計(jì)算機(jī)開關(guān)機(jī)動(dòng)作。

遠(yuǎn)程關(guān)網(wǎng)由硬件部分與嵌入式軟件組成。硬件S3C44BOX的內(nèi)核主要采用ARM7TMDI內(nèi)的高性能CPU來實(shí)現(xiàn)，其中工作頻率最高可達(dá)到66MHz，同時(shí)采用0.25μm的CMOS存儲(chǔ)編譯器與標(biāo)準(zhǔn)宏單實(shí)現(xiàn)精簡(jiǎn)、低功耗的全靜態(tài)設(shè)計(jì)。嵌入式軟件采用ACSI.2進(jìn)行開發(fā)和調(diào)試功能，該系統(tǒng)可以為開發(fā)人員提供一個(gè)較為完整地視窗界面開發(fā)環(huán)境，讓工作人員能夠快速的適應(yīng)當(dāng)前狀態(tài)和掌握該軟件的相關(guān)功能。遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)設(shè)備要處理GPRS和ZigBee兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，GPRS網(wǎng)絡(luò)利用CTM9OOA通信模塊，通過TCP協(xié)議和控制服務(wù)器通信，在對(duì)AT發(fā)布命令后就能實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)化編程模型。而網(wǎng)關(guān)設(shè)備在ZigBee中主要起著一個(gè)協(xié)調(diào)器的作用，而遠(yuǎn)程電源控制設(shè)備則是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的終端角色。

3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 控制端軟件的設(shè)計(jì)

控制端軟件通常采用Delphi 6編寫，而通信主要運(yùn)用Socket、被控計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程電源控制設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，并完成發(fā)送命令、執(zhí)行命令以及查詢被控計(jì)算機(jī)命令的一個(gè)執(zhí)行狀態(tài)。在被控計(jì)算機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及遠(yuǎn)程電源的開關(guān)狀態(tài)準(zhǔn)備傳輸?shù)絆racle 10g和服務(wù)器端軟件的數(shù)據(jù)庫后，即可對(duì)軟件進(jìn)行相應(yīng)的操作和管理工作，而該操作只需要直接訪問數(shù)據(jù)庫即可查詢相應(yīng)被控計(jì)算機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行狀況。管理端軟件在發(fā)出一系列的控制命令后通過數(shù)據(jù)庫緩存，并等待控制服務(wù)器執(zhí)行。控制端服務(wù)器的端口通常設(shè)置為3000，軟件在正常運(yùn)行狀下啟動(dòng)Socket，此時(shí)被控計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)設(shè)備就提供相應(yīng)的服務(wù)，同時(shí)借助網(wǎng)關(guān)設(shè)備，無線通信向被控端發(fā)出軟、硬件開關(guān)機(jī)、斷交流電、查詢?cè)O(shè)備狀態(tài)等任務(wù)命令。同時(shí)我們還可以將控制端軟件設(shè)為自動(dòng)控制模式與手動(dòng)控制模式。

3.2 被控端軟件設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)安全關(guān)閉計(jì)算機(jī)和保護(hù)計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備，我們?cè)陂_關(guān)機(jī)計(jì)算機(jī)時(shí)并不都是依靠模擬人工開關(guān)計(jì)算機(jī)斷電或電源鍵。而是利用軟件來完成計(jì)算機(jī)的開關(guān)機(jī)等相應(yīng)的操作。而控制端服務(wù)器可以直接對(duì)軟件進(jìn)行操作來實(shí)現(xiàn)關(guān)機(jī)，當(dāng)被控計(jì)算機(jī)受到計(jì)算機(jī)死機(jī)、網(wǎng)絡(luò)掉線或網(wǎng)絡(luò)擁堵等因素不能自動(dòng)關(guān)閉計(jì)算機(jī)時(shí)，則可以通過遠(yuǎn)程電源控制設(shè)備執(zhí)行硬件關(guān)機(jī)等相應(yīng)指令。被控端軟件采用Delphi 6編寫，通信采用Socket和控制端服務(wù)器接受和完成相關(guān)命令。

3.3 管理端軟件設(shè)計(jì)

為了提高軟件的易用性，和方便相關(guān)工作人員操作，管理端軟件運(yùn)用圖形化界面，工作人員可以在任何一臺(tái)被控電腦中運(yùn)行該系統(tǒng)并進(jìn)行相關(guān)操作。同時(shí)還可以對(duì)被控計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和管理操作，以及發(fā)送命令、執(zhí)行命令和查詢執(zhí)行命令的情況。管理端軟件包括密碼管理、用戶登錄、組設(shè)置、用戶設(shè)置、歷史指令等多個(gè)功能，有利用相關(guān)工作人員查看和進(jìn)行操作管理。管理端軟件采用Delphi 6編寫，而數(shù)據(jù)庫采用的則是選用Oracle 10g，該軟件通過數(shù)據(jù)庫命令隊(duì)列表實(shí)現(xiàn)與控制端服務(wù)器的通信工作。

ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開發(fā)，使遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)電源控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化開關(guān)機(jī)控制，從而增加了各個(gè)行業(yè)計(jì)算機(jī)運(yùn)行和管理的效率，提高了計(jì)算機(jī)的利用價(jià)值，在避免計(jì)算機(jī)使用過程中的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)無人值守機(jī)房時(shí)危險(xiǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)程電源控制。