關(guān)于中心機(jī)房環(huán)境集中監(jiān)控溫濕系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)的探究

余建榮 東莞理工學(xué)院城市學(xué)院

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關(guān)于中心機(jī)房環(huán)境集中監(jiān)控溫濕系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)的探究

余建榮 東莞理工學(xué)院城市學(xué)院

【文章摘要】

【關(guān)鍵詞】

中心機(jī)房；環(huán)境；集中監(jiān)控；溫濕度；硬件電路；設(shè)計(jì)

前言

在當(dāng)前數(shù)字化校園進(jìn)程快速推進(jìn)的現(xiàn)狀下，中心機(jī)房是全校校園的功能中心所在，其集合了服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)交換等大功能為一身，在保障校園的正常教學(xué)科研、學(xué)生生活學(xué)習(xí)中發(fā)揮了十分重要的作用。而適宜的機(jī)房環(huán)境又是保證機(jī)房正常運(yùn)行的重要條件，如果不能夠做到機(jī)房溫濕度環(huán)境的及時(shí)監(jiān)控，就有可能帶來中心機(jī)房的故障現(xiàn)象發(fā)生。在以往，我們往往需要派駐大量的人員對(duì)機(jī)房進(jìn)行24小時(shí)的巡查，這種管理方式不僅使得巡查人員“疲于奔命”，而且也很難及時(shí)做到發(fā)現(xiàn)中心機(jī)房中隱藏的安全隱患。在這種情況下，就有必要設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中心機(jī)房環(huán)境集中監(jiān)控溫濕度系統(tǒng)，從而快速便捷地對(duì)機(jī)房中的信息進(jìn)行搜集和處理。

1.中心機(jī)房環(huán)境集中監(jiān)控溫濕度系統(tǒng)的總體構(gòu)成

在本文所設(shè)計(jì)的中心機(jī)房環(huán)境集中監(jiān)控溫濕度系統(tǒng)主要是基于用戶機(jī)房的實(shí)際需求分析來構(gòu)成的，不同的應(yīng)用環(huán)境監(jiān)控測(cè)量的范圍和輸出量等要求都是不同的，而這些具體要求也決定了總體方案的選型以及系統(tǒng)開發(fā)成本。本文在溫濕度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中堅(jiān)持了分布式控制的思想，在系統(tǒng)中存在著多臺(tái)計(jì)算機(jī)，這些計(jì)算機(jī)能夠控制多個(gè)回路，通過它們可以達(dá)到集中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取和管理，并進(jìn)行自動(dòng)控制的目的。圖1展示了本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體硬件框架圖。

總之，在本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，存在著單機(jī)控制運(yùn)行、以太網(wǎng)組網(wǎng)運(yùn)行以及RS485組網(wǎng)運(yùn)行方式等三種主要的控制模式。其中單機(jī)控制運(yùn)行方式主要指的是溫濕度數(shù)字變送器單獨(dú)進(jìn)行運(yùn)行控制的一種方式，而RS485組網(wǎng)運(yùn)行方式則是通過RS485協(xié)議進(jìn)行組網(wǎng)，然后溫濕度變送器在溫濕度主機(jī)的監(jiān)控作用下進(jìn)行控制運(yùn)行的方式；采用的二級(jí)組網(wǎng)方式則是基于RS485以及以太網(wǎng)兩種方式進(jìn)行組網(wǎng)的方式，通過一臺(tái)溫濕度監(jiān)控主機(jī)的作用下，帶動(dòng)數(shù)臺(tái)溫濕度變送器以及數(shù)據(jù)集中器進(jìn)行工作的模式。

2.中心機(jī)房環(huán)境集中監(jiān)控溫濕度系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及電路設(shè)計(jì)

2.1溫濕度監(jiān)控主機(jī)

圖1　中心機(jī)房環(huán)境集中監(jiān)控溫濕度系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

溫濕度監(jiān)控主機(jī)的主要任務(wù)是向連接的各數(shù)字變送器進(jìn)行通訊指令的發(fā)送，而且對(duì)報(bào)警的限值進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)對(duì)各溫濕度變送器收集上來的溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。通過溫濕度監(jiān)控主機(jī)不僅能夠?qū)崟r(shí)顯示采集的數(shù)據(jù)，而且還可以對(duì)超過報(bào)警限值的報(bào)警信息進(jìn)行聲像報(bào)警等等。系統(tǒng)能夠?qū)⒉杉降臏貪穸葦?shù)據(jù)以及告警記錄在監(jiān)控主機(jī)之中存儲(chǔ)，用戶可以基于實(shí)際要求顯示實(shí)時(shí)或者歷史存在的各參數(shù)曲線變化，以方便進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。在本文所設(shè)計(jì)的中心機(jī)房環(huán)境集中監(jiān)控溫濕度系統(tǒng)，主要采用總線的方式將溫濕度監(jiān)控主機(jī)與溫濕度傳感器或者數(shù)字變送器之間進(jìn)行通信，一個(gè)上位機(jī)能夠有多個(gè)總線。

2.2溫濕度數(shù)字變送器的構(gòu)成實(shí)現(xiàn)

溫濕度數(shù)字變送器的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)溫濕度數(shù)據(jù)的采集、校正轉(zhuǎn)換以及現(xiàn)場(chǎng)LED顯示，同時(shí)還能夠根據(jù)機(jī)房的要求對(duì)各種告警的門限進(jìn)行設(shè)計(jì)，提供各種聲音告警，接受溫濕度集中監(jiān)控主機(jī)通訊指令并向其傳送數(shù)據(jù)。在本文設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的溫濕度數(shù)字變送器中，主要由單片機(jī)、 LED數(shù)碼管顯示模塊以及溫濕度傳感器、地址/波特率撥碼模塊、外部存儲(chǔ)器、RS-232/485轉(zhuǎn)換模塊以及蜂鳴器等幾個(gè)部分組成。

基于本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)際情況，各組成部分的硬件主要采用了如下的模塊：（1）溫濕度數(shù)字變送器主控制器：P89V51單片機(jī)；（2）溫濕度傳感器：瑞士Sensirion公司推出的SHT10單片數(shù)字溫濕度集成傳感器；（3）外部存儲(chǔ)模塊：采用ATMEL公司的容量為64K字節(jié)的24C512芯片，利用Ι2C總線進(jìn)行讀寫操作，能夠存儲(chǔ)6520條歷史數(shù)據(jù)記錄；（4） LED 顯示模塊：采用3位七段LED數(shù)碼管，由3位LED數(shù)碼管組成顯示模塊來輪流顯示溫度值、濕度值。

2.3數(shù)據(jù)集中器的構(gòu)成與實(shí)現(xiàn)

一個(gè)完整的數(shù)據(jù)集中器模塊主要是由嵌入式網(wǎng)絡(luò)、 TLL串口信號(hào)/RS485轉(zhuǎn)換模塊以及電源模塊等幾個(gè)主要的部分構(gòu)成。通過數(shù)據(jù)集中器能夠達(dá)到集中傳輸采集的數(shù)據(jù)目的，而且也能夠使得數(shù)據(jù)的通訊距離得到有效的延伸。在系統(tǒng)的構(gòu)成過程中，將多個(gè)溫濕度變送器采用RS485總線的構(gòu)成方式，由此組成了一個(gè)溫濕度的控制單元。然后再基于RS485 轉(zhuǎn) TCP/ ΙP 協(xié)議轉(zhuǎn)換器，使得其能夠直接與電腦之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，繼而構(gòu)成了一個(gè)溫濕度控制系統(tǒng)。而在具體的硬件電路構(gòu)成中，RS-485接口芯片模塊、 TCP/ΙP模塊以及電源芯片模塊等等。在具體的系統(tǒng)構(gòu)建中，RS485接口芯片采用了MAX485，周立功公司的ZNE-100T則是主要采用的以太網(wǎng)模塊，電源芯片模塊則采用了MC34063。

3.結(jié)束語

綜上所述。限于篇幅，本文僅對(duì)中心機(jī)房環(huán)境集中監(jiān)控溫濕度系統(tǒng)硬件電路的主要構(gòu)成及設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)中，還需要對(duì)其中各種軟件的實(shí)現(xiàn)，才能保證該系統(tǒng)的功能完整。

【參考文獻(xiàn)】

［1］朱偉偉.通信機(jī)房溫濕度控制系統(tǒng)的研究［J］.山東通信技術(shù)，2010，02:20-22.

［2］王勇，毛帥，高雅亭.基于ARM的機(jī)房溫濕度智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，07:96-99.

中心機(jī)房在其運(yùn)行過程中一般會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，為了保證其能夠正常運(yùn)行，就應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)環(huán)境之中的溫濕度的監(jiān)控。在這種背景下，本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了中心機(jī)房環(huán)境集中監(jiān)控溫濕系統(tǒng)，并對(duì)其中的硬件電路設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。