基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備機(jī)房環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

齊忠文

摘 要 設(shè)備機(jī)房環(huán)境質(zhì)量對廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行影響很大。本文從設(shè)備機(jī)房環(huán)境監(jiān)測管理實(shí)際需求出發(fā)，利用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字傳感等技術(shù)，設(shè)計(jì)一種設(shè)備機(jī)房環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)，提高了設(shè)備機(jī)房的維護(hù)能力和管理水平，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞 ZigBee網(wǎng)絡(luò)機(jī)房；環(huán)境監(jiān)測；管理異態(tài)報(bào)警

中圖分類號 G2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）213-0131-02

隨著廣播電視監(jiān)測智能化程度不斷提高，監(jiān)測系統(tǒng)和監(jiān)測設(shè)備不斷增加，各項(xiàng)監(jiān)測業(yè)務(wù)對監(jiān)測設(shè)備機(jī)房環(huán)境要求日益增高。設(shè)備機(jī)房管理人員必須及時(shí)獲取機(jī)房環(huán)境變化信息，及時(shí)處置突發(fā)情況。因此急需一種能夠?qū)υO(shè)備機(jī)房實(shí)時(shí)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控和管理的應(yīng)用系統(tǒng)，以提高對設(shè)備機(jī)房的管理和維護(hù)水平，保障各項(xiàng)監(jiān)測系統(tǒng)和設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 設(shè)備機(jī)房環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)需求分析

設(shè)備機(jī)房是集中放置服務(wù)器、工控機(jī)、交換機(jī)、路由器、存儲陣列和接收機(jī)等電子設(shè)備儀器的場所。根據(jù)設(shè)備機(jī)房功能作用和實(shí)際特點(diǎn)，機(jī)房環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能。

1）信息獲取。設(shè)備機(jī)房環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)獲取設(shè)備機(jī)房溫濕度、小顆粒物密度、紅外感應(yīng)、電流電壓、進(jìn)入人信息、視頻實(shí)時(shí)錄像等信息。信息獲取單元還要負(fù)責(zé)將以上信息傳送給遠(yuǎn)程測控終端。

2）信息管理。由于設(shè)備機(jī)房環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)的信息連續(xù)不斷產(chǎn)生，因此必須考慮將這些信息進(jìn)行存儲和整理。管理系統(tǒng)還需將各類信息進(jìn)行分類分析研判，以輔助設(shè)備機(jī)房管理人員決策。

3）操作執(zhí)行。設(shè)備機(jī)房環(huán)境監(jiān)測管理需要管理員的人工操作干預(yù)。因此，需要設(shè)計(jì)建立人工干預(yù)入口，通過完成人員CA認(rèn)證，完成管理員身份判定。便于機(jī)房管理人員對機(jī)房設(shè)備異地管理和對環(huán)境突發(fā)狀況進(jìn)行控制。對部分干預(yù)功能，根據(jù)管理員身份權(quán)限，提供多種入口方式操作和權(quán)限。

4）自動處置。當(dāng)機(jī)房環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)平臺接到各信息獲取單元上傳的異態(tài)信息時(shí)，管理系統(tǒng)要自動記錄異態(tài)參數(shù)信息并使用預(yù)定方式通知機(jī)房管理人員。部分異態(tài)還需自動處置，例如當(dāng)收到火災(zāi)異態(tài)警示時(shí)，需要馬上打開機(jī)房門禁。

5）系統(tǒng)管理功能。機(jī)房環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)還需對自身的各模塊單元進(jìn)行自我監(jiān)測管理，記錄系統(tǒng)日志，提出參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)等。當(dāng)系統(tǒng)自身出現(xiàn)故障，能夠及時(shí)提醒機(jī)房管理人員，保障監(jiān)測數(shù)據(jù)完整準(zhǔn)確可靠。

2 設(shè)備機(jī)房環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。按照機(jī)房環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)功能需要，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為信息獲取單元、傳輸單元和操作單元。其中信息獲取單元由傳感器探頭等偵測部件構(gòu)成，負(fù)責(zé)采集信息；傳輸單元由無線通信部件構(gòu)成，負(fù)責(zé)將獲取到的信息利用無線方式與主控進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；操作單元負(fù)責(zé)接受操作人員下達(dá)的操作命令，完成控制功能[1]。

2）信息獲取單元。信息獲取單元由各信息獲取模塊構(gòu)成。其中重要模塊具體組成如下：溫濕度監(jiān)控模塊采用了JCJ175A型溫濕度模塊，具備LCD顯示功能，準(zhǔn)確度誤差≤±0.5℃；溫度變送輸出范圍-40～80℃；濕度范圍0～100%；支持RS232和RS485接口。電力監(jiān)控模塊采用YW2202電力監(jiān)控儀。電壓測量范圍：20～400V（相電壓）；電流測量范圍：0～6A，總功率：0～12000W；測量精度：電流：0.5%（0.5～6A）；相電壓：0.5%（20～400V）；功率：1.0%，功率因數(shù)：0.5%。紅外感應(yīng)模塊采用JCJ122 紅外探測器，監(jiān)測范圍110度角，半徑為12m，小顆粒物偵測模塊采用ZPH01，其最大檢測粒子范圍15000個(gè)/283ml，粉塵最小粒子檢出能力1μm。視頻監(jiān)控采用?？低暤腄S-2DP1636-D全景網(wǎng)絡(luò)高清智能球機(jī)，最高分辨率及幀率2 400×3 840@30fps，視場角：水平360°，垂直180°。

3）傳輸單元。該設(shè)備機(jī)房環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)傳輸單元采用ZigBee無線通信技術(shù)并組建無線網(wǎng)絡(luò)，利用遠(yuǎn)程測控終端完成數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。ZigBee是一種低頻無線數(shù)字通信模式，同藍(lán)牙相比，具有成本低，組網(wǎng)方式簡單等優(yōu)勢，ZigBee芯片功耗小，更換一次電池待機(jī)700天以上，滿足系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)要求。本系統(tǒng)采用CC2530ZigBee芯片作為傳輸匯聚。

由于設(shè)備機(jī)房環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)信息獲取單元搭載多種模塊，遠(yuǎn)程測控終端必須區(qū)別各模塊生成的數(shù)據(jù)。因此，必須提前定義傳輸協(xié)議，在該系統(tǒng)中，依次分別定義幀起始符、長度、功能、模塊、ID、有效位和校驗(yàn)碼。

4）遠(yuǎn)程測控終端。遠(yuǎn)程測控終端負(fù)責(zé)將接收到的偵測信息進(jìn)行分解，然后增加遠(yuǎn)程測控終端編碼，執(zhí)行中并不打亂上述定義幀的順序，而是在固定位置直接插入遠(yuǎn)程測控終端編碼，在經(jīng)過通信端口定義、網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)定，之后將要發(fā)送的信息由遠(yuǎn)程測控終端傳輸給監(jiān)測平臺。流程如圖1所示。

3 設(shè)備機(jī)房環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)平臺的設(shè)計(jì)

1）設(shè)備機(jī)房環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)平臺功能。根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)計(jì)系統(tǒng)平臺具備信息接收、信息查詢、異態(tài)統(tǒng)計(jì)處理、視頻監(jiān)控和系統(tǒng)管理5個(gè)部分。

信息接收單元完成數(shù)據(jù)接收，解包，將各信息獲取單元發(fā)來的信息進(jìn)行分類儲存調(diào)用。信息查詢單元主要負(fù)責(zé)完成各參數(shù)指標(biāo)的查詢統(tǒng)計(jì)功能，直方圖顯示，也可直接讀取各信息獲取單元當(dāng)前的參數(shù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示。異態(tài)統(tǒng)計(jì)處理單元負(fù)責(zé)完成對超出門限范圍記錄等各類已存信息記錄分類統(tǒng)計(jì)，存儲信息獲取單元模塊的門限預(yù)設(shè)參數(shù)值和發(fā)生立即處置指令供機(jī)房管理人員實(shí)時(shí)干預(yù)處理。視頻監(jiān)控單元負(fù)責(zé)完成設(shè)備機(jī)房各攝像頭的實(shí)時(shí)錄像組播分發(fā)和歷史錄像存儲。設(shè)備機(jī)房管理人員可以查看當(dāng)前機(jī)房環(huán)境實(shí)時(shí)視頻，也可以查詢觀看過去一定時(shí)間范圍內(nèi)的視頻影像記錄。視頻監(jiān)控單元同異態(tài)統(tǒng)計(jì)處理單元配合完成視頻監(jiān)控實(shí)時(shí)異態(tài)記錄和報(bào)警功能。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，監(jiān)控鏡頭中如果出現(xiàn)畫面變化，系統(tǒng)自動向管理人員報(bào)警，這一功能可以應(yīng)用在監(jiān)控機(jī)房是否遭到非法人員侵入。系統(tǒng)管理負(fù)責(zé)完成平臺各單元參數(shù)設(shè)置、初始化和人員權(quán)限等管理功能[2]。