物聯(lián)網(wǎng)背景下的智能機(jī)房設(shè)計(jì)與建設(shè)探究

童旭亮 張?jiān)漆?/p>

1.上?；ヂ?lián)網(wǎng)應(yīng)急中心 上海 201315；

2.上海國(guó)際旅行衛(wèi)生保健中心 上海 200002

引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)變革以及發(fā)展，人們對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范圍和深度也在逐漸拓展。物聯(lián)網(wǎng)便是現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中所形成的一種技術(shù)代表，能夠在有效連接互聯(lián)網(wǎng)、實(shí)物以及自然人的情況下，組建一種更為廣泛的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)形式。數(shù)據(jù)機(jī)房作為各個(gè)組織內(nèi)部現(xiàn)代化數(shù)據(jù)處理、收集以及分析的重要場(chǎng)所，在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)深度廣泛應(yīng)用的時(shí)代背景下，數(shù)據(jù)機(jī)房的建設(shè)也得到了來(lái)自技術(shù)層面的支持，并且其發(fā)展空間也得到了進(jìn)一步的拓展，能夠建設(shè)符合現(xiàn)代化信息化管理工作需求的機(jī)房管理系統(tǒng)。本文通過(guò)探討互聯(lián)網(wǎng)背景下的智能系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及其內(nèi)部的軟硬件配置，以便為今后我國(guó)數(shù)據(jù)機(jī)房管理系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)背景下的持續(xù)發(fā)展提供借鑒和參考。

1 物聯(lián)網(wǎng)及智能機(jī)房概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)概述

從表面看來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)就是一種連接各種物體的互聯(lián)網(wǎng)，換言之，便是借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效地連接各種物體形成一種網(wǎng)絡(luò)。從技術(shù)層面看來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)是將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為基礎(chǔ)，也是互聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展過(guò)程中不同方向觸角的延伸，之前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)信息承載以及各種終端設(shè)備連接的常規(guī)應(yīng)用模式得到了全方位突破，可以在實(shí)際物品連接的過(guò)程中應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的深度和廣度進(jìn)一步拓展。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建立本質(zhì)上是為了有效地實(shí)現(xiàn)物體之間的信息聯(lián)通以及交換，作為主體的人依舊是物聯(lián)網(wǎng)以及各種物體的使用者。由此也不難看出，物聯(lián)網(wǎng)能夠在有效連接各種物體的前提下，有效推動(dòng)物體之間的信息交換以及聯(lián)通的實(shí)際上是作為使用主體的人對(duì)于物體的了解、監(jiān)控以及實(shí)時(shí)操作和管理[1]。以目前我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展看來(lái)，各種穿戴式的體感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)的配合應(yīng)用是最為常見的一種系統(tǒng)模式，這對(duì)于人類生產(chǎn)、生活的智能化發(fā)展有著十分重要的作用。

1.2 智能機(jī)房概述

智能機(jī)房是一種相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)房的全新概念，本質(zhì)上是一種在監(jiān)控、管理等工作方面具備顯著智能化特征的機(jī)房系統(tǒng)。智能化機(jī)房的設(shè)計(jì)需要有效地囊括機(jī)房的視頻監(jiān)控以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)控兩項(xiàng)功能[2]。位于智能機(jī)房中的視頻監(jiān)控功能是針對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)部的各種設(shè)備和外部環(huán)境進(jìn)行統(tǒng)一集中的監(jiān)控。國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的持續(xù)發(fā)展使得各組織單位內(nèi)部的機(jī)房規(guī)模也不斷得以擴(kuò)張，內(nèi)部相關(guān)的設(shè)備數(shù)量不斷得以增加，這也就使得原有的傳統(tǒng)人工管理方法無(wú)法有效滿足當(dāng)下機(jī)房管理工作的實(shí)際需求。智能機(jī)房的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，能夠在實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備以及環(huán)境集中性管控的前提下，幫助相關(guān)人員實(shí)現(xiàn)設(shè)施、環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控。有關(guān)機(jī)房視頻的信息處理工作也能夠有效完成，當(dāng)下智能機(jī)房管理工作的實(shí)際需求得到了滿足。智能機(jī)房?jī)?nèi)部的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)控功能同樣時(shí)借助各種現(xiàn)代化的設(shè)備以及技術(shù)，在全方位監(jiān)控機(jī)房系統(tǒng)所處現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的前提下，有效地避免因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的不良變化帶來(lái)的機(jī)房系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)不順暢或者是停滯的問題。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智能機(jī)房總體設(shè)計(jì)概述

2.1 系統(tǒng)設(shè)點(diǎn)概述

以物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)作為基礎(chǔ)形成的智能機(jī)房系統(tǒng)，是將TCP/IP通信協(xié)議和Zig Bee技術(shù)聯(lián)合進(jìn)行應(yīng)用，能夠完全符合現(xiàn)行IEEE標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際要求[3]。實(shí)際上，智能機(jī)房供電系統(tǒng)包括變壓器、ups、蓄電池、油機(jī)、配電柜、列頭柜等。機(jī)房環(huán)境包括精密空調(diào)、加濕機(jī)、漏水檢測(cè)、照明、門禁、極早期、視頻監(jiān)控、動(dòng)環(huán)監(jiān)控等。以物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)作為基礎(chǔ)形成的智能機(jī)房管理系統(tǒng)能夠做到以較小的投資完成機(jī)房的改造，并且系統(tǒng)能夠以最快的速度發(fā)揮其效果，對(duì)規(guī)模較小的機(jī)房管理工作仍舊有著較好的適用性。在智能機(jī)房設(shè)計(jì)、改造的過(guò)程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入可以保證管理人員憑借外部終端，針對(duì)監(jiān)控信息和視頻實(shí)時(shí)進(jìn)行瀏覽，推動(dòng)管理工作的統(tǒng)一化、集成化發(fā)展，并且這種智能化的物聯(lián)網(wǎng)機(jī)房管理系統(tǒng)發(fā)出警告的方式也呈現(xiàn)出一種多樣化發(fā)展特征，能夠保障機(jī)房管理人員可以在出現(xiàn)異常的第一時(shí)間內(nèi)接收到系統(tǒng)發(fā)出的警報(bào)，在查看數(shù)據(jù)之后及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)采取措施處理問題。

2.2 總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述

從智能機(jī)網(wǎng)的整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)看來(lái)，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為出發(fā)點(diǎn)的整體結(jié)構(gòu)需要接觸各種不同類型的無(wú)線傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，并憑借Zig Bee技術(shù)下的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)中。隨后網(wǎng)關(guān)設(shè)備需要將接收到的來(lái)自不同機(jī)房環(huán)境方面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)上傳到遠(yuǎn)程的監(jiān)控服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行儲(chǔ)存，并通過(guò)與遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器上設(shè)置的管理系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，能夠第一時(shí)間對(duì)于機(jī)房環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位的統(tǒng)計(jì)和分析。在得到最終的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果之后，可以與之前系統(tǒng)中設(shè)置的警戒值進(jìn)行對(duì)比，一旦發(fā)現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)超出警戒值一定范圍，則會(huì)憑借電子郵件、聲光信號(hào)和手機(jī)短信等多種形式在第一時(shí)間內(nèi)通知機(jī)房的管理人員。管理人員可以在接收到系統(tǒng)所發(fā)出的警報(bào)信號(hào)之后，通過(guò)WEB網(wǎng)頁(yè)遠(yuǎn)程登錄的方式，對(duì)于計(jì)算機(jī)環(huán)境監(jiān)測(cè)等各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行訪問以及查看，確保能夠及時(shí)地掌握智能機(jī)房所處環(huán)境監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)及其變化。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所形成的智能機(jī)房設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能機(jī)房總體結(jié)構(gòu)示意圖

3 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智能機(jī)房軟硬件設(shè)置分析

3.1 智能機(jī)房的硬件設(shè)置分析

以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)智能機(jī)房系統(tǒng)的過(guò)程中，相關(guān)的硬件設(shè)施可以分為如下幾部分：第一，遠(yuǎn)程無(wú)線通信模塊。智能機(jī)房?jī)?nèi)部的傳感設(shè)施采集到有關(guān)環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)之后，為了進(jìn)一步降低系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的功耗以及成本投入，有關(guān)無(wú)線通信以及終端的數(shù)據(jù)處理工作可以交由單片機(jī)來(lái)完成。整個(gè)智能機(jī)房設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將不同類型的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，并在系統(tǒng)內(nèi)部合理設(shè)置對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔，確保無(wú)線傳感器的節(jié)點(diǎn)可以以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔積極參與到數(shù)據(jù)收集、傳輸環(huán)節(jié)中，同時(shí)需要將各項(xiàng)數(shù)據(jù)存入到內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)中最終完成相關(guān)機(jī)房環(huán)境檢測(cè)數(shù)據(jù)的采集。實(shí)際上這里所提到的單片機(jī)是一個(gè)系統(tǒng)芯片調(diào)制解調(diào)器的解決方案，能夠有效解決Zig Bee技術(shù)為基礎(chǔ)應(yīng)用過(guò)程中的各種波段問題，機(jī)房運(yùn)行過(guò)程中有關(guān)低能耗、高效率等方面的要求也可以有效得到滿足[4]。實(shí)際上，單片機(jī)內(nèi)部集成了性能水平相比較高的直接系列擴(kuò)頻收發(fā)器核心以及工業(yè)級(jí)別的高效率控制器，這也是其得以在智能機(jī)房系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的主要原因。

需要注意的是為了保障物聯(lián)網(wǎng)背景下的智能機(jī)房系統(tǒng)能夠有效實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信的要求，需要針對(duì)其中所使用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)展，可以將放大器芯片引入到智能機(jī)房的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。這種放大器芯片在性價(jià)比和性能等方面都具備顯著的優(yōu)勢(shì)，并且是一種應(yīng)用前端，更加適用于無(wú)線應(yīng)用以及低功耗、低電壓的應(yīng)用過(guò)程中。在智能機(jī)房系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，通過(guò)放大器芯片以及Zig Bee遠(yuǎn)程無(wú)線通信技術(shù)的有效結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)Zig Bee技術(shù)遠(yuǎn)程無(wú)線通信的功能及其擴(kuò)張目標(biāo)，進(jìn)一步降低系統(tǒng)運(yùn)行、通信過(guò)程中的成本投入。設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合智能機(jī)房遠(yuǎn)程通信的具體距離。合理選擇不同型號(hào)放大器芯片。

以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所形成的智能機(jī)房系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集終端是負(fù)責(zé)對(duì)于機(jī)房附近環(huán)境的精密空調(diào)、加濕機(jī)、漏水檢測(cè)、照明、門禁、極早期、視頻監(jiān)控、動(dòng)環(huán)監(jiān)控等數(shù)據(jù)采集，并借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將采集到的各項(xiàng)技術(shù)傳遞給網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，交由網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)將之傳送到遠(yuǎn)程服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行保存。在這些環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行中間傳遞的過(guò)程中，傳感器作為其中的主要硬件，可以針對(duì)機(jī)房環(huán)境不同物理量的探測(cè)進(jìn)行傳感器硬件的針對(duì)性設(shè)計(jì)。其中所需要的浸水傳感器是一種以電極進(jìn)水電阻值變化的原理作為基礎(chǔ)所形成的傳感器，可以憑借各種專用的集成芯片進(jìn)一步放大信號(hào)。設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合智能機(jī)房環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)際要求，選擇靈敏度水平相對(duì)較高的浸水傳感器，確保能夠在有少量浸水的情況下及時(shí)發(fā)出警報(bào)。

對(duì)于智能機(jī)房?jī)?nèi)部的供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，供電電源需要設(shè)置獨(dú)立的管理間。并使用符合現(xiàn)階段隔墻與弱電設(shè)備進(jìn)行隔離，其電源使用的UPS電源，主要負(fù)責(zé)向主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、安保監(jiān)控、多媒體、消防等設(shè)備供電。智能機(jī)房的動(dòng)力供配電系統(tǒng)通常使用50Hz的交流電、380/220V的三相五線電源，接地方式為TN-S，并將零線、地線分開進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)二者的電壓需要小于IV。動(dòng)力配電柜、照明配電箱可以使用放射式配電直接與各個(gè)用電設(shè)備連接。動(dòng)力配電柜以及機(jī)房的門禁同樣需要為其設(shè)置火警保護(hù)聯(lián)動(dòng)功能，以保障在出現(xiàn)火災(zāi)的情況下，可以與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，第一時(shí)間切斷電源。為了保障動(dòng)力柜、照明箱的穩(wěn)定運(yùn)行，內(nèi)部的主要元器件需要選擇高質(zhì)量的進(jìn)口產(chǎn)品。在條件允許的情況下，規(guī)模較大的機(jī)房可以使用專業(yè)性質(zhì)的電力變壓器進(jìn)行供電。智能機(jī)房的UPS供配電系統(tǒng)中的輸出回路需要以機(jī)房的設(shè)施需要進(jìn)行設(shè)置，小型機(jī)/服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)核心交換機(jī)及重要路由器要由獨(dú)立雙回路供電下。

3.2 智能機(jī)房的軟件設(shè)置分析

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下智能機(jī)房設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)的是無(wú)線傳感器的保存，并且需要實(shí)時(shí)接受來(lái)自無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)設(shè)備所上傳的各種有關(guān)計(jì)算機(jī)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。在開發(fā)有關(guān)智能機(jī)房軟件系統(tǒng)的過(guò)程中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以將SQL server2019、Visual Studio、NET 以及 C++等作為主要的開發(fā)環(huán)境，具體的開發(fā)環(huán)境可以由設(shè)計(jì)人員結(jié)合自身的開發(fā)習(xí)慣以及智能機(jī)房系統(tǒng)的實(shí)際要求進(jìn)行選擇。智能機(jī)房?jī)?nèi)部所設(shè)置的遠(yuǎn)程服務(wù)管理系統(tǒng)需要具備向無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)布管理命令、查詢功能，確保智能機(jī)房系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)記錄計(jì)算機(jī)環(huán)境內(nèi)部的溫度、電壓等數(shù)據(jù)的具體變化，并結(jié)合各種歷史環(huán)境采集數(shù)據(jù)，針對(duì)今后一段時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)進(jìn)行合理的預(yù)測(cè)。在設(shè)計(jì)有關(guān)單片機(jī)運(yùn)行程序的過(guò)程中，可以將Zig Bee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為實(shí)際的開發(fā)平臺(tái)，能夠有效地滿足物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下智能機(jī)房系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及開發(fā)需求，能夠在做到簡(jiǎn)單開發(fā)按鍵的同時(shí)，將傳感器進(jìn)行顯示。

4 結(jié)束語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展使得智能機(jī)房系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也得到了全新的技術(shù)支持，也為今后智能機(jī)房管理系統(tǒng)拓展預(yù)留了相應(yīng)的空間。在今后國(guó)內(nèi)智能機(jī)房系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要將TCP/IP通信協(xié)議和Zig Bee技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合使用，并結(jié)合具體的智能機(jī)房環(huán)境監(jiān)測(cè)等各項(xiàng)需求，科學(xué)選擇單片機(jī)以及傳感器的型號(hào)，配合軟件管理系統(tǒng)的合理開發(fā)以及應(yīng)用，確保物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能機(jī)房系統(tǒng)能夠有效滿足管理工作的具體需求，及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)機(jī)房環(huán)境中出現(xiàn)的各種異常，報(bào)告給管理人員進(jìn)行處理，最大程度的維護(hù)數(shù)據(jù)機(jī)房的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。