嵌入式機房多功能模塊智能監(jiān)控系統(tǒng)設計

李 煒，黃 倩

(1.武漢大學人民醫(yī)院 信息中心，武漢 430060；2.武昌職業(yè)學院 通識課部，武漢 430202)

0 引言

針對大型機房的智能監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控端電腦、環(huán)境監(jiān)控主機和底端傳感器組成，可以實時了解機房環(huán)境，相關設備運行參數(shù)，同時能夠智能化的發(fā)出故障預警提示，提高機房運行安全系數(shù)。利用嵌入式技術設計機房設備和環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)，能夠有效解決人工值守所產(chǎn)生的安全隱患問題，滿足遠程監(jiān)控需求，提升機房運維智能化能力，擴大監(jiān)控范圍。針對相關系統(tǒng)的智能化設計研究，一直是嵌入式與人工智能領域研究的重點。

學者王斌[1]設計了基于WSNs的機房監(jiān)控系統(tǒng)，將系統(tǒng)分為前端傳感器與遠程控制兩個模塊，選用STM32微型處理器，設置無線通信、數(shù)據(jù)采集等功能；利用混合資源調度機制設計軟件算法，調整窗口數(shù)據(jù)，減少系統(tǒng)延時和丟包。任敏[2]利用云計算技術設計一種監(jiān)控系統(tǒng)。通過外圍電路獲得網(wǎng)絡芯片所需電子容量，分別設置云計算通信模塊和控制模塊，搭建硬件環(huán)境，編寫云計算服務監(jiān)視協(xié)議。劉戀秋[3]以DER通訊技術為基礎，設計了一種用于農業(yè)無人機的遠程監(jiān)測系統(tǒng)，搭建無人機監(jiān)控平臺，在此基礎上，提出了一種基于全局粒子性的方法來實現(xiàn)無人機的軌跡規(guī)劃，以實現(xiàn)對無人機的實時監(jiān)測。文獻[4]中，王文志等人研制了一種遠程云平臺艦船實時監(jiān)控系統(tǒng)，利用BDG-MF-07的星載車載終端，實現(xiàn)一次應急警報，并實現(xiàn)了 AIS船舶的可防碰撞安全防護，并實現(xiàn)了一系列的遠程云臺，為系統(tǒng)提供遠程安全通信功能。但上述監(jiān)控系統(tǒng)對于機房數(shù)據(jù)信息的采集不夠全面，難以實現(xiàn)全方位監(jiān)控，安全系數(shù)有待提高。

嵌入式屬于一種先進的硬件開發(fā)技術，通常應用在設備控制、信息采集、分析以及可視化等領域，具有適用性較強，圖像化編程功能強大，人機交互效果優(yōu)異的特點?；谏鲜鰞?yōu)勢，本文在嵌入式技術支持下，設計一種機房多功能模塊智能監(jiān)控系統(tǒng)。結合系統(tǒng)需求，確立多層整體架構模式，設置多功能模塊，將各類傳感器作為系統(tǒng)的主要硬件設備，采集機房數(shù)據(jù)信息，依托數(shù)據(jù)傳輸程序和數(shù)據(jù)處理程序，結合圖像處理技術，增強機房監(jiān)控畫面效果和智能化運維管理效果。

1 系統(tǒng)總體架構設計

為了完成嵌入式機房多功能模塊智能監(jiān)控系統(tǒng)設計，對系統(tǒng)總體架構進行設計，架構模式由信號采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、后臺監(jiān)控層所組成。與傳統(tǒng)的兩層結構模式相比，三層結構的優(yōu)勢在于，每個層都有自己的職責，每個層看似獨立，實則協(xié)同工作，逐級訪問，方便后期軟件功能的開發(fā)。在多層架構模式下，利用傳輸數(shù)據(jù)鏈將采集到的醫(yī)院設備工作狀態(tài)信息傳輸至監(jiān)控中心，以此提升醫(yī)院機房運維能力。信號采集層是系統(tǒng)的最底層，采集的內容主要包括模擬量、數(shù)字量、音頻、視頻等，通過多功能模塊直接采集醫(yī)院設備運行數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸層[5]合并所有采集信息，選取短信傳輸或IP傳輸?shù)耐ㄐ欧绞剑瑢?shù)據(jù)信息傳輸至后臺監(jiān)控層。后臺監(jiān)控層[6]通過完整的監(jiān)控軟件監(jiān)控醫(yī)院機房運行情況。嵌入式機房多功能模塊智能監(jiān)控系統(tǒng)總體架構設計，如圖1所示。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)整體架構圖

由圖1可知，監(jiān)控系統(tǒng)首先通過信號采集層采集模擬量、數(shù)字量、音頻、視頻等信息，選用CWS11型傳感器監(jiān)測機房環(huán)境信息；在嵌入式機房多功能模塊智能監(jiān)控系統(tǒng)中安裝煙霧傳感器，避免機房發(fā)生火災；選用接觸式中的PRL08-1.5DN型號的線式傳感器，在探測位置的水位上升至0.5毫米時，水浸感應器向管理人員發(fā)出警報，及時發(fā)現(xiàn)險情，減少損失。通過對傳感器采集信息的分析、處理和數(shù)據(jù)擬合，可以對嵌入式機房設備的現(xiàn)狀進行識別；后臺管理人員還可以傳遞命令和信息。從這一點可以看出，多功能模塊智能監(jiān)控是一個雙向的、可逆的動態(tài)發(fā)展過程。數(shù)據(jù)傳輸層利用傳輸數(shù)據(jù)鏈將信號采集層采集到的醫(yī)院設備工作狀態(tài)信息傳輸至監(jiān)控中心。另外，利用C語言完成嵌入式機房設備數(shù)據(jù)傳輸程序編寫，在LabVIEW開發(fā)環(huán)境下，獲取傳感器運行模塊數(shù)據(jù)信息，利用串口通信的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到嵌入式環(huán)境監(jiān)控主機。

后臺監(jiān)控層中運用中央服務器的后端服務工具，設計報警信息自動生成模塊，在自動報警模塊中應用了YS-01Y的聲音報警技術，在自動報警信息從計算機窗口彈出的同時，發(fā)出警報聲響提醒運維人員，提升設備故障處理效率。本系統(tǒng)能夠對各種異常狀況進行監(jiān)視，如安防、人員入侵、水浸、火災等，并具備遠程照相、燈光控制等功能，使維修人員能夠充分了解機房的環(huán)境及工作狀況。此外，該機房還配備一臺不間斷電源(UPS，uninterrupted power supply)，與本系統(tǒng)內的所有環(huán)境監(jiān)測設備連接，在停電的情況下，可持續(xù)4個小時的供電，降低因停電、電源故障等原因導致的損耗。

2 系統(tǒng)硬件設計

將系統(tǒng)的硬件環(huán)境分為數(shù)據(jù)采集、信息傳輸和遠程控制三層，該系統(tǒng)所需的硬件設施很多，以監(jiān)控端計算機、嵌入式環(huán)境監(jiān)控主機和底層感應器為核心，因此設計多功能模塊時需要結合LabVIEW的特點，確保硬件和開發(fā)環(huán)境相互適應。在多層架構模式下，設計用戶登錄模塊、傳感器運行模塊、數(shù)據(jù)記錄模塊、監(jiān)控顯示模塊。下面對嵌入式機房多功能模塊智能監(jiān)控系統(tǒng)的功能模塊進行設計。

2.1 核心控制器模塊

本文系統(tǒng)選擇了S3C2410作為主控單元，該主控單元使用了 FBGA的封裝方式，共有272個針腳，每個針腳之間的間隔都非常的短，核心電路控制器的構成框圖如圖2所示。

圖2 核心控制電路的框圖

2.2 傳感器模塊設計

2.2.1 溫濕度傳感器電路設計

為確保大型機房設備穩(wěn)定運行，必須對機房環(huán)境進行監(jiān)控，要求傳感器的精度在±0.5 ℃。若溫度過高或太過潮濕，會造成電子設備運行故障，本文選用CWS11型傳感器[7]監(jiān)測機房環(huán)境信息。具體儀器和電路圖如圖3所示。

圖3 溫濕度傳感器以及電路圖

工作電壓為9～36 V，溫度測量范圍為-40～85 ℃，濕度測量范圍為0% RH～100% RH，響應速度>0.8，輸出方式是RS485，工作環(huán)境為-20～75 ℃。

2.2.2 煙霧傳感器電路設計

為避免機房發(fā)生火災，需要在嵌入式機房多功能模塊智能監(jiān)控系統(tǒng)中安裝煙霧傳感器。該設備將繼電器信號當作輸出信號，如果煙霧濃度大于設定值，傳感器會及時發(fā)出預警信息。本系統(tǒng)選用SD02型號的探測器[8]，如圖4(a)所示，主要電路圖如圖4(b)所示。

圖4 SD02型號探測器及電路圖

額定電壓為9 V，額定電流為12 μA，工作環(huán)境在-15～55 ℃，警報系統(tǒng)采用繼電器輸出，114毫米直徑，具有聲響警報功能。

2.2.3 水浸傳感器電路設計

現(xiàn)階段，水浸傳感器主要分為定位式與接觸式兩種，本系統(tǒng)選用接觸式中的PRL08-1.5DN型號的線式傳感器，如圖5(a)所示，主要電路圖如圖5(b)所示。

圖5 水浸傳感器及電路圖

額定電壓為4 V，適宜工作溫度為0～70 ℃，濕度范圍為0%RH～70%RH，預警電流<40 mA，繼電器輸出，靈敏度為0～5 kΩ。

2.3 辨識設備運行故障模塊

針對相關設備傳感器提取的離散型信號，通過傅里葉算法進行分析，明確當前運行數(shù)據(jù)與正常狀態(tài)下運行數(shù)據(jù)之間的相似性，判斷機房內的相關設備是否存在運行故障。當出現(xiàn)運行故障后，必須發(fā)出相應的警報。

針對機房內的設備電流保護工作原理進行分析可知，一旦設備的某條線路出現(xiàn)故障問題，設備會同步檢測當前電流和電壓數(shù)據(jù)，自動分析當前線路狀態(tài)是否能支撐正常運行，倘若機房內的設備存在隱性故障，會直接造成設備具有高風險性特點。常規(guī)狀態(tài)下設備保護動作的實現(xiàn)，需要保護本體和支路元件的共同作用，但在重疊范圍內無法判斷二者是否同步運行，導致該區(qū)域隱性故障頻發(fā)。根據(jù)隱性故障發(fā)生動態(tài)過程，文中提出對站域保護狀態(tài)實時監(jiān)控，得出閉鎖元件測量電氣量與站域保護測量電氣量之間的關系：

I2(t)=I1(t)+ε(t)

(1)

式中，t表示監(jiān)測時間，ε表示隱性故障報警閾值，I1表示閉鎖元件測量電氣量，I2表示站域保護測量電氣量。

為了直觀描述隱性故障，文中提出如下所示判斷條件：

|I2(t)-I1(t)|≥ε(t)

(2)

當公式(2)所示的判斷條件成立，表明當前設備存在故障，需要進行自動報警。反之，則表明設備運行正常。

考慮到閉鎖元件測量電氣量的計算，需要以支路過流啟動值為基礎，文中定義保護安全裕度，描述隱性故障發(fā)生概率：

(3)

式中，φ表示保護安全裕度，σ表示故障相電流測量元件計算值，γ表示饋線保護整定值，L表示饋線的靈敏度系數(shù)。當φ大于1時，表明整定值穩(wěn)定性較強，不易發(fā)生誤動。

2.4 生成自動報警信息模塊

運用中央服務器的后端服務工具，設計報警信息自動生成模塊，根據(jù)機房內設備運行故障辨識結果，初步形成故障報警信息。在該模塊中應用了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡，結合歷史數(shù)據(jù)進一步判斷故障辨識結果的準確程度，降低故障誤報概率，針對非誤報信息產(chǎn)生對應的報警結果，并顯示在web系統(tǒng)的可視化界面。

在自動報警模塊，還應用了YS-01Y的聲音報警技術，在報警指令下級處理模塊，連接YS-0IY聲音報警模塊，明確報警結果不是誤報后，YS-01Y聲音報警模塊自動進入預警狀態(tài)，在自動報警信息從計算機窗口彈出的同時，發(fā)出警報聲響提醒運維人員，提升設備故障處理效率。

自動報警模塊還有另外一項功能，就是記錄歷史數(shù)據(jù)，在繼電保護設備報警信息處理結束后，記錄報警時刻、故障原因，維修時間等參數(shù)，形成歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計表，反映近期報警參數(shù)的變化趨勢，作為判斷機房內設備自動報警模塊后續(xù)運行的參考。至此，完成自動報警信息模塊整體設計。

2.5 監(jiān)控顯示模塊

由于數(shù)據(jù)采集層中基站數(shù)量較多，必須要求具備高度穩(wěn)定性，因此監(jiān)控主機選用?？低曄盗械谋O(jiān)控主機[10]。該設備集報警和通信功能于一體，能夠和門禁、空調和電源等設備進行通信，同時也支持各類傳感器數(shù)據(jù)的輸入。監(jiān)控主機的功能特征如表1所示。

表1 監(jiān)控主機功能特征表

監(jiān)控顯示[11]模塊工作內容主要分為提供實時信息和視頻顯示設備數(shù)據(jù)。其中監(jiān)控端電腦負責數(shù)據(jù)顯示、報警和遠程控制等工作，觸屏監(jiān)控接口電路如圖6所示。

圖6 觸摸屏接口電路

3 系統(tǒng)軟件設計

3.1 數(shù)據(jù)傳輸程序

利用C語言完成嵌入式機房設備數(shù)據(jù)傳輸程序編寫，在LabVIEW開發(fā)環(huán)境下，獲取傳感器運行模塊數(shù)據(jù)信息，利用串口通信的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到嵌入式環(huán)境監(jiān)控主機。數(shù)據(jù)傳輸程序主要處理流程如圖7所示。

圖7 下位機處理程序圖

3.2 數(shù)據(jù)處理程序

數(shù)據(jù)處理程序是完全在LabVIEW環(huán)境下開發(fā)設計的，使用圖形 G語言編寫 LabVIEW[12]，會生成框圖式程序，與其他開發(fā)語言相比更為簡便。使用者還可結合個人需求選取不同類型的程序框圖，實現(xiàn)監(jiān)控界面?zhèn)€性化定制。LabVIEW環(huán)境具備實時幫助功能，能夠查看不同程序函數(shù)的意思，便于系統(tǒng)程序編寫，還能有效提高用戶端的界面美感。使用者可以直接對前面板操控，便捷程度高。數(shù)據(jù)處理程序是直接面向嵌入式環(huán)境監(jiān)控主機的，通過LabVIEW中的節(jié)點配置串口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問處理，將處理后的設備數(shù)據(jù)信息顯示到監(jiān)控端電腦，最終以傳感信號的形式呈現(xiàn)。由于顯示的信號為傳感信號，因此數(shù)據(jù)處理程序中最為關鍵的關節(jié)就是信號處理[13]。結合信號組成結構，設定頻率內的寬度與高度，設置一個閾值K，假設傳感信號特征低于K的等于0，大于K的像素為1，則對于圖像f(x)的二值化過程表示為：

(4)

式中，x表示信號特征。利用上述方法分析所有信號的賦值情況，實現(xiàn)信號處理，增強大型機房設備監(jiān)控質量，提升機房運維能力。至此完成了對系統(tǒng)軟件的設計，結合系統(tǒng)硬件功能模塊設計，實現(xiàn)嵌入式機房多功能模塊智能監(jiān)控系統(tǒng)設計。

3.3 系統(tǒng)的低功耗設計模型

本文建立了相應的嵌入式系統(tǒng)的功耗模型，如(5)式所示：

(5)

(6)

Eproc可表達為：

(7)

式中，Vdd表示系統(tǒng)運行電壓，Iinstr表示系統(tǒng)運行電流，fclk表示系統(tǒng)運行頻率。

(8)

式中，Nmem_cyc表示系統(tǒng)電流強度。由上述可知，系統(tǒng)總功耗公式表達式為：

(9)

從微觀層次的功率消耗模型來看，與嵌入式系統(tǒng)的軟件功率消耗有關的功率消耗主要有：

在系統(tǒng)執(zhí)行階段的二進制總指令數(shù)目。

存取內存的二進制指令數(shù)目。

計算程序執(zhí)行所需要的 CPU時間。

根據(jù)以上所得到的信息可知，該系統(tǒng)的整體功耗是因CMOS IC的集成電路逆向信號所引起的動態(tài)功耗，其功耗模式如下：

(10)

Pc=KA

(11)

在 CPU的時鐘周期中，電容器只有1或0的翻轉次數(shù)。因此，在這一過程中，式(11)也可如下所示：

(12)

式中，M和N分別表示特定應用程序所要求的 CPU周期數(shù)目及所占的總容量，Cij表示第j個供電濾波電容，Cij×F表示第j個供電濾波電容是否在第i個CPU的周期內發(fā)生翻轉，F(xiàn)∈{0，1}，F(xiàn)等于0時，代表電容無法進行電路翻轉，反之，則可以。

4 試驗與分析

為了驗證嵌入式機房多功能模塊智能監(jiān)控系統(tǒng)的整體有效性，與文獻[1]提出的WSNs系統(tǒng)和文獻[2]提出的云計算系統(tǒng)進行對比分析，測試內容為容錯性測試、數(shù)據(jù)采集能力測試及系統(tǒng)性能情況測試。

4.1 試驗環(huán)境

選擇武漢大學人民醫(yī)院信息中心的大型機房運行數(shù)據(jù)信息作為測試對象。該機房包括各個傳感器模塊、空調控制器模塊、下位機開發(fā)板以及交互平臺開發(fā)板等設備。軟件測試環(huán)境基于 Linux-4.14，GCC 版本為arm-linux-gcc 4.9.3，操作系統(tǒng)為 Raspbian 9.4。在系統(tǒng)正式投入使用前，隨機選擇數(shù)據(jù)信息集1 000個，通過400次迭代測試完成相關功能和性能測試，及時發(fā)現(xiàn)不足并進一步改進。嵌入式機房主要監(jiān)測設備目標如表2所示。

表2 系統(tǒng)主要監(jiān)控目標表

4.2 試驗結果

4.2.1 容錯性測試

機房多功能模塊智能監(jiān)控系統(tǒng)的容錯測試是指在發(fā)生異常時，系統(tǒng)仍能正常工作的一種測試。測試過程中，在系統(tǒng)運行時將機房單元下位機子模塊設備斷電或者移除，模擬設備損壞等情況。因此，針對監(jiān)控系統(tǒng)容錯性進行實驗，獲取容錯數(shù)據(jù)，得到的測試結果如圖8所示。

圖8 容錯率對比

如圖7所示，WSNs系統(tǒng)和云計算系統(tǒng)的容錯率較低，兩種監(jiān)控系統(tǒng)的容錯率在40%～60%，本文監(jiān)控系統(tǒng)的容錯率在80%以上，相比兩種文獻監(jiān)控系統(tǒng)，本文監(jiān)控系統(tǒng)具有很高的容錯能力，說明了本文監(jiān)控系統(tǒng)能夠正常工作。并進行相關的提示以及報錯信息，監(jiān)控系統(tǒng)的容錯能力較強。這是因為本文監(jiān)控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)傳輸程序連接終端設備與云計算中心，利用數(shù)據(jù)處理程序完成功能模塊參數(shù)設置。

4.2.2 數(shù)據(jù)采集能力測試

該系統(tǒng)中包含不同種類的數(shù)據(jù)傳感器，其中溫度和煙霧的數(shù)據(jù)信息對于機房設備穩(wěn)定運行具有重要作用，只有采集準確的信息，才能確保監(jiān)控結果和實際結果相符。因此，針對溫度和煙霧傳感器進行實驗，分別獲取兩組傳感器數(shù)據(jù)，得到的測試結果分別如圖9和10所示。

圖9 溫度傳感器數(shù)據(jù)采集結果圖

圖10 煙霧傳感器數(shù)據(jù)采集結果圖

如圖9和10所示，3種方法對于溫度和煙霧數(shù)值的采集結果與實際值的趨勢大致都相同，但是只有本文方法的數(shù)值與真實值最為接近，而且其他兩個系統(tǒng)的監(jiān)控值都遠低于實際值。尤其對于煙霧傳感器而言，當濃度超過100 ppm時，就會自動報警，在監(jiān)控過程中曾多次出現(xiàn)煙霧超標情況，WSNs系統(tǒng)和云計算系統(tǒng)均沒有報警，大大降低機房的安全系數(shù)。而本文監(jiān)控系統(tǒng)中，當濃度超過100 ppm時，就會自動對煙霧超標情況啟動報警裝置，及時獲取預警信息；對于溫度傳感器而言，本文監(jiān)控系統(tǒng)中，當溫度超過22 ℃時，可以自動對溫度超標情況發(fā)出報警信號，提高機房的安全系數(shù)。對于傳感器等硬件設備的選擇較為合理，且在LabVIEW開發(fā)環(huán)境下，傳感器數(shù)據(jù)在傳輸過程中可有效減少干擾。

4.2.3 系統(tǒng)性能測試

對系統(tǒng)的性能進行了檢驗，包括網(wǎng)絡延遲、系統(tǒng)總體響應時間、系統(tǒng)運行功率和監(jiān)測指令的平均運行時間。并在同等條件下引入文獻[1]提出的WSNs系統(tǒng)和文獻[2]提出的云計算系統(tǒng)參與對比分析。首先，在整個試驗周期中，對7個監(jiān)測流程進行了隨機抽樣，采集了來自于不同節(jié)點的傳感器的通訊數(shù)據(jù)，并對3個不同的監(jiān)控系統(tǒng)進行了測試，并對其進行了分析。延遲情況的統(tǒng)計結果如圖11所示。

圖11 不同監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡延遲情況

由圖11可知，嵌入式機房多功能模塊智能監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡延遲在10 ms以下，WSNs系統(tǒng)和云計算系統(tǒng)網(wǎng)絡延遲均在20 ms以上，WSNs系統(tǒng)在實驗次數(shù)為5和6時，系統(tǒng)延遲會增加；造成這種現(xiàn)象的主要原因是由于通訊協(xié)定的滯后，造成了比較嚴重的網(wǎng)絡時延。實驗結果得知，本文監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡延遲遠低于WSNs系統(tǒng)和云計算系統(tǒng)，這是因為本文監(jiān)控系統(tǒng)設計多功能模塊，合理選取硬件設備，以嵌入式為基礎設計數(shù)據(jù)傳輸程序與數(shù)據(jù)處理程序。

系統(tǒng)響應情況測試主要目的是檢測系統(tǒng)用戶登錄模塊、傳感器運行模塊、數(shù)據(jù)記錄模塊和監(jiān)控顯示模塊的響應時間，上述3種系統(tǒng)的測試結果分別如表3所示。

表3 響應時間對比

從分析表3可以看出，在同樣的監(jiān)測時間條件下，本文監(jiān)測系統(tǒng)的平均反應時間小于2.8秒，WSNs系統(tǒng)和云計算系統(tǒng)的平均響應時間均在6.48 s以上，相比WSNs系統(tǒng)和云計算系統(tǒng)，本文監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測平均響應時間較低，說明所提監(jiān)測系統(tǒng)具有更好的監(jiān)測效果。這是因為本文系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)處理程序降低CPU利用率，減少延時，進而保障所有設備穩(wěn)定運行，提高運維能力，降低運行成本。

基于上述系統(tǒng)響應情況，根據(jù)程序運行時的二進制指令數(shù)、存取內存的二進制指令數(shù)、程序運行所需要的 CPU周期數(shù)等與嵌入式系統(tǒng)的軟件功率消耗有關的功率消耗，以系統(tǒng)運行功率為測試指標，系統(tǒng)工作時的功率越大，耗電量越大；3種系統(tǒng)的系統(tǒng)運行功率對比如表4所示。

表4 系統(tǒng)運行功率對比

分析表4能夠得出，在監(jiān)測時間相同的狀態(tài)下，本文監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測的最高運行功率為252 W，WSNs系統(tǒng)和云計算系統(tǒng)的最高運行功率分別為345 W和448 W，相比WSNs系統(tǒng)和云計算系統(tǒng)，本文監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測的運行功率較低，說明本文監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測性能更優(yōu)，功耗低。這是因為本文系統(tǒng)針對系統(tǒng)的功耗問題，在此基礎上，提出了一種基于微結構的功耗模型，該方法可以在程序運行時減少 CPU的循環(huán)次數(shù)，從而降低嵌入式系統(tǒng)的功耗。

監(jiān)控命令的平均運行周期可以反應出監(jiān)控系統(tǒng)的實際使用性能，通常，當平均運行周期越短，其應用性能越好，而反之，其性能越差。所提監(jiān)控系統(tǒng)與WSNs系統(tǒng)、云計算系統(tǒng)進行對比，監(jiān)控指令平均運行周期對比如表5所示。

表5 監(jiān)控指令平均運行周期對比

從表5可以看出，3種監(jiān)控系統(tǒng)平均運行周期不斷隨著監(jiān)控數(shù)據(jù)總量增加，但是相比兩種文獻監(jiān)控系統(tǒng)，本文監(jiān)控系統(tǒng)上升幅度明顯較小。從最大限度的觀點出發(fā)，本文系統(tǒng)的監(jiān)控最大數(shù)值為7.5 s，比 WSNs和云計算系統(tǒng)的最大數(shù)值14.6 s和14.1 s低得多?？傊?，經(jīng)本文監(jiān)控系統(tǒng)應用后，監(jiān)控命令的平均運行周期發(fā)生了顯著的縮短，在一定的監(jiān)控時限之內，可以有效地提高嵌入式機房多功能模塊智能監(jiān)控系統(tǒng)的應用性能。

5 結束語

為了給無人值守醫(yī)院機房添加安全保障，本文在嵌入式開發(fā)環(huán)境下設計大型機房多功能模塊智能監(jiān)控系統(tǒng)。確立多層架構模式，設計多功能模塊，合理選取硬件設備，以嵌入式為基礎設計數(shù)據(jù)傳輸程序與數(shù)據(jù)處理程序，完成系統(tǒng)開發(fā)。通過系統(tǒng)性能測試，證明該系統(tǒng)功能穩(wěn)定，響應速度快，監(jiān)控到的機房設備運行數(shù)據(jù)與實際狀態(tài)相符。為了系統(tǒng)能夠更加方便使用者使用，功能種類還需進一步豐富，例如建立無線局域網(wǎng)，將監(jiān)控數(shù)據(jù)信息直接發(fā)送至移動終端，擴寬網(wǎng)絡應用范圍，增設智能交互、語音喚醒識別以及多終端通話等功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)二次開發(fā)，為醫(yī)院機房運維工作人員提供便利。