關于中心機房環(huán)境集中監(jiān)控溫濕系統(tǒng)硬件電路設計的探究

余建榮 東莞理工學院城市學院

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關于中心機房環(huán)境集中監(jiān)控溫濕系統(tǒng)硬件電路設計的探究

余建榮 東莞理工學院城市學院

【文章摘要】

【關鍵詞】

中心機房；環(huán)境；集中監(jiān)控；溫濕度；硬件電路；設計

前言

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

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

在本文所設計的中心機房環(huán)境集中監(jiān)控溫濕度系統(tǒng)主要是基于用戶機房的實際需求分析來構成的，不同的應用環(huán)境監(jiān)控測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)的設計過程中堅持了分布式控制的思想，在系統(tǒng)中存在著多臺計算機，這些計算機能夠控制多個回路，通過它們可以達到集中對數(shù)據(jù)進行獲取和管理，并進行自動控制的目的。圖1展示了本文所設計系統(tǒng)的總體硬件框架圖。

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

2.中心機房環(huán)境集中監(jiān)控溫濕度系統(tǒng)的硬件構成及電路設計

2.1溫濕度監(jiān)控主機

圖1　中心機房環(huán)境集中監(jiān)控溫濕度系統(tǒng)設計框圖

溫濕度監(jiān)控主機的主要任務是向連接的各數(shù)字變送器進行通訊指令的發(fā)送，而且對報警的限值進行設置，同時對各溫濕度變送器收集上來的溫濕度數(shù)據(jù)進行收集。通過溫濕度監(jiān)控主機不僅能夠實時顯示采集的數(shù)據(jù)，而且還可以對超過報警限值的報警信息進行聲像報警等等。系統(tǒng)能夠將采集到的溫濕度數(shù)據(jù)以及告警記錄在監(jiān)控主機之中存儲，用戶可以基于實際要求顯示實時或者歷史存在的各參數(shù)曲線變化，以方便進行數(shù)據(jù)分析。在本文所設計的中心機房環(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)控主機與溫濕度傳感器或者數(shù)字變送器之間進行通信，一個上位機能夠有多個總線。

2.2溫濕度數(shù)字變送器的構成實現(xiàn)

溫濕度數(shù)字變送器的主要任務是負責溫濕度數(shù)據(jù)的采集、校正轉換以及現(xiàn)場LED顯示，同時還能夠根據(jù)機房的要求對各種告警的門限進行設計，提供各種聲音告警，接受溫濕度集中監(jiān)控主機通訊指令并向其傳送數(shù)據(jù)。在本文設計與實現(xiàn)的溫濕度數(shù)字變送器中，主要由單片機、 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、外部存儲器、RS-232/485轉換模塊以及蜂鳴器等幾個部分組成。

基于本文所設計系統(tǒng)的實際情況，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；（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總線進行讀寫操作，能夠存儲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)集中器的構成與實現(xiàn)

一個完整的數(shù)據(jù)集中器模塊主要是由嵌入式網(wǎng)絡、 TLL串口信號/RS485轉換模塊以及電源模塊等幾個主要的部分構成。通過數(shù)據(jù)集中器能夠達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)的構成過程中，將多個溫濕度變送器采用RS485總線的構成方式，由此組成了一個溫濕度的控制單元。然后再基于RS485 轉 TCP/ ΙP 協(xié)議轉換器，使得其能夠直接與電腦之間進行網(wǎng)絡通訊，繼而構成了一個溫濕度控制系統(tǒng)。而在具體的硬件電路構成中，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.結束語

綜上所述。限于篇幅，本文僅對中心機房環(huán)境集中監(jiān)控溫濕度系統(tǒng)硬件電路的主要構成及設計進行了詳細的分析，在實際的實現(xiàn)中，還需要對其中各種軟件的實現(xiàn)，才能保證該系統(tǒng)的功能完整。

【參考文獻】

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

［2］王勇，毛帥，高雅亭.基于ARM的機房溫濕度智能控制系統(tǒng)設計［J］.重慶理工大學學報（自然科學版），2010，07:96-99.

中心機房在其運行過程中一般會產生大量的熱量，為了保證其能夠正常運行，就應該加強對環(huán)境之中的溫濕度的監(jiān)控。在這種背景下，本文設計和實現(xiàn)了中心機房環(huán)境集中監(jiān)控溫濕系統(tǒng)，并對其中的硬件電路設計進行了詳細的分析。