基于物聯網的機房溫、濕度監測系統設計

李小剛

【摘要】為了實現對發射機房的溫、濕度進行檢測，本文提出了一種基于物聯網的機房溫、濕度檢測系統。該系統硬件包括由分布在機房中的測量節點組成的無線傳感網絡，機房節點和監控終端設備相連接形成的監控裝置，軟件采用C語言進行編程，并實現了溫、濕度信號檢測和顯示。實際應用表明，該系統具有體積小，部署方便，成本低廉等優點。

【關鍵詞】物聯網 機房 溫濕度 檢測

機房的設備使用頻繁，設備老化在所難免，經常導致播出設備出現一些莫名的故障而使節目播出事故的發生。機房中溫度和濕度如果不能滿足要求，則會加劇這些電子設備老化的速度。本文提出了一種基于物聯網的機房溫、濕度檢測系統。該系統能夠對機房內主要設備的關鍵部分溫度和機房的整體溫、濕度進行檢測，提醒機房管理人員保持合適的環境，延長設備的使用壽命，降低播出事故發生的機率。

一、整體介紹

基于物聯網的機房溫、濕度檢測系統結構如圖1所示。該系統包括由監測裝置、機房節點、監控終端設備和由測量節點組成的無線傳感網絡，每個監測裝置包括溫度傳感器、濕度傳感器、ZigBee協議射頻收發器和單片機。單片機作為主控設備控制從溫度傳感器和濕度傳感器獲得數據，然后通過ZigBee協議射頻收發器發送給機房節點，機房節點主要作用是接收監測裝置的數據并向監控終端設備傳輸，因此機房節點要有單片機和ZigBee協議射頻收發器與監測裝置通信，接收并存儲監測裝置發送的溫度、濕度信息；與終端監控設備聯系采用有線方式提高抗干擾能力，最終將信息發送到監控終端設備。監控終端的主要作用是顯示數據。

二、系統硬件實現

基于物聯網的機房溫、濕度檢測系統包括若干個測量節點組成的無線傳感網絡和監測裝置，監測裝置由STC89C51單片機、溫度傳感器、濕度傳感器和ZigBee協議射頻收發器組成，其中溫度傳感器采用DS18820數字溫度傳感器，該傳感器提供9位（二進制）溫度讀數指示器件的溫度。濕度傳感器選用IH3605智能濕度傳感器，用來采集室內的相對濕度。溫度傳感器、濕度傳感器將檢測到的溫度、濕度信息發送給微處理器進行處理后通過ZigBee協議射頻收發器發送給機房節點。由于監測裝置有些不能采用外部電源，只能由電池供電，因此此處并未設計顯示電路。ZigBee協議射頻收發器采用CC2530射頻芯片收發電路與機房節點無線通信。CC2530射頻芯片收發電路工作在915MHz的頻率上，帶寬為38.4kHz。測量節點之間通過無線方式形成多跳自組網，將采集到的數據發送給機房節點進行存儲和處理。

機房節點接收并存儲監測裝置發送的溫度、濕度信息同時將信息發送到監控終端設備。監測裝置中包括LCD顯示設備，用于實時顯示現場的溫度、濕度數據。機房節點主要作用是數據收集與中轉，在一些小的系統中如果環境干擾較少，為了降低成本也可以省略機房節點，由監測裝置直接通過無線方式發送到監控終端設備。實際使用中，可以使用通用計算機來充當監控終端設備，其主要作用為通過機房節點收集各個測量點的實時數據并保存，顯示曲線以供查詢，甚至還可以開發一些專家軟件對數據分析判斷，提供一些關于設備狀態可供參考的的建議。機房節點與監控終端設備之間通信時為了避免高頻干擾，提高通信可靠性，可采用抗干擾能力較強的有線通信方式。

三、系統軟件設計

STC89C51單片機軟件在Keil uVision開發環境下用C語言編寫。軟件設計主要包括數據采集發送和數據接收處理兩部分，數據采集發送端對機房內各節點處的溫濕度信息進行采集，數據進入監控裝置以一定時間內采樣數據取平均值作為一次溫濕度采樣數據。然后節點控制器等待終端控制器節點查詢信號的到來才將采集數據發送出去。若數據未發送成功，將執行自動重發功能。數據接收處理端由終端控制器發出節點查詢命令，輪流查詢各節點處溫濕度值，通過與其相連的無線接收模塊，將各節點溫濕度采樣數據正確接收。然后，將接收到的數據處理后送液晶顯示并送往終端設備。

通過圖2可以看出，測量節點中的溫度傳感器、濕度傳感器將采集到的溫濕度信息發送到單片機進行處理，然后ZigBee協議射頻收發器對相鄰測量節點發出的數據包進行偵聽，通過記錄相鄰測量節點的身份標示號碼來建立靜態路由表；根據靜態路由表中的數據，指定傳感網絡中的一個測量節點與機房節點的通信路徑，根據指定的路徑通過多跳方式把數據包發送到機房節點，機房節點再將接收到的數據發送給監控終端設備，完成一次數據傳輸。上位機軟件可以采用一些專用的用戶界面軟件編寫，進一步提高整個系統的可靠性。

四、結束語

本文所述的基于物聯網的機房溫、濕度監測系統具有以下優點：1）本系統不需要任何固定網絡的支持，具有使用快速方便的特點，能夠使用戶在任何時間、地點和任何環境條件下，獲取機房內大量詳實而可靠的溫、濕度信息；2）本系統具有體積小、功耗少、快速組網等優點，并通過監控終端進行接收數據、發送命令、具有部署方便，成本低廉等優點。