ZigBee技術在遠程計算機電源控制系統中的應用

紀澤宇

摘要：探討在無人值守的遠程計算機電源控制系統中，如何實現遠程控制計算機的開關機成為當前人們關注的重要問題。計算機電源控制系統利用傳感器采集計算機機房環境的數據信息，并通過ZigBee網絡技術將數據傳輸至監控中心，從而實現電源控制功能。

關鍵詞：ZigBee遠程計算機電源控制系統；應用

隨著科學信息技術的高速發展，計算機在各個行業中的運用范圍和地位已經不可替代，計算機運作已經關系到整個行業或部門的運作、資源管理及商業機密等內容，因此，如何運用計算機進行運作管理已經成為各個行業急需解決的重要問題，但計算機的工作任務和管理工作日益增大，且隨之復雜化，企業不僅需要投入大量的人力資源，并且計算機的管理工作十分枯燥，每天要定時進行開關機操作，需要耗費大量的時間和精力。據有關市場研究調查顯示，當前解決該問題的方法主要為IBM等公司開發的純軟件產品；將軟件和硬件相結合，即利用開關電源間接控制遠程計算機開關機功能的IT遠程機房管理系統；以及利用短信或電話接入的方式，實現遠程控制計算機開關機管理。本文就遠程計算機電源控制系統的設計和實現，對軟件和硬件相結合實現計算機開關機功能進行研究分析。

1 遠程計算機電源控制系統組成部分

1.1 遠程網關設備

電源控制系統的外部網絡通常都是采用因特網，內部網絡主要以ZigBee網絡為主。而遠程網關是整個網絡系統中的重要組成部分，遠程網關與ZigBee的收發模塊相鏈接，將接收到的外部的網絡命令傳輸至樓層內部，從而實現遠程電源控制設備的控制。遠程網關的組成部分包括S3C44BOX嵌入式處理器、CC2420芯片、GPRS GTM900A通信模塊和嵌入式遠程網關控制軟件。

1.2 控制服務器

控制服務器主要是通過對網絡內中所有的遠程電源控制設備和被控計算機、遠程網關等相關通信軟件進行控制管理，在Oracle10g數據庫和服務器端軟件中可以監測被控計算機的運行狀況和遠程電源繼電器的開關狀況，同時軟件管理還可以訪問計算機的相關數據查看被控計算機當前的運行狀況。管理端軟件將控制服務器中的指令預先儲存在數據庫命令隊列表中，待那只服務器發出相應的指令后即可執行任務。

1.3 遠程電源控制設備

每臺電腦都是一個相對獨立的個體，每套遠程電源控制設備在原則上只能控制一臺被控計算機，為以后的擴容升級做準備，我們將每個系統由1臺被控電腦添加到可以控制2臺被控計算機。遠程控制設備上帶有4個電磁繼電器，有2路繼電器可以獨立控制被控計算機的電源開關鍵，且每一路都具有模擬開關鍵的動作的功能，而另外2路控制AC220V電壓。遠程電源控制設備受服務器端軟件控制，每個電磁繼電器開關機狀態都是可以控制和查詢的，我們可以設定一個固定的時間對遠程網關和電源控制設備的通信鏈路狀況進行查詢管理，遠程電源控制設備由S3C44BOX嵌入式處理器、電磁繼電器、嵌入式遠程電源控制軟件、CC2420芯片軟組成。

1.4 被控端計算機軟件

并不是計算機的遠程開關都是通過模擬人工按計算機執行命令，為了保證計算機硬件設備和安全關閉被控計算機，被控端計算機軟件的功能主要是在接收到命令后即可執行關閉被控計算機操作，同時與控制服務器端軟件進行通信，進而反饋被控計算機的狀態。

1.5 管理端軟件

控制端服務器軟件僅限于一臺計算機，為了方便操作和管理，相應地增加了管理端軟件，通過圖形化界面來完成相應的管理工作。同時工作人員對其中任何一臺計算機進行操作，該系統都可以檢測所有被控計算機當前的運行狀態，并發送任務和查詢任務執行狀況。

1.6 通信協議

通信協議由TCP/IP和ZigBee網絡通信協議2個部分組成，TCP/IP用于處理控制服務器和遠程網關設備的通信，而ZigBee網絡用于處理遠程網關設備和遠程電源控制設備的通信。ZigBee網絡應用APDU格式，靜載荷通信協議與基于TCP/IP的應用差距不大，而ZigBee網絡當通信距離變長達到50m以上時的誤碼率與丟包率增大。因此，在采用ZigBee網絡時，通信協議必須滿足精悍、短小等條件，才能保證通信的質量。

2 遠程控制系統的構成

遠程控制系統要實現系統的相互輔助的功能，系統中原有的機房和被控制計算機的結構可以保持不變。在運用服務器和數據庫服務器運用、業務系統等方面的服務器，不用再重新組建新的硬件設施，可直接在服務器上對服務器端軟件進行控制和操作，數據庫服務器上直接選用運行Oracle10g；遠程網管設備選用ZigBee網絡通信，在控制中心網絡及防火墻對被控制計算機進行鏈接。被控制計算機在實際業務中可以利用原有的網絡與控制端服務器軟件傳輸信息和數據，在接收到命令后執行命令。遠程電源控制終端控制被控計算機的電源按鍵及交流電源，利用無線網絡與控制端服務器進行通信即可，軟件在接收到相應的指令后進行計算機開關機動作。

遠程關網由硬件部分與嵌入式軟件組成。硬件S3C44BOX的內核主要采用ARM7TMDI內的高性能CPU來實現，其中工作頻率最高可達到66MHz，同時采用0.25μm的CMOS存儲編譯器與標準宏單實現精簡、低功耗的全靜態設計。嵌入式軟件采用ACSI.2進行開發和調試功能，該系統可以為開發人員提供一個較為完整地視窗界面開發環境，讓工作人員能夠快速的適應當前狀態和掌握該軟件的相關功能。遠程網關設備要處理GPRS和ZigBee兩個網絡，GPRS網絡利用CTM9OOA通信模塊，通過TCP協議和控制服務器通信，在對AT發布命令后就能實現一個簡化編程模型。而網關設備在ZigBee中主要起著一個協調器的作用，而遠程電源控制設備則是整個網絡的終端角色。

3 控制系統軟件設計

3.1 控制端軟件的設計

控制端軟件通常采用Delphi 6編寫，而通信主要運用Socket、被控計算機和遠程電源控制設備來實現，并完成發送命令、執行命令以及查詢被控計算機命令的一個執行狀態。在被控計算機的運行狀態及遠程電源的開關狀態準備傳輸到Oracle 10g和服務器端軟件的數據庫后，即可對軟件進行相應的操作和管理工作，而該操作只需要直接訪問數據庫即可查詢相應被控計算機當前的運行狀況。管理端軟件在發出一系列的控制命令后通過數據庫緩存，并等待控制服務器執行。控制端服務器的端口通常設置為3000，軟件在正常運行狀下啟動Socket，此時被控計算機和遠程網關設備就提供相應的服務，同時借助網關設備，無線通信向被控端發出軟、硬件開關機、斷交流電、查詢設備狀態等任務命令。同時我們還可以將控制端軟件設為自動控制模式與手動控制模式。

3.2 被控端軟件設計

為實現安全關閉計算機和保護計算機硬件設備，我們在開關機計算機時并不都是依靠模擬人工開關計算機斷電或電源鍵。而是利用軟件來完成計算機的開關機等相應的操作。而控制端服務器可以直接對軟件進行操作來實現關機，當被控計算機受到計算機死機、網絡掉線或網絡擁堵等因素不能自動關閉計算機時，則可以通過遠程電源控制設備執行硬件關機等相應指令。被控端軟件采用Delphi 6編寫，通信采用Socket和控制端服務器接受和完成相關命令。

3.3 管理端軟件設計

為了提高軟件的易用性，和方便相關工作人員操作，管理端軟件運用圖形化界面，工作人員可以在任何一臺被控電腦中運行該系統并進行相關操作。同時還可以對被控計算機進行數據監測和管理操作，以及發送命令、執行命令和查詢執行命令的情況。管理端軟件包括密碼管理、用戶登錄、組設置、用戶設置、歷史指令等多個功能，有利用相關工作人員查看和進行操作管理。管理端軟件采用Delphi 6編寫，而數據庫采用的則是選用Oracle 10g，該軟件通過數據庫命令隊列表實現與控制端服務器的通信工作。

ZigBee網絡技術的開發，使遠程計算機電源控制系統實現自動化開關機控制，從而增加了各個行業計算機運行和管理的效率，提高了計算機的利用價值，在避免計算機使用過程中的相關風險的同時，實現無人值守機房時危險設備的遠程電源控制。