蔣久芳

（廣西魚峰集團有限公司 廣西壯族自治區柳州市 545026）

1 緒論

步入大數據時代，電子信息化進程在各行各業的良性競爭下突飛猛進。電力、通信等服務型企業也愈來愈多，這些行業的發展離不開價值不菲的設備，那么存放在機房的設備如何的保護問題也隨即而出。機房同實驗室一般，設備種類和規模日趨壯大，且各設備適應狀態不同，因此一旦機房環境狀態發生改變極易引起設備出現故障,首先導致了整個通信系統停止安全運行，接下來就是數據傳輸暫停、無法進行存儲，嚴重時可造成機房內通信設備的直接損壞，若處理不得當，事故發生的幾率也會驟然增加[1][2]。設備的種類數不勝數，每種設備的性能標準及自診斷水平也參差不齊，可想而知這些產品或者設備后期維護難度極大。因此如何預防故障發生，或在機房環境狀態出現異常時便能及時阻止危險發生影響設備成了重點研究對象[3][4]。為了避免故障的突然發生，可以讓工作人員輪守機房，但同時帶來的問題是人力和物力的大量耗費，況且工作人員不能做到24 小時一直關注，存在一定隱患，而無人值守機房可以解決這些問題，安全系數更高。根據上面所述，可知本文研究具有重要意義，本文主要是對無人值守機房設備的運行狀態、溫濕度、系統供電電壓等進行實時監控并存儲歷史數據以便深度分析該系統的內在隱患，而該設計可用于配電系統、消防安全、門禁系統等[5][6]。

2 系統硬件設計

該系統主要包括上位機和下位機兩部分。下位機的功能主要包括采集溫度、濕度、電壓、電流等數據，并在單片機控制器完成數據的處理，同時將數據發送給上位機，并能接收來自上位機的數據并做出相應的處理，實現管理功能，適時報警等。上位機由Labview 設計完成，并通過串口實現與下位機端的通信。在人機交互界面顯示各個數據，根據設置條件超出安全范圍后預警，并能及時通知下位機做出報警，最后要能保存所采集的數據方便以后查詢歷史記錄。硬件設計系統框圖如圖1 所示。

圖1：硬件設計系統框圖

圖2：LT163 與STC12 連接框圖

圖3：主函數流程圖

圖4：客戶端用戶界面

2.1 溫濕度采集電路

溫濕度采集選用DНT12 傳感器，它是DНT11 傳感器升級后的產品。DНT12 傳感器能夠測溫度及濕度，在出廠前每一個傳感器都已在實驗室校準過。此型號傳感器具有抗干擾能力強、響應快、性價比高、精度高、穩定性好、超低能耗等特點。DНT12 傳感器能測量到-20 到60℃的溫度，它的精度大致為±0.5℃左右，能測量到20% RН 至90% RН 的濕度，它的精度大致為±5%RН 左右；分辨力為1[7][8]。

2.2 電壓電流采集電路

電壓、電流采集電路采用LT163 模塊，能夠測量單相交流電壓、電流、功率、功率因數、頻率、電量等，本課題中只需測量流過機房通信系統的交流電壓、電流用于判斷機房中空調等機器是否處于正常工作。該模塊有1 路TTL（Transistor Transistor Logical）電平接口方便通訊，小體積、良好的兼容性、方便攜帶、高性價比、高精度測量等優點。電壓測量范圍為100-260V，能測量0 至50A 的電流,精度最多不超過±1.0%。它由RN8209 單相防竊電計量芯片、24C08、F9224 單片機、電流互感器等組成。該模塊與單片機通信采用I/O 口模擬串口通信，用P3.2 腳和P2.7 腳模擬RXD和TXD。VL 接測量交流電壓的火線，VN 接測量交流電壓的零線，PF 為有功電能校驗脈沖輸出默認低電平狀態輸出無需接此腳，TXD 和RXD 分別為TTL 電平發送和接收連接單片機模擬串口，V+提供5V 電源，V-接地。LT163 與STC12 連接框圖如圖2 所示。

3 軟件設計

3.1 下位機程序設計

下位機軟件部分是選用C 語言對單片機的程序進行編寫，通過一個集成開發環境μ Vision5 編程實現溫濕度、電壓電流的讀取并進行數據處理，然后通過串口通信協議，將數據傳輸給PC 機。主程序過程為：調用OLED_Init 函數完成OLED 初始化，調用InitUART 函數完成串行口初始化，調用UartInit 函數完成模擬串口初始化；調用GetData函數采集溫濕度；計算溫濕度并在OLED顯示；通過Sendata1()函數采集電壓電流；計算電壓電流并在OLED 顯示；通過UART1SendPkg()函數將采集到的溫度、濕度、電壓、電流、有功功率、功率因數串口發送至上位機。主函數流程圖如圖3 所示。

軟件部分主要分為溫度、濕度數據分析，電壓、電流、有功功率、功率因數的數據讀取及處理，實現串口通信，OLED 屏進行顯示這四大部分。

3.2 上位機程序設計

上位機設計中采用基于Labview 程序開發環境。Labview 程序開發環境是由美國國家儀器（NI）公司研制開發，Labview 與其他計算機語言的顯著區別是：其他計算機語言都是采用基于文本的語言產生代碼，而Labview 使用的是圖形化編輯語言G 編寫程序，產生的程序是框圖的形式[9]。G 代碼相對于其他語言較容易學習，Labview 開發環境分為前面板和程序框圖。前面板：根據用戶的要求和喜好選擇相應合適樣式的控件并進行擺放，設置背景顏色，字體顏色及大小等，在此界面實現人機交互對話功能。程序框圖：根據設計目的對前面板確定的控件選擇相應的函數結構并連線編程。一般情況下先在前面板選擇控件，后在程序框圖根據功能進行編程。Labview 開發環境自帶即時幫助和范例，可隨時查看各函數含義幫助理解使用，同時也方便系統學習編寫程序；前面板可自行美化界面提高觀賞性。相對而言Labview 開發環境功能較為強大，在本次設計中只使用到了進行數據傳輸的串口通信、TCP/IP 遠程通信、數據分析、顯示、存儲、程序調試等小部分功能，還有更多方面值得研究學習。

用戶界面就是VI 程序的前面板，使用者可直接在前面板進行操作控制，方便簡單。為實現遠程通信，將上位機部分分為服務器和客戶端兩部分，服務器置于機房；客戶端遠程監控，處在同一局域網即可。客戶端用戶界面如圖4 所示。

4 結論

本文采用Labview 設計操作界面，采用STC12C5A60S2 單片機作為主控器，傳感器DНT12 采集溫度、濕度，LT163 單相互感式計量模塊采集電壓、電流，結果表明該系統能夠對機房設備的運行狀態、溫濕度、供電電壓電流等參數進行實時的監控，實現對機房的遠程智能化管理。