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在機房監控中，數據的實(shí)時(shí)、有效性關(guān)系到機房設備的安全與正常運行，數據通信的可靠以及布線(xiàn)的方便更是關(guān)系到整個(gè)監控系統的的現實(shí)意義和推廣價(jià)值。與傳統監控系統相比，該系統具有實(shí)時(shí)性高、通信可靠、無(wú)需布線(xiàn)、無(wú)人值守等特點(diǎn)，實(shí)現機房監控的網(wǎng)絡(luò )化、智能化、人性化。 機房監控系統采用模塊化設計理念，整個(gè)系統包括三大模塊。主控模塊以ARM7系列的微處理器LPC2114為主控芯片，實(shí)現數據處理、發(fā)送及報警功能。溫濕度采集模塊采用單片機AT89S52處理器，通過(guò)RS485總線(xiàn)將數據傳送到主控模塊。無(wú)線(xiàn)通信模塊以KW2000為無(wú)線(xiàn)通信設備，負責將數據實(shí)時(shí)傳送到監控中心。通過(guò)將三大模塊的有機結合，完成了監控中心對遠程機房的有效監控。 1 系統總體方案 機房監控系統將機房中的溫濕度參數、火災信息和人員入侵等信息通過(guò)有線(xiàn)方式采集到主控板，核心處理器LPC2114將數據進(jìn)行自動(dòng)分析、處理、顯示和保存，如果機房采集值有超標或人員入侵會(huì )產(chǎn)生報警信號。系統整體結構如圖1所示。 系統采用多級報警功能，對提高機房的安全性以及保證機房設備的正常工作具有十分重要的意義。人員入侵報警，在系統調試、安裝完畢之后通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊進(jìn)行設防，此時(shí)液晶顯示當前的溫濕度信息，系統正常運行。如果非工作人員進(jìn)入機房而未進(jìn)行撤防操作，系統會(huì )通過(guò)雙鑒紅外傳感器檢測到人員入侵信息，通過(guò)聲光報警器進(jìn)行報警。溫濕度值超標報警，溫濕度關(guān)系到機房設備的正常運行，一旦溫濕度超標系統會(huì )自動(dòng)啟動(dòng)兩路風(fēng)機，一路風(fēng)機負責抽風(fēng)，一路風(fēng)機負責排氣，機房溫濕度降到正常溫濕度時(shí)系統會(huì )自動(dòng)撤消報警。煙霧報警，系統通過(guò)煙霧傳感器實(shí)時(shí)監測機房的煙霧濃度，一旦機房著(zhù)火或煙霧超標，系統會(huì )自動(dòng)發(fā)出報警信息。機房一旦出現以上報警中的任何一種，系統會(huì )在第一時(shí)間內將數據通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)模塊發(fā)送到監控中心。 2 GPRS無(wú)線(xiàn)通信 GPRS是通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡(jiǎn)稱(chēng)，是在現有GSM系統上發(fā)展出來(lái)的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶(hù)提供分組形式的數據業(yè)務(wù)。GPRS允許用戶(hù)在端到端分組轉移模式下發(fā)送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò )資源，從而提供了一種高效、低成本的無(wú)線(xiàn)分組數據業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。GP-RS理論帶寬可達171.2 kbps，實(shí)際應用帶寬大約在40～100kbps，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數據傳輸等應用。 2.1 GPRS無(wú)線(xiàn)終端特點(diǎn) 監控系統采用科維KW2000系列GPRS無(wú)線(xiàn)透明數據傳輸終端。無(wú)線(xiàn)終端基于中國移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò )，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強等特點(diǎn)，提供標準232數據口可直接與計算機、RTU、PLG、GPS接收機、數碼相機、數據終端等連接，傳輸速率達171 kbps，具有遠程診斷、測試、監管功能，滿(mǎn)足各行業(yè)調度或控制中心與眾多遠端站之間的數據采集和控制。 1)支持900/1 800/1 900 MHz三頻GSM/GPRS; 2)接口：RS232、RS485、PCMCIA; 3)系統理論傳輸速率171 kbps，實(shí)際傳輸速率40 kbps; 4)支持Windows95/98/200/XP、LINUX操作系統; 5)支持透明數據傳輸與協(xié)議轉換; 6)支持VPN安全功能。 2.2 GPRS數據透傳終端 GPRS數據通信終端是基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )，針對工業(yè)監控、交通管理、金融等行業(yè)數據通信的應用開(kāi)發(fā)的。與數據中心的接口設備一起提供透明數據傳輸通道，組成用戶(hù)專(zhuān)用數據網(wǎng)絡(luò )。GPRS數據通信終端原理框圖如圖2所示。 3 嵌入式處理器LPC2114 LPC2114是基于一款支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的32位ARM7TDMI-S內核的微控制器，并帶有128 kB嵌入的高速Flash存儲器，內部有豐富的硬件資源，在監控系統中，ARM7能夠充分發(fā)揮其特性。4路10位A/D轉換器，轉換時(shí)間低至2.44μs;2個(gè)32位定時(shí)器、PWM單元、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和看門(mén)狗;多個(gè)串行接口，包括2個(gè)16C550工業(yè)標準UART、高速I(mǎi)2C接口(400 kbit/s)和2個(gè)SPI接口;通過(guò)片內PLL可實(shí)現最大為60 MHz的CPU操作頻率;多達46個(gè)通用I/O口(可承受5 V電壓)，12個(gè)獨立外部中斷引腳;片內晶振頻率范圍：1～30 MHz;2個(gè)低功耗模式：空閑和掉電，通過(guò)外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒;可通過(guò)個(gè)別使能/禁止外部功能來(lái)優(yōu)化功耗。 4 系統硬件設計 監控系統溫濕度模塊以單片機AT89S52為核心處理器，溫濕度芯片采用數字溫濕度傳感器SHT10。該芯片具有精確測量相對濕度、溫度;全標定輸出，使用時(shí)無(wú)需重新校準;卓越的長(cháng)期穩定性;高精度兩線(xiàn)制數字接口，直接與單片機相連等特點(diǎn)。 溫濕度模塊數據傳輸采用RS485總線(xiàn)形式，RS485總線(xiàn)采用EIA/TIA-485標準的2線(xiàn)制電氣接口，具有抗共模干擾能力強，多機通信和組建現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的功能，傳輸距離理論值可達1 200 m，在實(shí)際工程中通信距離可達800 m左右，是目前工程中應用最多的通信方式。在溫濕度采集終端，單片機工作電壓為5 V，故選用MAX485芯片做電平轉換，單片機AT89S52的串口TXD和RXD分別連接MAX485的DI和RO引腳，完成數據的發(fā)送與接收。在數據接收端，ARM7系列LPC2114工作電壓為33 V，故選用MAX3483低功耗芯片做電平轉換，LPC2114的TXD0和RXD0分別連接MAX34 83的DI和RO引腳，完成數據的接收與發(fā)送。由于RS485的A、B兩端為差分信號，所以?xún)煞N485芯片的A、B兩端可直接相連。LPC2114的2個(gè)串口都具有串口中斷方式，UART0負責接收溫濕度采集數據，UART1負責與無(wú)線(xiàn)模塊通信，兩路串口都支持CPU與外設之間的異步串行數字通信，支持5～8位串行數據傳送與接收，每一個(gè)通道有2個(gè)16位FIFO，系統采用串口接收的中斷方式。在串口通信中接收每幀數據包后，對數據幀進(jìn)行解析，判斷數據是否為報警數據。串行通信接口電路如圖3所示。 5 系統軟件設計 在系統主控模塊，處理器LPC2114通過(guò)串口O給溫濕度模塊發(fā)送命令字，溫濕度模塊收到命令字后將采集到的溫濕度數據進(jìn)行打包，并進(jìn)行CRC計算。CRC包含2個(gè)8位字節組成的16位值，并作為數據附加到報文中。主控模塊按照約定好的通信協(xié)議進(jìn)行數據接收，在數據解析過(guò)程中，重新計算CRC值，并將計算值與接收到的實(shí)際CRC值相比較，若兩個(gè)值不相等，則表示出現錯誤。 紅外傳感器和煙感傳感器輸出信號都為開(kāi)關(guān)量，只需檢測高低電平即可獲取報警信息，處理器通過(guò)外部中斷O和外部中斷1分別檢測紅外傳感器信號和煙感傳感器信號。 處理器LPC2114不斷循環(huán)檢測IO口的高低電平來(lái)檢測是否有人員侵入或是否有火災發(fā)生，通過(guò)不斷發(fā)送命令字獲取溫濕度數據判斷數據是否超過(guò)設定值。如果所有數據都是正常數據，處理器將數據進(jìn)行存儲，延時(shí)發(fā)送。由于GPRS采用流量計費，在一定程度上可節約成本。如果處理器獲取的是報警信息，則系統在第一時(shí)間內將數據發(fā)送到監控中心。系統主流程如圖4所示。圖中X為溫濕度數據，Y為紅外信號，Z為煙感信號。 6 結束語(yǔ) 機房監控系統采用模塊化設計，保證了系統穩定、可靠地運行，為日后系統的升級與維護提供了便捷的措施。簡(jiǎn)單、快速的數據通信方式保證了數據準確無(wú)誤的傳輸。 系統將GPRS無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)成功地運用到ARM7TDMIS系統中，實(shí)現了機房環(huán)境中各項參數快速、準確的傳輸，保證了機房設備能在正常環(huán)境下運行，解決了傳統機房監控中人工巡邏及布線(xiàn)復雜等問(wèn)題，實(shí)現了機房網(wǎng)絡(luò )化管理和無(wú)人值守的目標。 |
