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基于物联网的机房温度报警系统设计与实现

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李铁

【摘要】近年来，高温现象加剧，使得机房内的空调长期处于超负荷工作中，容易造成空调损坏，使机房温度偏高，机房内部的重要服务器以及设备就会因为高温高热而停止工作，给生产实践工作造成极大的经济损失。本文设计了一款机房温度报警系统，该系统的生产成本低廉，并且对机房内的温度可以进行24小时无人循环监控，当机房温度达到设定上限时，该系统就会启动短信报警功能，将机房内温度过高的情况上报给机房管理工作人员。

【关键词】温度报警系统循环监控短信报警

一、引言

近些年来，全球性气候变暖的现象越来越严重，夏季持续酷热持续时间越来越长。这种气压低、湿度大且温度高的天气对信息化机房来说是一个巨大的考验，尤其是对机房精密空调来说，长时间超负荷运转导致宕机的情况时有发生。机房内设备也会因为高热而导致服务器出现过热死机的现象，这样就会给企业造成大量的经济损失。中国石化陕西石油中心机房承载着全省加油卡、零售等各项关键业务，如何保证在高温天气下机房服务器依然可以正常运行，是企业所面临的挑战。本文设计并实现了一套机房温度报警系统，在整个企业中可以实现机房24小时无人值守温度监测，而且可以同时监控多个机房，通过系统收集的数据，绘制出机房内的实时温度曲线，并将结果通报给机房管理人员，一旦机房内温度过高时，系统就会通过短信报警功能通知相关的管理人员。

二、物联网技术概况

物联网一词来源于国外，它的英文全称为the Internet of things。它是一种信息网络模式，能够以网络为纽带，将人与物、人与人、甚至是物与物连接起来，让它们之间实现信息的交流与互换，让它们之间的跟踪、识别、判断、监控以及定位真正地实现智能化。物联网可以将条码与二维码、射频标签或者是红外感应器等诸多自动标识或者信息传感系统有机地结合起来，以预先设定好的通信协议为基准，从而进行信息的交换。从技术角度来说，物联网的组成是一种层状的体系结构，它大致可以分为信息传感层、网络传输层以及核心应用层三个层次。物联网的根基就是信息传感层，而物联网要想顺利的进行信息通信就需要网络传输层来发挥其传输通信的作用，物联网真正的核心区域就是它的核心应用层，它可以处理各种应用，也可以解决多种智能化的方案。物联网要想得到很好的发展，就需要融合多种技术，例如：嵌入式技术以及4G技术[1-2]。

三、温度报警系统的设计

本文设计的这套温度报警系统主要由4个部分组成：即1个下位机、2个上位机以及GSM短信猫。下位机是用来负责温度采集的[3]；其中一个上位机是用来负责编码的，它会将采集到的温度数据进行编码然后传递出去；另一个上位机是将得到的温度数据进行存储以及分析处理，实际上它扮演的角色就是最核心的中心处理器。图1显示了这套机房温度监控以及报警系统的结构。

整个系统的工作流程大致如下所述：下位机中装有温度传感器装置，首先由它来实时测量机房内部的温度，然后将测量到的温度数据传输到上位机，这种传输方式是需要USB接口或者串行接口才能实现的；上位机在接到传输过来的温度数据以后，会迅速针对这些信息进行编码处理，地址不同的机房编码也会有所不同，处理好温度以及地址编码后，就会将这些信息传输给温度监测报警服务器，这步传输的关键就在于局域网，所以需要保证局域网时刻保持畅通；由于温度监控报警服务器接收到的是经过编码处理的信息，所以温度监控报警服务器在接收到消息的第一时间，就是要进行解码处理，顺利解码以后，机房的温度、机房的所在位置、接收信息的时间、机房所处的实时环境等信息都会被保存下来，在对数据进行处理的过程中，一旦发现某个机房的实时温度高于所设定的温度上限，报警系统就会自动运行，通过手机短信或者是通信软件等技术将具体情况反映给机房管理人员，机房管理人员就会在第一时间处理机房温度过高的危急状况。

四、温度报警系统的实现

4.1温度采集下位机系统设计

温度采集下位机系统设计的原则就是可以快速测出机房内部温度、并在第一时间做出反应，将温度信息传递出去，它主要由两个部分来组成，即硬件部分的设计以及固件程序的设计。

（1）硬件部分的设计细则。下位机硬件是下位机系统的核心部分，它的性能直接决定温度报警系统的好坏，它主要由4个主要部件来组成，即温度传感器（可以灵敏地感知机房内部温度）、微型控制器（控制下位机的顺利运行）、USB或者是RS-232串行通信接口（与上位机沟通的重要纽带）、电源等。最近2、3年，很多新型高端PC机的通信接口已经不再使用RS-232串行接口[4]，所以在我们的设计中，USB

接口被采用，但是考虑到RS-232串行接口可以用来进行下位机的固件升级，而且在下位机工作时，只用一个接口就可以实现信息的传递，所以我们采用了USB接口与RS-232串行接口的双接口模式，这样既可以使信息传递的方便快捷，也可以兼顾到以后的固件升级问题。图2是温度采集下位机硬件部分示意图。

（2）固件程序的设计细则。实际上固件程序就是单片机程序，它以固化形式存在于下位机中，该程序以Keil C51为基础对程序进行开发设计，开发设计的内容主要包含了3个部分，它们是温度数据的采集、USB接口设备以及数据编码传递。

4.2上位机程序的设计

与下位机程序相比较，上位机的程序就要相对简单很多，Visual C++技术被用来设计开发上机位程序，上位机的主要任务就是接收USB接口传递过来的温度信息，将得到的温度信息以及与温度对应的机房地址进行编码处理，通过企业内部的局域网，就可以将处理好的信息传递给机房温度报警系统的服務器。

因為它所占用的CPU资源非常的小，几乎可以忽略不计，所以服务器用机房内自带的即可，这样既节约了成本，又不会影响原有的业务。

4.3机房温度报警程序的设计

温度报警程序包含了机房温度曲线程序、温度数据处理程序以及温度上限报警程序。具体的工作流程如下所述：首先温度报警程序会接收到上位机发来的相关温度数据编码，然后对这些编码进行解码处理，解码后对机房编号、接收时间、实时温度等有用信息保存到实现设定好的数据库中，如果处理过程中，机房温度没有异常，程序会自动屏蔽掉该信息不会上报打扰管理人员，将信息自动存储到数据库中，但是在处理数据过程中，一旦发现机房温度超过系统设定的温度上限，就会自动启动报警系统，通过通信软件、手机短信等方式及时通知机房管理人员。管理人员也可以通过显示器随时监控温度曲线，如果管理人员身边没有显示器可用，系统就会通过GSM短信猫来将机房的实时温度发送到管理人员的手机上，让管理人员第一时间掌握机房温度情况并及时采取处理手段。

五、结束语

本文设计的机房温度报警系统实用性更佳，而且成本较低，大部分部件都可以使用机房的原有设备，只需投入一定的资金建立GSM短信猫即可，而且本系统都是在局域网内进行运行，所以原有网络不会被弃用，这样就避免了重新布置网线的麻烦。

参考文献

[1] 武奇生，惠萌，巨永锋. 物联网工程及应用[M]. 西安：西安电子科技大学出版社， 2014： 17-18.

[2] Xu T， Li P， Sundareswaran S. Decoupling Capacitance Design Strategies for Power Delivery Networks with Power Gating[J]. Acm Transactions on Design Automation of Electronic Systems， 2015， 20（3）：1-30.

[3] Wang Y， Li K， Chen H， et al. Energy-Aware Data Allocation and Task Scheduling on Heterogeneous Multiprocessor Systems With Time Constraints[J]. IEEE Transactions on Emerging Topics in Computing， 2014， 2（2）：134-148.

[4] 侯维岩，魏耀徽，庞中强. 面向多协议的物联网网关架构和中间件设计[J]. 仪表技术， 2014（11）： 25-28.

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