盧朝東

（河南工程學(xué)院 計算機科學(xué)與工程系，河南 鄭州 451191）

隨著三網(wǎng)融合的不斷推進，廣電網(wǎng)絡(luò)服務(wù)運營商需要管理更多的機房和設(shè)備。機房內(nèi)大量的服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對于環(huán)境指標(biāo)要求非常嚴(yán)格。為了確保設(shè)備不受周圍環(huán)境因素的影響，目前很多機房都有專門的值班人員進行維護和管理，但是這種落后的機房管理方式已經(jīng)無法適應(yīng)未來發(fā)展的需要[1]。為了提高系統(tǒng)運行維護管理水平，提出了數(shù)字電視機房環(huán)境智能遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，主要對機房內(nèi)部溫濕度、漏水、粉塵和煙霧等指標(biāo)進行監(jiān)測，并通過TCP/IP協(xié)議把機房內(nèi)的監(jiān)測信息傳送到監(jiān)測中心服務(wù)器平臺中，將所有機房的環(huán)境參數(shù)在同一界面中顯示。當(dāng)出現(xiàn)異常時，則通過報警方式向相關(guān)的值班人員傳遞信息，對故障進行快速響應(yīng)和及時處理，實現(xiàn)了從單點管理到全面集中管理的過渡。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

數(shù)字電視機房環(huán)境智能遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)由監(jiān)測中心和多個機房集中管理客戶端組成。監(jiān)測中心由監(jiān)測主機及監(jiān)測軟件組成；機房集中管理客戶端采用模塊化設(shè)計，部署在各地的機房內(nèi)，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。為了對分布式的機房進行集中統(tǒng)一管理，監(jiān)測中心和機房客戶端采用C/S架構(gòu)設(shè)計進行數(shù)據(jù)交換。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組建靈活，擴展方便?？蓪崿F(xiàn)機房設(shè)備運行管理的無人值守，極大地提高了資源利用率和設(shè)備運行管理水平[2]。

機房集中管理客戶端主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、分析、處理、顯示及報警，并統(tǒng)一對所有事件作出響應(yīng)，同時將本地采集處理后的數(shù)據(jù)通過TCP/IP傳輸給上級管理中心；監(jiān)測中心負(fù)責(zé)對多個機房的集中管理，接收下級監(jiān)測站傳來的各種實時信息并發(fā)送控制命令給各分機房。機房溫濕度傳感器采集環(huán)境溫濕度模擬量信號，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號后接入到監(jiān)測模塊；煙霧、浸水、紅外、門磁等開關(guān)量信號傳感器則采用物理線直連的方式接入到處理器相應(yīng)端口，一旦檢測到異常情況，機房集中管理客戶端及時提示報警，并報告給監(jiān)測中心，系統(tǒng)根據(jù)上報的事故報警信息進行分析處理，對于不同的預(yù)警和報警信息記錄到事故信息庫，并在向值班人員發(fā)出信息進行提示[3]。

2 機房集中管理客戶端硬件結(jié)構(gòu)

機房集中管理客戶端硬件結(jié)構(gòu)主要由各檢測模塊、本地報警單元和嵌入式處理器S3C2440組成。檢測模塊主要包括溫濕度傳感器、煙霧傳感器、漏水檢測儀、粉塵檢測傳感器和門磁防盜儀等[4]。電源管理模塊給終端提供12 V，5 V，3.3 V和1.8 V的供電。數(shù)字電視機房客戶端硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.1 溫濕度檢測子系統(tǒng)

對于重要的機房，設(shè)備對溫濕度環(huán)境的要求非常嚴(yán)格，事先為系統(tǒng)設(shè)置每個溫濕度傳感器的溫度與濕度的報警上限與下限值。溫濕度傳感器將檢測到的數(shù)值傳送給處理器，并在軟件界面上以圖形形式直觀地實時顯示出來，也可以顯示在短時間段內(nèi)的變化情況曲線圖，當(dāng)任意檢測到的數(shù)據(jù)超過設(shè)定的上限或下限時，系統(tǒng)會自動發(fā)出報警，提示管理員通過調(diào)節(jié)空調(diào)溫給機房設(shè)備提供最佳運行環(huán)境。

2.2 漏水檢測子系統(tǒng)

鑒于機房內(nèi)設(shè)備的重要性，如不慎發(fā)生漏水而不能及時發(fā)現(xiàn)并處理，極有可能導(dǎo)致電力短路，后果將不堪設(shè)想。因此將漏水傳感器布置在有可能漏水的位置，如空調(diào)區(qū)域，一旦漏水，可確保系統(tǒng)在第一時間報警。

2.3 粉塵監(jiān)測子系統(tǒng)

在機房內(nèi)安裝粉塵探測器，管理員通過本地液晶屏或者遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)實時顯示粉塵含量值來了解機房空氣情況。主要機房設(shè)計空氣潔凈度為A級，即大于等于0.5 μm塵粒數(shù)不大于10000個/dm3；各弱電系統(tǒng)分配線間、各功能中心設(shè)計潔凈度為B級，即大于等于0.5 μm塵粒數(shù)不大于18000個/dm3；當(dāng)粉塵超過標(biāo)準(zhǔn)時，會自動向監(jiān)測中心發(fā)出報警。

2.4 煙霧監(jiān)測子系統(tǒng)

由于機房內(nèi)電源線路非常復(fù)雜，極易出現(xiàn)電力起火等事故，在機房內(nèi)部署煙霧傳感器，可以及時有效地監(jiān)測機房內(nèi)的火情。一旦機房內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，煙霧達到一定濃度的時候，傳感器會自動給嵌入式處理器一個開關(guān)信號量，機房集中管理客戶端經(jīng)過處理發(fā)出高音鳴叫，并通過網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)測中心報警[5]。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 集中管理客戶端軟件

應(yīng)用軟件在WinCE5.0嵌入式操作系統(tǒng)平臺上開發(fā)，用來實現(xiàn)對數(shù)字電視機房環(huán)境的實時監(jiān)測，它提供一個友好的人機界面，直觀顯示環(huán)境參數(shù)和狀態(tài)，以及與監(jiān)測中心的數(shù)據(jù)通信等。Embedded Visual CE4.0是基于WinCE5.0平臺下嵌入式操作系統(tǒng)定制的集成開發(fā)環(huán)境，它提供了所有進行設(shè)計、創(chuàng)建、編譯、測試和調(diào)試應(yīng)用程序等功能[6]。

集中管理客戶端開機后自動進行硬件自檢和載入操作系統(tǒng)，開啟監(jiān)測軟件后建立與監(jiān)測中心的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接，如果沒有連接成功則一直進行連接請求，直到連成功為止。終端通過輪詢檢測的方法獲取各傳感器模塊的輸出，并對得到的數(shù)據(jù)進行處理和分析，如果傳感器的輸出值超出了預(yù)先設(shè)置的報警范圍，則立即進行本地報警，并將錯誤原因存入日志，同時，將這些數(shù)據(jù)封裝發(fā)送到監(jiān)測中心。程序流程如圖3所示。應(yīng)用軟件編寫好后，建立PC機與嵌人式系統(tǒng)的ActiveSync連接，并移植到WinCE5.0操作系統(tǒng)，最終實現(xiàn)相應(yīng)的功能。

3.2 監(jiān)測中心軟件

監(jiān)測中心軟件建立在Windows操作系統(tǒng)上，采用VC++6.0軟件進行開發(fā)，利用ACCESS2003作為數(shù)據(jù)庫編寫了功能強大的監(jiān)測管理軟件。在機房環(huán)境監(jiān)測管理主機上采用統(tǒng)一的圖形用戶界面，分類管理溫濕度檢測、漏水檢測、煙霧和防盜等功能組態(tài)[7]。監(jiān)測中心管理軟件結(jié)構(gòu)如圖4所示。

用戶顯示界面將以動態(tài)圖標(biāo)顯示方式對各環(huán)境設(shè)備的狀態(tài)、數(shù)值、故障和報警進行集中監(jiān)測。維護人員能隨意地選擇查看任何一個機房的任何環(huán)境參數(shù)。當(dāng)機房內(nèi)環(huán)境發(fā)生異常事件時，會在相應(yīng)機房的所在區(qū)域自動彈出提示到當(dāng)前監(jiān)測計算機的主畫面上，并給出發(fā)生事件的時間、位置以及具體的類型等文字信息，顯示在屬性框中和系統(tǒng)的事件列表中。系統(tǒng)內(nèi)的信息按機房、位置、內(nèi)容和環(huán)境參數(shù)進行分類記錄和存儲，可以按照各種查詢條件進行查詢、報表顯示和打印輸出。

4 試驗結(jié)果與分析

對5個機房環(huán)境進行監(jiān)測，由于系統(tǒng)采用的是輪詢監(jiān)測的方法，每秒鐘只掃描1個機房。為了解系統(tǒng)在某一時間的運行情況，通過歷史數(shù)據(jù)庫查詢可知。輸入條件“時間”和所要查詢的機房“編號”，就可以得到相應(yīng)的環(huán)境參數(shù)報表，查詢結(jié)果如表1所示。

表1 查詢結(jié)果報表

該報表顯示，所監(jiān)測的這5個機房內(nèi)的溫度和濕度稍微偏離設(shè)置的固定值，但沒有超出安全范圍，故在這一時刻所有監(jiān)測參數(shù)都很正常。

5 結(jié)論

系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)了對遠(yuǎn)程分布式數(shù)字電視機房環(huán)境的集中監(jiān)測和管理，遇到環(huán)境溫度過高或過低、環(huán)境濕度過大、非法闖入、火災(zāi)等緊急意外情況，能夠及時記錄、查詢和自動快速報警，不僅減少了值班人員的工作量，而且對于保證設(shè)備的正常運行起到了積極作用。經(jīng)過實驗表明，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定、延時短，實現(xiàn)了從單點管理過渡到全面集中管理，對于推動三網(wǎng)融合的發(fā)展具有重要意義。

[1]房好帥，李靜怡，趙選智.嵌入式Web機房環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2009，19（5）：12-14.

[2]付保川，班建民，陸衛(wèi)忠，等.基于嵌入式WEB的遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].微計算機信息，2005，21（7）：58-60.

[3]李崢，黃俊，劉美玲.基于嵌入式的紅外電力監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[J].電視技術(shù)，2011（5）：100-102.

[4]史水娥，楊豪強.基于ARM9處理器的機房環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].河南師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，38（3）：57-59.

[5]鐘新躍.模糊算法在智能火災(zāi)報警器中的應(yīng)用[J].制造業(yè)自動化，2010（9）：128-130.

[6]張根寶，吳彥.基于嵌入式Linux的智能瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機測量與控制，2011（5）：1033-1035.

[7]曹恒，梅凱，姜崇等.基于無線網(wǎng)橋的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集實時狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2010（6）：44-47.