王艷軍

摘 要：軟件測評實驗室機房中的軟硬件設備對實驗室的溫濕度有較高的要求，實驗室的質(zhì)量管理體系也要求管理人員定期對實驗室內(nèi)的溫濕度進行監(jiān)控和記錄。本文結(jié)合ZigBee無線傳感網(wǎng)設計了一種無線智能監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r通過溫濕度傳感器采集實驗室溫濕度信息，通過控制空調(diào)和加濕器等設備對溫濕度進行調(diào)節(jié)，并可以實時將機房的溫濕度信息通過無線網(wǎng)絡發(fā)送給值班室。

關鍵詞：軟件測評機房；ZigBee；智能監(jiān)控；系統(tǒng)設計

中圖分類號： TH82 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）20-111-2

0 引言

軟件測評實驗室機房中存放有大量的電子測試設備，對溫度和濕度環(huán)境提出了較高的要求，在實際工作過程中有時會因為暖氣漏水或起火未能及時發(fā)現(xiàn)而導致設備損壞，因此構(gòu)建能夠24小時實時對實驗室機房環(huán)境進行監(jiān)控，并可以對機房溫濕度進行調(diào)節(jié)的智能監(jiān)控系統(tǒng)是實驗室管理的必然趨勢。

1 智能監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

該實驗室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)基于ZigBee構(gòu)建，可以實時檢測和記錄軟件測評實驗室機房的溫度、濕度信息，根據(jù)設定值通過控制機房內(nèi)的空調(diào)和加濕器對機房溫度和濕度進行調(diào)節(jié)，當檢測到溫度或濕度超出閥值后進行告警，同時將機房的溫濕度信息和告警信息實時發(fā)送到值班室。

2 系統(tǒng)組成和工作原理

2.1 系統(tǒng)組成

環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)包括綜合控制計算機1臺、ZigBee集控中心設備1個、監(jiān)控終端設備3個。集控中心模塊與綜合控制計算機放置在值班室，監(jiān)控終端放置在實驗室機房。監(jiān)控終端通過ZigBee與集控中心模塊建立無線連接，集控中心模塊通過串口實時將監(jiān)控到的溫濕度信息發(fā)送給綜合控制計算機以便信息顯示和告警。

2.2 工作原理

集控中心模塊通過串口與綜合控制計算機連接，通過ZigBee無線網(wǎng)絡與監(jiān)控終端模塊組成局域網(wǎng)。集控中心模塊接收各個監(jiān)控終端采集的數(shù)據(jù)并通過串口發(fā)送給綜合控制計算機，從綜合控制計算機接收控制指令和設置數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控終端。

監(jiān)控終端模塊負責機房溫濕度監(jiān)控，通過溫度傳感器和濕度傳感器實時監(jiān)測機房中的溫濕度信息，一旦發(fā)現(xiàn)溫濕度達到調(diào)節(jié)值則打開空調(diào)或加濕器。發(fā)現(xiàn)溫濕度超過告警值則進行告警，并將溫濕度信息和告警信息通過集控中心模塊發(fā)送給綜合控制計算機。

3 系統(tǒng)設計

3.1 系統(tǒng)硬件選擇

綜合控制計算機采用1臺具有RS232的串口的臺式機，集控中心設備采用ZigBee無線開發(fā)套件，監(jiān)控終端設備由ZigBee無線開發(fā)套件、紅外控制器、溫度和濕度傳感器、告警單元組成。

3.1.1 ZigBee開發(fā)板選擇

系統(tǒng)中ZigBee網(wǎng)絡（監(jiān)控終端和ZigBee集控中心模塊）采用TELESKY的C2430 ZigBee無線開發(fā)套件，其采用的是TI公司的CC2430處理器，單個芯片上結(jié)合了微控制器和射頻電路。該開發(fā)板板載了Nokia5110液晶模塊和SP3232串口通訊芯片，還擴展了6個可編程按鍵，能夠滿足本次系統(tǒng)設計的要求。在無障礙物的情況下，ZigBee設備的傳輸距離為l00m，障礙物時的可靠傳輸距離為30m。

3.1.2 溫濕度傳感器選擇

溫濕度傳感器采用TELESKY的DHT11溫濕度模塊。該模塊采用DHT11傳感器，可以檢測濕度范圍20%-95%（0°-50°范圍），檢測溫度范圍0°-50°。

3.1.3 紅外遙控選擇

紅外控制模塊采用飛思的FS_IRC紅外學習模塊，該模塊可以學習空調(diào)和加濕器的遙控指令，可以通過串口操作發(fā)出控制指令，該模塊提供了全頻段支持，理論值為10K～100K，已經(jīng)完美覆蓋36K～42K的常用頻段。

3.2 硬件系統(tǒng)設計

系統(tǒng)中監(jiān)控終端由TELESKY的C2430 ZigBee 無線開發(fā)套件、紅外控制器、溫度和濕度傳感器、告警單元組成。該無線開發(fā)套件已內(nèi)置擴展6個可編程按鍵、1個液晶模塊和1個RS232串口，可以直接編程使用。只需將蜂鳴器和溫濕度傳感器連接到IO端口、紅外控制模塊連接到串口端口即可，極大的方便了系統(tǒng)硬件的設計和開發(fā)，原理圖見圖1。

ZigBee集控中心直接使用開發(fā)板的ZigBee模塊與監(jiān)控終端通信，通過開發(fā)板內(nèi)置的串口與綜合控制計算機連接，無須擴展其他硬件模塊。

3.3 軟件設計

3.3.1 監(jiān)控終端軟件設計

監(jiān)控終端軟件包括溫濕度數(shù)據(jù)采集、溫度/濕度調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)發(fā)送、告警、參數(shù)數(shù)據(jù)接收、按鍵設置、數(shù)據(jù)顯示等功能，軟件主要功能流程圖見圖2。

監(jiān)控終端開機后，軟件自動上電啟動，系統(tǒng)通過溫濕度采集傳感器以每秒一次周期采集當前機房的溫濕度信息，通過ZigBee開發(fā)板中的CC2430處理器進行判斷處理，當溫濕度超過預設的調(diào)節(jié)閥值時，監(jiān)控終端通過紅外控制模塊發(fā)出遙控指令，控制空調(diào)和加濕器的啟動和停止，當溫濕度超過預設的告警閥值時，監(jiān)控終端通過報警器發(fā)出蜂鳴告警音，同時向集控中心發(fā)出告警信息。

系統(tǒng)還可以通過ZigBee接收綜合控制計算機發(fā)送的參數(shù)設置數(shù)據(jù)，更改溫濕度告警和調(diào)節(jié)參數(shù)值，也可以由用戶通過控制按鍵對監(jiān)控終端進行參數(shù)設置和告警消音等操作。

3.3.2 ZigBee集控中心軟件設計

集控中心軟件功能包括ZigBee數(shù)據(jù)接收轉(zhuǎn)發(fā)、Com接口數(shù)據(jù)接收轉(zhuǎn)發(fā)。集控中心開機后，軟件自動上電啟動，對ZigBee無線網(wǎng)絡端口和串口端口進行初始化。軟件循環(huán)接收監(jiān)控終端發(fā)送的溫濕度數(shù)據(jù)和告警數(shù)據(jù)，通過串口轉(zhuǎn)發(fā)給綜合控制計算機。接收綜合控制計算機發(fā)送的參數(shù)設置數(shù)據(jù)，通過ZigBee轉(zhuǎn)發(fā)給各個監(jiān)控終端。

3.3.3 綜合控制計算機軟件設計

綜合控制計算機軟件包括串口數(shù)據(jù)收發(fā)、數(shù)據(jù)存儲顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢、參數(shù)設置、告警處理等功能。

軟件接收到溫濕度信息報文后，解析數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫并實時在軟件界面顯示，并將各個監(jiān)控終端采集的數(shù)據(jù)以折線圖形式顯示。當收到監(jiān)控終端發(fā)送的告警報文后，啟動連接在計算機上的報警器進行異常告警。

用戶可以通過歷史數(shù)據(jù)查詢功能查詢顯示歷史溫濕度數(shù)據(jù)，可以通過參數(shù)設置功能對各個監(jiān)控模塊的參數(shù)進行設置。

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圖3 綜合控制計算機軟件界面

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)是利用ZigBee無線傳感網(wǎng)的一個基本的應用，通過該系統(tǒng)可以實現(xiàn)24小時對軟件評測實驗室機房內(nèi)溫濕度的實時監(jiān)控和記錄，可以減輕實驗室管理員對機房溫濕度進行記錄的工作量，同時系統(tǒng)還可以根據(jù)機房內(nèi)的溫度和濕度變化情況實時進行溫濕度進行調(diào)節(jié)和異常告警，及早發(fā)現(xiàn)機房因為漏水、起火等原因?qū)е碌囊馔馇闆r，最大限度減小損失。采用無線傳感網(wǎng)絡克服了傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)布線復雜的缺點。該系統(tǒng)在設備庫房、檔案室等環(huán)境監(jiān)控領域有著十分廣闊的應用前景。

參 考 文 獻

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