數字電視機房環境智能遠程監測系統

盧朝東

（河南工程學院 計算機科學與工程系，河南 鄭州 451191）

隨著三網融合的不斷推進，廣電網絡服務運營商需要管理更多的機房和設備。機房內大量的服務器和網絡設備對于環境指標要求非常嚴格。為了確保設備不受周圍環境因素的影響，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無法適應未來發展的需要[1]。為了提高系統運行維護管理水平，提出了數字電視機房環境智能遠程監測系統，主要對機房內部溫濕度、漏水、粉塵和煙霧等指標進行監測，并通過TCP/IP協議把機房內的監測信息傳送到監測中心服務器平臺中，將所有機房的環境參數在同一界面中顯示。當出現異常時，則通過報警方式向相關的值班人員傳遞信息，對故障進行快速響應和及時處理，實現了從單點管理到全面集中管理的過渡。

1 系統總體設計

數字電視機房環境智能遠程監測系統由監測中心和多個機房集中管理客戶端組成。監測中心由監測主機及監測軟件組成；機房集中管理客戶端采用模塊化設計，部署在各地的機房內，系統整體結構如圖1所示。為了對分布式的機房進行集中統一管理，監測中心和機房客戶端采用C/S架構設計進行數據交換。整個系統結構組建靈活，擴展方便?？蓪崿F機房設備運行管理的無人值守，極大地提高了資源利用率和設備運行管理水平[2]。

機房集中管理客戶端主要負責數據采集、分析、處理、顯示及報警，并統一對所有事件作出響應，同時將本地采集處理后的數據通過TCP/IP傳輸給上級管理中心；監測中心負責對多個機房的集中管理，接收下級監測站傳來的各種實時信息并發送控制命令給各分機房。機房溫濕度傳感器采集環境溫濕度模擬量信號，轉換成標準電信號后接入到監測模塊；煙霧、浸水、紅外、門磁等開關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，并報告給監測中心，系統根據上報的事故報警信息進行分析處理，對于不同的預警和報警信息記錄到事故信息庫，并在向值班人員發出信息進行提示[3]。

2 機房集中管理客戶端硬件結構

機房集中管理客戶端硬件結構主要由各檢測模塊、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。數字電視機房客戶端硬件結構如圖2所示。

2.1 溫濕度檢測子系統

對于重要的機房，設備對溫濕度環境的要求非常嚴格，事先為系統設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的變化情況曲線圖，當任意檢測到的數據超過設定的上限或下限時，系統會自動發出報警，提示管理員通過調節空調溫給機房設備提供最佳運行環境。

2.2 漏水檢測子系統

鑒于機房內設備的重要性，如不慎發生漏水而不能及時發現并處理，極有可能導致電力短路，后果將不堪設想。因此將漏水傳感器布置在有可能漏水的位置，如空調區域，一旦漏水，可確保系統在第一時間報警。

2.3 粉塵監測子系統

在機房內安裝粉塵探測器，管理員通過本地液晶屏或者遠程監測系統實時顯示粉塵含量值來了解機房空氣情況。主要機房設計空氣潔凈度為A級，即大于等于0.5 μm塵粒數不大于10000個/dm3；各弱電系統分配線間、各功能中心設計潔凈度為B級，即大于等于0.5 μm塵粒數不大于18000個/dm3；當粉塵超過標準時，會自動向監測中心發出報警。

2.4 煙霧監測子系統

由于機房內電源線路非常復雜，極易出現電力起火等事故，在機房內部署煙霧傳感器，可以及時有效地監測機房內的火情。一旦機房內發生火災，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信號量，機房集中管理客戶端經過處理發出高音鳴叫，并通過網絡向監測中心報警[5]。

3 系統軟件設計

3.1 集中管理客戶端軟件

應用軟件在WinCE5.0嵌入式操作系統平臺上開發，用來實現對數字電視機房環境的實時監測，它提供一個友好的人機界面，直觀顯示環境參數和狀態，以及與監測中心的數據通信等。Embedded Visual CE4.0是基于WinCE5.0平臺下嵌入式操作系統定制的集成開發環境，它提供了所有進行設計、創建、編譯、測試和調試應用程序等功能[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，開啟監測軟件后建立與監測中心的TCP/IP網絡連接，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，并對得到的數據進行處理和分析，如果傳感器的輸出值超出了預先設置的報警范圍，則立即進行本地報警，并將錯誤原因存入日志，同時，將這些數據封裝發送到監測中心。程序流程如圖3所示。應用軟件編寫好后，建立PC機與嵌人式系統的ActiveSync連接，并移植到WinCE5.0操作系統，最終實現相應的功能。

3.2 監測中心軟件

監測中心軟件建立在Windows操作系統上，采用VC++6.0軟件進行開發，利用ACCESS2003作為數據庫編寫了功能強大的監測管理軟件。在機房環境監測管理主機上采用統一的圖形用戶界面，分類管理溫濕度檢測、漏水檢測、煙霧和防盜等功能組態[7]。監測中心管理軟件結構如圖4所示。

用戶顯示界面將以動態圖標顯示方式對各環境設備的狀態、數值、故障和報警進行集中監測。維護人員能隨意地選擇查看任何一個機房的任何環境參數。當機房內環境發生異常事件時，會在相應機房的所在區域自動彈出提示到當前監測計算機的主畫面上，并給出發生事件的時間、位置以及具體的類型等文字信息，顯示在屬性框中和系統的事件列表中。系統內的信息按機房、位置、內容和環境參數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 試驗結果與分析

對5個機房環境進行監測，由于系統采用的是輪詢監測的方法，每秒鐘只掃描1個機房。為了解系統在某一時間的運行情況，通過歷史數據庫查詢可知。輸入條件“時間”和所要查詢的機房“編號”，就可以得到相應的環境參數報表，查詢結果如表1所示。

表1 查詢結果報表

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

5 結論

系統采用C/S架構設計，實現了對遠程分布式數字電視機房環境的集中監測和管理，遇到環境溫度過高或過低、環境濕度過大、非法闖入、火災等緊急意外情況，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，而且對于保證設備的正常運行起到了積極作用。經過實驗表明，該系統工作穩定、延時短，實現了從單點管理過渡到全面集中管理，對于推動三網融合的發展具有重要意義。

[1]房好帥，李靜怡，趙選智.嵌入式Web機房環境監測系統的設計與實現[J].北華航天工業學院學報，2009，19（5）：12-14.

[2]付保川，班建民，陸衛忠，等.基于嵌入式WEB的遠程監測系統設計[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測系統的設計[J].電視技術，2011（5）：100-102.

[4]史水娥，楊豪強.基于ARM9處理器的機房環境遠程監測系統設計[J].河南師范大學學報：自然科學版，2010，38（3）：57-59.

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

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

[7]曹恒，梅凱，姜崇等.基于無線網橋的遠程數據采集實時狀態監測系統[J].儀表技術與傳感器，2010（6）：44-47.