基于GSM和單片機的信息機房環境監控系統

李貴臻

【摘要】設計了一種基于TC35I和PIC16F877的信息機房環境監測系統。本設計以單片機來完成機房內的各種重要環境參數的采集，經過分析、判斷、處理后，以串口方式將信息傳輸給GSM芯片，由其以短信方式發送給管理人員，實現了無人值守機房的環境監測。

【關鍵詞】環境參數TC35I PIC16F7877無人值守【中圖分類號】TN195

一、引言

信息機房是不僅信息化建設的中樞神經，同時也是各種精密電子設備的集中地，是單位資產的重要組成部分。信息機房內的關鍵設備，如服務器、交換器、路由器等設備通常被要求處于全年24小時不間斷運行，如果由于電力和環境的問題導致停機，無疑是重大的生產事故[1]，這就使得對信息機房的電力供應、室內溫（濕）度、人員準入都有苛刻的要求。所以對信息機房環境的實時監控是保證無人值守機房安全運行的重要手段。

目前，對機房環境的監測大多是基于總線技術和工業計算機來實現的，利用這種方式實現的系統，通常較為龐大而復雜，而且存在諸如建設和維護成本高的問題。針對上述問題，本文提出利用單片機和GSM芯片來實現對機房環境的實時監控。

二、系統方案

本系統主要由信號采集與處理模塊和信息發送模塊組成，系統結構如圖1所示。系統通過各種傳感器和限位開關對機房供電、室內溫度、漏水監測、門禁監測等信號進行采集，然后經信號調理電路作相應的變換后送單片機，單片機負責對各種現場環境參數作運算處理，經過處理的各種信號由MAX232傳送給GSM模塊，GSM模塊通過GPRS網絡以短信的方式發送到管理員手機，提示其作相應的操作，以維護機房安全運行。當然，本系統是通過UPS供電的，這樣保證了即使在機房供電中斷后相當長的一段時間內，本系統仍然處于工作狀態。

三、硬件設計

由系統的框圖可以知道，本系統從硬件結構上來分，主要包括兩部分，即信號采集板和信息發送板。信號采集板負責采集現場各種信號，經過單片機處理后，送給信息發送板，由其負責發送相應的信息給管理員。為了使系統使用更加靈活，二者之間使用串口線連接，這樣即保證了相對的獨立性，也使維護更加方便。

3.1傳感器電路設計

傳感器電路設計是本系統設計的重點，其中模擬量采集包括機房內溫度采集，市電供電電流采集電路，開關量采集包括漏水監測和門禁監測，現就具體電路和元件選型作一介紹。

3.1.1溫度采集

溫度采集采用PT100加AD7705來實現。PT100是具有高可靠性的溫度傳感器，穩定性好，在0℃時電阻為100歐姆，測量溫度在0--250℃直接具有良好的線性度，非常適合本系統的設計。AD7705的ADI公司推出的16位模擬/數字轉化芯片，精度高，接口簡單，具體電路原理圖如圖2所示。

3.1.3漏水及門禁監測

最近幾年由于機房漏水導致服務器和其他電子設備燒壞的事故時有發生，如果能及早的發現漏水，并采用相應的措施將能大大的降低事故帶來的損失，所以對漏水的監測是十分必要的。本設計選用Alder公司的成熟產品SD80，24V供電電源，輸出信號為+24V和0V電壓，當輸出為+24V使表示無漏水，0V電壓則表示漏水，此信號經光耦隔離后送單片機，以確定是否漏水。

門禁監測則使用限位開關，同樣經光耦隔離送單片機，可判斷門禁的狀態，由GSM芯片將門禁狀態并連同時間一起發送給管理員。

3.2單片機與GSM模塊

3.2.1單片機和時鐘電路

單片機的信號采集板的核心，是各種現場采集信號的處理單元，同時還要負責與信息發送板的通訊。同時由于本系統處于一個復雜的電磁環境下，所以也要求此單片機具有較強的抗干擾能力[2]。在本系統中選用Mircochip公司的8位高性能單片機PIC16F877，此款單片機具有豐富的片上資源和各類接口，非常適合本系統的使用。

時鐘電路可用來記錄每次事件發生的時間，電路原理如圖4所示，時鐘芯片DS1302與單片機的連接采用I2C標準接口，單片機每次在向發送板發送信息時，都會讀取時鐘信息，并將當前的時間一起發送給管理員。

3.2.2GSM模塊

GSM模塊是信息發送板的核心，在本系統中選用工業級GSM芯片TC35I，它具有GSM無線通訊的所有功能，最大的特點是集成了標準的UART串行接口，使得與單片機的通訊更加方便和快捷。在控制方面也更加簡單，使用GSM07.05命令定義AT指令即可實現短信的收發、查詢及其他管理[3]。通過設置TC35I的不同工作模式，可以發送中文短信也可發送英文短信，使用較為方便。

3.3串口電路設計

串口電路是連接信號采集板和信息發送的橋梁，電路原理如圖5所示，左側為信息發送板部分，右側為信號采集板電路，之間的連線采用三線制，即2-3，3-2，5-5的連接法，這樣使得采集板與發送板可以分開設計，獨立調試，有效的提高了系統的抗干擾能力[4]，這在復雜的電磁環境下是十分必要的手段之一。

四、結論

本文提出了一個基于GSM和單片機的信息機房環境監控系統的設計方案，并給出了詳細的電路設計，它具有可擴展性強，建設維護成本低等優點，實現了對無人值守信息機房環境的實時監測，節省了人力成本，提高了工作效率，目前該系統運行良好，達到了預期的目的。

參考文獻

[1]杜慶.建立無人通訊站空調自啟動裝置電力系統通訊. 2006，27（169）：72～74

[2] Roy B著，周金萍唐伶俐譯.無線通訊技術.北京：科學出版社，2004

[3]梁棟，繆玲娟，沈軍.基于DSP的捷聯式尋北儀數據采集單元的設計與實現.計算機測量與控制，2006，14（8）：1122～1124

[4]任磊，宋凝芳，董全林.光纖陀螺尋北儀數據采集單元的設計與實現.電子測量技術，2008，31（5）：120-122