站端機柜內部智能溫控系統

高金秋

摘要：由于站端機柜內部監控設備在運行過程中會產生大量熱量，因此為了保障主機設備和數據的安全，機柜內部散熱系統的穩定運行至關重要。本文設計了一種用于對站端機柜內部溫濕度進行實時監控的系統，通過將測量所得的溫濕度數據及時上傳至聯網系統，可以令運維人員通過服務器第一時間了解機柜內部情況，并在散熱系統出現故障時及時采取有效措施，防止機柜內部溫度繼續升高，降低機柜設備故障死機的發生率。

關鍵詞：站端機柜;智能溫控;遠程監控

一、研究背景及意義

隨著電網與物聯網的深度融合，電力電纜監控設備的不斷投入，站端主機的總量也在迅速增加，而各類監控主機24小時不間斷的運行必然會釋放大量的熱量。如果這些熱量不能有效轉移，機柜的溫度會持續上升，這將嚴重影響服務器的正常工作，甚至引起主機設備的頻繁死機，導致監控類設備大面積癱瘓，對電力電纜的安全穩定運行帶來嚴重影響。由此可見，確保站端機柜時刻處于安全的運行環境至關重要。

目前為了防止小動物進入，多數機房都采用的是密閉空間，其排氣通風的效果較差，各類設備的不間斷運行會導致機房溫度不斷升高。因此機柜的散熱變成了一項必不可少的工作。

站端機房的冷卻系統一般采用風冷散熱的方式，隨著信息技術的發展，風冷散熱方式的研究也日益成熟，但缺點也越來越明顯，散熱能力低、冷卻效率低、能耗大、易出現局部過熱現象等諸多問題逐步顯現。由于機房內部設有空調，因此機房給人的印象一般是很冷，但是制冷空調造成的這種環境溫度低，機柜設備內部溫度高的“假低溫環境”現象，其實未能實現制冷目的，真正需要改善的是機柜設備的內部環境溫度。

除了傳統的空調制冷方式，機柜頂部一般設計有四個進風風扇，當機柜內部溫度超過30攝氏度時，風扇自動開啟進行散熱。然而由于站端服務器和主機的負荷不斷增加，設備運行時間過久，導致部分風扇損壞無法自行啟動。僅僅依靠頂部的進風風扇不能使機柜內部構成一個散熱的循環系統，致使機柜內部出現溫度過高的現象。

目前，為使站端各系統保持穩定可靠的運行狀態，運維人員定期進站對機柜開展巡檢維護和除塵等工作，然而這樣的方式效率低下且無法實現實時監控，一旦發生故障難以第一時間發現。

因此，運用先進的傳感、通訊和計算機技術，設計一套完整的機柜內部溫度監測系統，對機柜內部的溫度進行實時有效的監測，采集溫濕度數據并進行分析和研究，及時判斷故障并報警，同時通過控制系統還可以對遠端設備進行遙控和調節。從而進一步加強設備的維護和管理質量，提高整體工作效率，建立起一套高可靠性、高效率的維護體制。

二、機柜內部智能溫控系統的結構

本系統可以分為探測端和遠程端，其中，機柜溫度探測端通過MCU控制單元、溫濕度采集單元、液晶顯示單元、風扇控制單元、網絡通信單元完成整個系統的數據采集控制流程。在遠程報警及監控端，以Web瀏覽終端為載體，開發新的監控平臺，進行服務器交互及遠程監控控制。

系統的主要結構框圖如圖1所示。該系統以MCU控制單元（單片機最小系統）為核心，可同時作為作為參數探測設備，和數據傳輸設備;監測報警工作流程為，溫濕度傳感器采集的數據經過單片機處理后在液晶屏顯示;同時，數據經過網絡通信模塊和子站端交換機路由器處理后，實時發送至主站端服務器，遠程端直接訪問主站服務器，將數據調用至遠程監控平臺并顯示，當溫度超過閾值時，發出報警信號。同時遠程監控平臺可以發送請求指令，利用服務器將指令傳送至單片機并通過單片機控制風扇轉動，實現系統的遠程控制功能。

三、機柜內部智能溫控系統的功能

本系統主要目的在于監測機柜內部溫度情況，當溫度過高或風扇不能工作發生故障時，及時將報警信息傳送至遠程服務器，運維人員通過訪問服務器第一時間了解機柜內部情況，并采取有效措施，防止機柜內部溫度繼續升高，降低機柜設備故障死機的發生率。

本系統具備以下功能，其功能框圖如圖2所示，整個系統分為兩大模塊，分別是機柜內部監測與控制模塊和遠程端Web服務器模塊。其中，機柜內部監測與控制模塊主要實現溫濕度監測與顯示功能、風扇自動與手動開啟功能;遠程端Web服務器模塊主要實現用戶登錄與瀏覽功能、溫濕度數據采集與分析功能，報警信息收集與存儲功能和查詢歷史信息功能。

（一）溫濕度監測與顯示功能

實時監測機柜內部的溫濕度，并將采集的信息顯示至液晶屏上，方便運維人員對設備的檢查，并且可以將巡檢時的測量溫度與顯示數據進行對比，檢查是否存在誤差。

（二）風扇自動與手動開啟功能

當機柜內部溫度超過30攝氏度時，機柜內部的風扇自動開啟進行散熱;如果不能正常開啟，則發送報警信息，運維人員可以在遠程智能監控平臺進行手動開啟;若兩種操作都不能實現，說明風扇發生故障，提醒運維人員及時到現場查看進行維修與更換。

（三）用戶登錄與瀏覽功能

運維人員通過本系統的遠程智能監控平臺可以實時監測到各個機柜的溫濕度信息，同時還可以對各風扇的工作模式及工作狀態進行控制，相比于傳統在現場對機柜進行逐個開柜檢查而言，不僅操作簡單、方便，還大大提升管理效率。

（四）溫濕度數據分析與報警功能

將采集的溫濕度信息通過數據處理，發送至主站端服務器上，運維人員通過登錄平臺查看實時的溫濕度曲線，并且設定溫度和濕度的閾值，一旦檢測到的數值超出設定范圍，就會向平臺發送報警。

（五）查詢歷史信息功能

將接收的溫濕度數據與報警信息存儲在數據庫中，運維人員可以查詢歷史溫濕度和報警記錄，并對查詢結果進行統計，方便運維人員對機柜運行情況的數據進行保存和分析，實現對站端機柜溫濕度的集中在線管理。

四、總結與展望

在推動發展融合，加快推進泛在電力物聯網建設的當下，根據實際情況出發，通過對機柜內部智能溫控系統的設計與研究，減少溫度對機柜內部設備穩定運行的影響，降低由各類IT設備熱故障而引發的事故率，從而保障電力系統安全運營。同時，利用智能監控平臺，實時獲知溫濕度數據與報警信息，便于運維檢修人員迅速組織搶修、消缺，有效提高工作效率。

考慮到站端機柜所處的環境惡劣，系統在軟硬件方面針對抗干擾設計有待完善。另外，隨著“互聯網+”的高速發展，以及“大數據”、“云計算”時代的到來，云平臺的使用成為一種趨勢。對云平臺的使用可以有效的提高數據存儲的容量，使系統的業務量增加，提高系統性能。因此，如何將本系統遷移至云平臺上值得進一步研究。

參考文獻

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