基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

趙文丹

（廣西南寧吳圩國(guó)際機(jī)場(chǎng)航空信息部，廣西 南寧 530048）

0 引 言

傳統(tǒng)的機(jī)房環(huán)境監(jiān)控信息系統(tǒng)中，通常需要以在線集約監(jiān)控模式管理為標(biāo)準(zhǔn)，從實(shí)際的監(jiān)控模式管理入手，深入化地評(píng)估造價(jià)、費(fèi)用、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及可靠性等內(nèi)容。按照實(shí)際可靠化管理的要求，為了改善無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)房環(huán)境的有效評(píng)估，需要結(jié)合無(wú)線傳感器的機(jī)房環(huán)境水平，采用系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用監(jiān)控分析標(biāo)準(zhǔn)，提出符合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)施方案。

1 無(wú)線傳感器的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

按照無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)規(guī)范要求，以低功耗的無(wú)線電通信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用集成電路、嵌入式計(jì)算機(jī)以及微型傳感器技術(shù)等實(shí)現(xiàn)多微型無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的通信系統(tǒng)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中更加重視對(duì)傳感器模塊和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)技術(shù)的評(píng)估，對(duì)于低功耗、微型芯片、專(zhuān)用電路以及微型傳感器等需要采用不同的傳感器節(jié)點(diǎn)評(píng)估方式，從電源模塊、無(wú)線模塊及傳感模塊等入手獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)信息。按照模塊對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容確定可存儲(chǔ)的處理要求[1]。無(wú)線模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互利用，電源模塊通過(guò)評(píng)估不同傳感器數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)，利用無(wú)線傳感器設(shè)備實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)實(shí)際環(huán)境的感知評(píng)估。通過(guò)無(wú)線信息處理輸送技術(shù)，用戶可以快速地掌握各項(xiàng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息內(nèi)容。通過(guò)傳感器真實(shí)準(zhǔn)確地傳輸使用，不存在布放線路的各類(lèi)問(wèn)題，操作安裝方便，后期維護(hù)簡(jiǎn)單有效[2]。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)示意如圖1所示。

圖1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)示意圖

2 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的操作

無(wú)線傳感器的機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中需要明確硬件設(shè)備的選定標(biāo)準(zhǔn)，從工作站、網(wǎng)關(guān)、接收機(jī)、監(jiān)測(cè)機(jī)以及無(wú)線監(jiān)測(cè)點(diǎn)多個(gè)方面入手，確定軟件設(shè)計(jì)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，構(gòu)建總體架構(gòu)部署要求[3]。按照無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的環(huán)境系統(tǒng)，分別評(píng)定系統(tǒng)中的硬件和軟件設(shè)備，確定系統(tǒng)總體的環(huán)境和空間內(nèi)容，結(jié)合無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)端的系統(tǒng)操作要求提出重點(diǎn)操作監(jiān)控的要點(diǎn)[4]。系統(tǒng)方案如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)方案圖

2.1 總體架構(gòu)的操作

無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)機(jī)房環(huán)境監(jiān)控評(píng)估中，需要按照實(shí)際有效使用的操作要求分析確定傳感器中存在的問(wèn)題，根據(jù)機(jī)房的實(shí)際設(shè)計(jì)和應(yīng)用方式確定總體方案和設(shè)計(jì)流程。無(wú)線傳感器分為上層管理軟件、無(wú)線子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳感器。子系統(tǒng)是無(wú)線傳感的終端群，通過(guò)動(dòng)態(tài)化協(xié)同作用組織實(shí)現(xiàn)計(jì)算，且對(duì)于不同的節(jié)點(diǎn)需要根據(jù)傳感器的類(lèi)型評(píng)定處理。上層軟件主要是通過(guò)分析和存儲(chǔ)評(píng)估傳感器的收集信息為客戶提供全視角的監(jiān)控畫(huà)面。通過(guò)連接端子系統(tǒng)的管理評(píng)估，利用Sink節(jié)點(diǎn)與基站進(jìn)行連通，將各項(xiàng)數(shù)據(jù)落實(shí)到節(jié)點(diǎn)上，經(jīng)過(guò)匯集后通過(guò)基站最終傳輸向監(jiān)控主機(jī)[5]。

2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)施的設(shè)計(jì)選擇

機(jī)房系統(tǒng)環(huán)境感知設(shè)計(jì)中，需要按照實(shí)際設(shè)計(jì)處理的規(guī)范要求，結(jié)合MCU單片機(jī)的使用嵌入評(píng)估方式，通過(guò)單元化的低值能耗和短距離通信元件操作方式以及數(shù)據(jù)交互方法實(shí)現(xiàn)協(xié)議化的交換評(píng)估。按照傳感器數(shù)據(jù)類(lèi)型對(duì)檢測(cè)的對(duì)象信息進(jìn)行測(cè)定，調(diào)整傳感器中的功能模塊信息內(nèi)容。通過(guò)溫度傳感器、數(shù)據(jù)煙霧傳感器、濕度傳感器、強(qiáng)光傳輸傳感器以及浸水傳感器等獲取系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的硬件選擇配置標(biāo)準(zhǔn)[6]。

按照無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容評(píng)估溫度傳感器、濕度傳感器、光強(qiáng)度傳感器以及煙霧傳感器等信息內(nèi)容，確定相關(guān)硬件控制端的目標(biāo)要求。按照不同的參數(shù)內(nèi)容，結(jié)合數(shù)據(jù)處理規(guī)范要求，優(yōu)化微控制實(shí)現(xiàn)操作流程。采取低功耗COMS管操作工藝生產(chǎn)加工方式，對(duì)整個(gè)微型數(shù)據(jù)端口器進(jìn)行操作。明確功能規(guī)范操作要求，依據(jù)控制端的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理評(píng)估，確定路由協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和同步定位功能要求。結(jié)合任務(wù)管理、數(shù)據(jù)傳輸以責(zé)任劃定標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行匯總評(píng)估，實(shí)施分節(jié)點(diǎn)匯總方式的無(wú)線通信操作。通過(guò)射頻模塊數(shù)據(jù)的選用分析，確定企業(yè)生產(chǎn)加工的低功耗和短距離無(wú)線通信內(nèi)容。此外，按照MAC、PHY協(xié)議層的規(guī)范要求確定工作射頻端標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合節(jié)點(diǎn)內(nèi)的堿性電池組合方式確定最終的硬件選配方案[7]。

2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)施的設(shè)計(jì)選擇

2.3.1 機(jī)房無(wú)線數(shù)據(jù)監(jiān)控傳感設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)中包含機(jī)房監(jiān)控的傳感器網(wǎng)絡(luò)評(píng)估和設(shè)計(jì)，結(jié)合無(wú)線傳感器的設(shè)計(jì)要素、網(wǎng)關(guān)軟件的設(shè)計(jì)以及管理層的軟件設(shè)計(jì)等調(diào)整無(wú)線傳感器中的設(shè)計(jì)規(guī)范，通過(guò)單獨(dú)傳感器的節(jié)點(diǎn)評(píng)估，采用動(dòng)態(tài)化無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式獲取網(wǎng)絡(luò)同步的工作內(nèi)容。按照無(wú)線通信的標(biāo)準(zhǔn)距離要求，判斷其中的局限性。按照實(shí)際設(shè)計(jì)規(guī)范需求，結(jié)合相關(guān)的技術(shù)和協(xié)議，確定傳感器節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)實(shí)現(xiàn)操作。按照無(wú)線傳感器的網(wǎng)絡(luò)端口，結(jié)合相鄰的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)評(píng)估測(cè)定。無(wú)線傳感器數(shù)據(jù)軟件設(shè)計(jì)中，傳感器中的硬件需要按照具體的正常運(yùn)行要求，結(jié)合相關(guān)的嵌入軟件操作得以共同實(shí)現(xiàn)。

無(wú)線傳感器的端口嵌入軟件中包含數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)運(yùn)算分析處理模塊、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊以及數(shù)據(jù)能源管理模塊幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。其中，數(shù)據(jù)采集模塊在傳感器實(shí)際驅(qū)動(dòng)程序過(guò)程中對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行視頻系統(tǒng)監(jiān)控評(píng)估校正，經(jīng)過(guò)校正后評(píng)估數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域。按照數(shù)據(jù)預(yù)期處理的要求，在模塊上實(shí)現(xiàn)傳感采集數(shù)據(jù)的處理優(yōu)化，充分降低數(shù)據(jù)的傳輸量水平。從傳輸線路方式入手，分析其中存在的瓶頸問(wèn)題。數(shù)據(jù)收發(fā)模塊中，為了實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收操作管理，需要結(jié)合能源管理的模塊操作要求，采用節(jié)能和低功耗設(shè)計(jì)操作方式。按照計(jì)算機(jī)無(wú)線傳感器的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)定處理標(biāo)準(zhǔn)，制定合理的用戶需求操作方案對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行展示評(píng)估，提出符合系統(tǒng)軟件設(shè)施設(shè)計(jì)的選配方案[8]。

2.3.2 無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的軟件設(shè)計(jì)評(píng)估

與計(jì)算機(jī)操作類(lèi)似，無(wú)線傳感器是通過(guò)節(jié)點(diǎn)的操作數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)評(píng)估，確定實(shí)際嵌入式的系統(tǒng)軟件要點(diǎn)內(nèi)容。在無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)評(píng)估中需要明確數(shù)據(jù)采集的信息模塊內(nèi)容，通過(guò)A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和校正，對(duì)校正的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)設(shè)存儲(chǔ)評(píng)估，確定區(qū)域范圍內(nèi)的操作規(guī)范要求。按照數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊對(duì)傳感器采集數(shù)據(jù)進(jìn)行初步評(píng)估處理，通過(guò)減少數(shù)據(jù)傳輸量減少傳輸線路的瓶頸量，提升數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊的應(yīng)用水平。數(shù)據(jù)收發(fā)操作模塊分析中需要按照預(yù)處理的傳感器數(shù)據(jù)傳輸操作方式調(diào)整數(shù)據(jù)接收端的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，按照實(shí)際程序控制端口的無(wú)線接收標(biāo)準(zhǔn)要求調(diào)整發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送狀態(tài)，按照程序控制端口庫(kù)的無(wú)線模塊內(nèi)容，通過(guò)接收、發(fā)送以及數(shù)據(jù)評(píng)估等實(shí)現(xiàn)打包設(shè)計(jì)，確定數(shù)據(jù)幀格式內(nèi)容。通過(guò)數(shù)據(jù)接收后，按照數(shù)據(jù)幀的格式進(jìn)行解包，確定后續(xù)的處理規(guī)范要求[9]。

2.3.3 能源化模塊的管理

按照節(jié)能低功耗評(píng)估設(shè)計(jì)規(guī)范要求，充分利用軟件無(wú)線控制端口模塊，在沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸?shù)臈l件下對(duì)無(wú)線模塊進(jìn)行IDLE工作狀態(tài)的評(píng)定。能源管理模塊分析中需要充分考慮微處理的工作流程，調(diào)控管理數(shù)據(jù)處理收發(fā)不及時(shí)和微處理休眠的情況進(jìn)行。

2.3.4 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

按照無(wú)線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求，通過(guò)傳感器與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信端口獲取開(kāi)源的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸操作系統(tǒng)。按照程序改進(jìn)思路，結(jié)合網(wǎng)關(guān)嵌入形式的軟件操作規(guī)范要求，改進(jìn)節(jié)點(diǎn)與基站之間的串口連接方式，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的部署。例如，制定合理的監(jiān)控測(cè)試范圍，結(jié)合覆蓋的不提供位置和物理樓層建設(shè)要求，需要設(shè)定每一層樓的位置，確定計(jì)算機(jī)基站的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)要求。通過(guò)對(duì)每一樓層的計(jì)算機(jī)基站數(shù)據(jù)評(píng)估，匯集采集數(shù)據(jù)內(nèi)容。按照系統(tǒng)配置的開(kāi)放協(xié)議和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)端口對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行基站數(shù)據(jù)的評(píng)估。結(jié)合各個(gè)樓層的網(wǎng)關(guān)接口節(jié)點(diǎn)，分析節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)的通道，按照以太網(wǎng)數(shù)據(jù)內(nèi)容，匯聚采集數(shù)據(jù)。通過(guò)以太網(wǎng)端口實(shí)現(xiàn)不同樓層基站之間的連接，減少系統(tǒng)部署中的難點(diǎn)內(nèi)容，降低系統(tǒng)成本量[10]。

2.3.5 上層管理軟件設(shè)計(jì)

為了獲取完整的機(jī)房數(shù)據(jù)，無(wú)線傳感器需要在計(jì)算機(jī)服務(wù)器端進(jìn)行上層管理軟件的應(yīng)用。從本系統(tǒng)操作規(guī)范入手，結(jié)合上層管理軟件的C/S模式層，對(duì)傳感器數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)端口進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，構(gòu)建用戶數(shù)據(jù)表現(xiàn)規(guī)范要素點(diǎn)。在監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)軟件應(yīng)用操作中，跟蹤管理傳感器網(wǎng)絡(luò)端口的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，充分利用上層軟件后期的傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容，分析監(jiān)控中的異常數(shù)據(jù)情況，并通過(guò)上層管理軟件的光電、聲音以及短信等方式進(jìn)行報(bào)警反饋。

3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳感器的機(jī)房監(jiān)控操作管理中，是以給定的系統(tǒng)操作實(shí)現(xiàn)方式，通過(guò)系統(tǒng)單位的功能應(yīng)用，結(jié)合無(wú)線布放線路的規(guī)范要求，確定覆蓋機(jī)房環(huán)境的實(shí)時(shí)操作標(biāo)準(zhǔn)，明確實(shí)際準(zhǔn)確的監(jiān)控流程，優(yōu)化工作效率，降低工作量水平，達(dá)到對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的綜合推廣與應(yīng)用。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展將符合未來(lái)功能建設(shè)的發(fā)展需求，重視綜合化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局，結(jié)合無(wú)線傳感器的軟件和硬件布局設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，分析實(shí)際的機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)評(píng)估方案，優(yōu)化系統(tǒng)操作配置的管理實(shí)施辦法，重視落實(shí)操作流程和技術(shù)融合水平，滿足無(wú)線傳感線路監(jiān)控系統(tǒng)評(píng)估的發(fā)展[11]。

4 結(jié) 論

隨著現(xiàn)代社會(huì)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在各行業(yè)領(lǐng)域上得到廣泛的應(yīng)用。通過(guò)系統(tǒng)機(jī)房的操作應(yīng)用，充分利用無(wú)線傳感器部署方便和施工快速的優(yōu)勢(shì)，及時(shí)處理布線中不美觀、無(wú)法到達(dá)以及耗時(shí)等問(wèn)題。按照符合實(shí)際規(guī)范要求的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，明確機(jī)房監(jiān)控管理的應(yīng)用方式，不斷優(yōu)化系統(tǒng)軟件和硬件的優(yōu)化管理水平，以更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房環(huán)境的合理監(jiān)控評(píng)估管理。此外，從監(jiān)控中獲取可靠機(jī)制，有效保證水平應(yīng)用，降低能耗，建設(shè)綠色機(jī)房。