基于以太网的分布式气象网络机房温度监控系统

杨芳　吴大中　殷志远

摘要：针对各级气象台站网络中心机房的现状，设计一个基于以太网的分布式机房温度监控系统。通过该系统，相关管理人员可在远程实时监测机房内设备运行的环境温度；当机房环境温度出现异常时，该系统自动发出警报，提醒值班人员进行及时处理，有效降低了由于温度异常造成的安全隐患，为气象信息系统和机房的安全稳定运行提供了强有力的保障。

关键词：环境温度；网络中心机房；以太网；分布式；远程监测

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）22-0159-02

Abstract： In view of the current situation of the network center room in Meteorological station at all levels ， design a distributed temperature measuring system based on ethernet。 Through this system， the relevant manager can monitor the live environment temperature of the engine room； When the environment temperature abnormal，the system automatically alerts and reminds the manager to process timely； effectively reduces the security risks caused by temperature anomaly， provides a powerful measure for the safety of the meteorological information system and engine room。

Key words：environment temperature ； engine room of network center； Ethernet； distributed； remote monitoring

随着气象事业现代化建设的快速发展，我省气象通信、数据交换、办公业务等都实现了高效宽带专网传输，各级气象部门都建成了不同规模的气象信息网络机房，机房内的各类通信设备的正常运转是保障我省各类气象信息系统安全、稳定、高效的前提。因此，对气象信息网络机房加强监控和管理，是保障各级部门机房正常运行的核心工作之一。

1 气象信息网络机房现状

1） 机房内通信设备长期不间断运行所产生大量热量使得机房内温度升高，当环境温度超过某一界限时，相关设备的稳定性以及使用寿命都将受到影响；部分单位机房分布广泛，且距离较远，采取值班人员巡查制，这种模式不仅耗费了大量的人力物力，而且不能准确、实时地监测到机房环境温度；

2） 部分机房内主要使用普通空调来调節温度；空调的使用除带来电能的极大消耗外，长期不间断运行会造成其制冷能力下降，降低其使用寿命，维修更换空调也需要更多时间和资金投入[1]。

在此，提出一种便于安装且无需重新布线、基于现有以太网的分布式机房温度监控系统，旨在对机房（及弱电井）内的环境温度进行自动检测，并能及时告警，以期在降低值班人员工作强度的同时，减少机房内空调的电能损耗，保障机房安全稳定运行，也可达到降低成本与可持续发展的目的。

2 系统总体方案

本系统根据功能划分为单元温度测控节点、远端监控终端两部分；每个单元温度测控节点由单片机、温度传感器、继电器等组成；通过RS232转TCP/lP协议转换器接入气象局域网。分布式控制系统（Distributed Control Syste，DCS），是利用计算机技术对生产过程进行分散控制、集中监视操作结合的一种控制技术；分布在不同地理位置的单元温度测控节点负责读取传感器数据并将数据通过以太网发送至远端监控终端；监控终端接收到温度数据后，对数据进行分析和显示，若超出用户设置的阈值，则通过报警（语音或短信）及时通知值班人员赶赴现场进行处理。系统结构框图，见下图1。

3 硬件设计

3.1 STC89C52单片机

STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，具有经典MCS-51内核，其主要特点有：8kb可编程Flash存储器、512B RAM数据存储器，32位I/O口和内置4KB EPROM，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，全双工串行口；掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机工作停止，直到下个中断或硬件复位为止；最高运行频率35MHZ，作为一个性价比较高的MCU[2]，为众多嵌入式控制应用系统提供有效的解决方案。

3.2 温度检测单元

本设计中的温度检测元件选用的是硬件开销低，精度高的DS18B20 数字温度传感器；DS18B20是由Dallas公司生产，是一种单总线智能温度传感器，将温度感测、数据存储、A/D转换等功能集成于一体[3]，其电压范围为+3.5-+5.5V，测温范围为-55℃-125℃；采用独特的“一线总线”接口方式通信，直接输出数字温度信号，同时可以传送CRC校验码。

3.3 单元温度测控节点通信模块

STC89C52内部已集成通信接口，扩展一片MAX232芯片将输出信号转换成RS-232协议规定的电平标准；单片机可通过RS232标准总线与计算机连接下载（更新）程序。系统采用RS232转TCP/IP协议转换器，可提供RS232接口到以太网口的数据传输，将串口通信转化为网络通信，实现串口设备和以太网的连接。

4 软件设计

4.2 串口和通信模块设计

单片机与RS232转TCP/IP协议转换器通过RS232接口通信，采用中断方式进行；单片机在初始化时，先通过串口对每个RS232转TCP/IP协议转换器进行初始化操作，需设定该协议转换器IP地址及掩码、网关、远端服务器IP地址、端口号等；单片机每隔一段时间将采集到的数据按照通信协议打包后通过串口发给协议转换器[5]，再通过协议转换器的以太网口接入至气象局内网，完成将采集到的数据发送至远端监控终端的通信过程。

4.3 上位机软件设计

上位机软件基于windows操作系统下，采用C#语言开发。上位机监控软件带有的winsock接口能实时侦听各个单元温度测控节点传来的温度信号，将温度数值在显示界面上进行实时更新；并与用户事先设置的阈值进行比较，当机房环境温度出现异常时，系统会自动播放声音文件，告知机房值班人员及时进行处理。

5 结语

基于以太网的分布式气象网络机房温度监控系统的建设，作为对当前机房温度监测手段的补充，使值班人员在办公室便能获取到机房内的环境温度信息，在降低值班人员工作强度的同时，能及时避免机房设备因环境温度过高而过早出现老化，减少设备故障率以及机房内空调的电能损耗，保障机房安全稳定运行。此系统可广泛应用于雷达机房、档案及库房的温度监控。

参考文献：

[1] 谢伟，杨斌.基于物联网的机房节能测控系统设计[J].技术与市场，2011，18（7）： 30-32.

[2] 张学峰，陈瑾，翟从鸿，等. 基于51单片机和PDIUSB12的USB接口设计[J].微型机与应用，2015，34（6）：16-18.

[3] 文春明，覃晓，黄开连，等.智能温控系统的设计[J].微型机与应用，2015，34（5）：85-87.

[4] 吕建波.基于单总线数字温度传感器DS18B20的测温系统设计[J].现代电子技术，2012，35（19）：117-119.

[5] 陈劲松，徐学群.基于以太网的医院病人体温远程自动检测系统设计[J].现代电子技术，2011，34（15）：60-62.