基于单片机的机房运行环境数值联网监测方法

甘立成

(广西交通投资集团柳州高速公路运营有限公司，广西 柳州 545005)

0 引言

根据高速公路运营管理需要，目前广西高速公路基本采用集中监控的模式。监控室设置在中心站，同时监控管理附近若干收费小站。小站设备机房为无人值守状态，如何通过网络实现监控室对各管辖设备机房运行环境数值进行实时有效监测，随时掌握各机房设备运行环境状况，是高速公路机电管理人员比较关心的问题。

本文通过对实际情况分析并编程测试，开发一套基于单片机的机房运行环境数值联网监测系统，实现对温湿度等机房运行环境数值的联网监测功能。

1 系统结构

高速公路各收费站机房设备24 h运行，集中监控室通过二级视频监控系统查看各远程机房内视频情况，但无法掌握室内温度、湿度及烟雾浓度等运行环境数值的实时数据。根据对现场实际情况分析，本文以监测温湿度为例，设计一套机房运行环境数值联网监测系统，由数据检测终端、数据采集上传软件及数值监测显示网站三个功能模块加中心数据库构成，系统结构如图1所示。监控室现场放置数据检测终端，上位机运行数据采集上传软件来采集下位机(采集终端)数据并通过网络上传到中心数据库保存。监控室通过数据监测网站实时查看各管辖机房的温湿度数据，达到集中监测各管辖收费站机房温湿度等环境数值的目的。

图1 系统结构图

2 数据检测终端

数据检测终端采用单片机系统进行设计，采用C51语言编程，数据检测终端放置在机房，与管理计算机(上位机)串口连接，实现24 h数据检测并发送至上位机串口。单片机具有功能强大、安全性能高、稳定性强、体积较小、经济性较好等特点，可广泛应用于多种测控领域。采用单片机来进行温度与湿度测控具有测量精度高、灵活性强、使用方便等特点，而且还可大幅度降低能耗。采集终端主要有STC89C52RC芯片、DHT11数字温湿度传感器和LCD液晶模块等元器件构成，数据检测终端电路图见图2。STC89C52RC是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，使用经典的MCS-51内核，具有8K字节系统可编程Flash存储器。DHT11是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，产品具有可靠性高、响应快、抗干扰能力强、性价比极高等优点。

图2 采集终端电路图

数据检测终端通过DHT11检测温湿度数值并把结果实时显示在LCD1602液晶模块，如数据超出设定的温湿度范围则驱动蜂鸣器发出告警声音。数据检测终端通过4针串口线接到上位机串口，把当前数据实时上传到上位机数据采集软件。

3 数据采集上传软件

数据采集上传软件采用Delphi语言设计，软件运行于机房管理计算机(上位机)，界面如图3所示。系统24 h实时监听指定串口，接收串口数据并实时显示当前温湿度。软件通过ODBC数据源连接远程数据库，根据设定的时间间隔及入库规则，定时从待上传列表中读取数值，经拆分处理后把合适数据通过网络保存至集中监控室远程数据库，供监测网站读取调用。

图3 数据采集软件示例图

4 数据库

考虑到本系统数据库结构比较简单、并发访问量小等因素，所以采用Mysql数据库管理系统软件存储数据。MySQL是最流行的关系型数据库管理系统之一，MySQL所使用的SQL语言是用于访问数据库的最常用标准化语言。由于其体积小、跨平台、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点，在WEB应用方面，MySQL被广泛应用于网站数据库使用。

本系统设置StationInfo和CheckData两个数据表，分别存储机房站点信息和机房采集数据信息，供各机房的数据采集软件和集中监控室数据监测网站访问操作。StationInfo数据表用来保存机房的基本参数数据，表结构如图4所示，包括机房所在收费站代码、站名、温湿度上下限值及网站显示位置坐标等字段。CheckData数据表用来保存机房运行环境数值的监测数据，数据表结构如图5所示，包括机房所在记录ID、收费站代码、检测日期时间及温湿度值等字段。

图4 StationInfo数据表结构示意图

图5 CheckData数据表结构示意图

5 数值监测显示网站

为配合MySQL数据库使用，数值监测显示网站采用PHP编程语言编写，Web服务器软件采用Apache服务器软件。Apache可以运行在几乎所有广泛使用的计算机平台上，由于其跨平台和安全性被广泛使用，是最流行的Web服务器端软件之一。Apache的特点是简单、速度快、性能稳定，并可做代理服务器来使用。PHP是一种通用开源脚本语言，语法吸收了C、Java和Perl的特点，利于学习，使用广泛，主要适用于Web开发领域，PHP支持几乎所有流行的数据库以及操作系统。

机房运行环境数值监测显示网站主页定时查询读取数据库中机房运行环境数值的检测数据，实时显示各机房最新检测数值，通过与设定值对比分析，给出相应提示。如采集超时、温度过高/低、湿度过高/低等，内容闪烁或声音提醒操作人员注意，然后及时通知维护人员对告警机房进行检查。

6 结语

现场数据检测终端24 h监测采样，数据采集上传软件定时采集现场检测终端的数值并上传至中心数据库，监控室运行环境数值监测网站实时查询监测最新数值，通过三个功能模块的配合使用，集中监控室能实时掌握各管辖收费站机房运行环境数据。由于系统采用B/S结构进行开发部署，网络内各联网电脑都可以通过Web浏览器访问监测网站，轻松实现多用户联网监测各机房运行环境数值。

另外，根据单片机易扩展特性，现场数据检测终端还可以增加烟雾浓度检测、红外检测、电源检测等功能。联网计算机可通过访问网站系统实时监测更多现场有用数据，方便管理者实时掌控各机房运行环境各种数值，快速作出判断并采取相关措施。

[1]郭天祥.新概念51单片机C语言教程：入门、提高、开发、拓展全攻略[M].北京：电子工业出版社，2009.