基于小米智能家居平台的无人机房环境监控系统改造

葛敏波

（宁波广播电视集团，浙江 宁波 315036）

0 引 言

随着科学技术的发展及调频广播发射技术的进步，无人机房运行模式已经悄然成为偏远地区及高山地区机房的一种必然趋势。在无线覆盖的技术体系当中，高海拔可以提升覆盖效果，但是受到高山地形、气候环境及运营成本等客观条件的限制，高山发射机房往往只能采用无人机房运行模式。高山发射机房设备的可靠性和机房环境的安全性是保证无人机房能够确保安全播出的重要依仗。因此，对机房设备和机房环境的远程监测，成为机房技术系统必不可少的重要组成部分[1]。

无人发射机房一旦没有环境监控，则无法实时掌控设备运行情况，在设备发生故障的时候，不能第一时间发现故障，更加难以定位故障原因，特别是多处故障并发时必将无从下手。因此，环境监控的缺失直接影响维护支撑手段的质量。同时，无人机房一般都处于高山或者偏远地区，道路狭窄崎岖，交通不便，特别是遇到雨雪天气，对上山工作的维护人员人身安全造成相当大的隐患[2-5]。因此，通过环境监测系统判断到场运维的必要性也显得尤为重要，能够规避一些非必要运维场景，减轻运维压力，也能帮助明确运维事件的紧急程度，确保对关键事件的及时响应，提升安全播出的质量和可靠性。

1 传统环境监测系统的建设现状

传统的环境监测系统由三部分组成，即机房的前端采集和传感装置及处理系统、后台数据存储系统、监控集中显示及查询告警系统。这些系统配置又分为软件产品和硬件产品两部分，软件产品包括中心数据库，采集软件，客户端软件，查询或报表软件等；硬件产品包括各类传感器、数据对接设备、中心服务器以及PC 客户端等，视频监控还需要另外配置中心视频存储服务器等。除了软硬件的高要求外，传统环境监测系统的安装部署也是一大难题，复杂的硬件连接、布线造成整个系统在真实落地的阶段需要安装人员具有很强的动手能力，需要对系统的架构有着清晰的认知，还要能够对复杂专业的后台软件和数据库进行配置，这往往无法通过台站本身的技术团队来独立完成。这些施工过程中产生的人力消耗、安装辅材也带来了整体系统成本上的增加，提高了系统的实际落地费用，特别是在中小规模的系统建设当中，这部分费用所占的比例较大。

在功能模块方面，传统环境监控系统的告警模式一般仅有声光告警，只能在PC 客户端上查看，如果需要增加手机端的环境数据和状态查询、告警查询，则需要另外进行相匹配的手机软件的开发，再次增加系统开发的成本[6-8]。

2 用智能家居平台构建无人机房环境监控系统的可行性分析

相较于传统专业环境监测系统搭建的高难度和昂贵的造价，随着近年来智能家居平台的不断发展进步，利用智能家居平台的高灵活性、高性价比、强大功能来构建无人机房环境监测系统，也是一个不错的选择[9-11]。经过筛选比较，米家智能家居平台拥有丰富的产品线，在智能家居产品的市场占有率处于第一位，品牌口碑良，自带高效系统，产品实际功能丰富实用、配套齐全，属于市场上高性价比产品的第一梯队，因此，本文选择米家智能家居平台作为改造无人机房环境监测系统的技术平台。

2.1 智能家居产品标准统一、组合灵活

小米米家智能家居的产品高度集成，外形小巧，设计简单美观，自带配件，既方便了设备安装又省去了另外购买配件的麻烦，操作起也相当简易。小米米家生态采用封闭系统，设置了统一的准入机制和内部生态标准，系统内的生态链产品匹配度非常高。

智能家居平台内的设备通过WiFi、蓝牙以及ZigBee 等无线网络完成短距离通信，感知信息通过自组织联网实现信息传输[4]。这些物联网网络连接协议具有双向通信的功能，使安防报警等模块可以通过无线网络连接入智能家居平台中，无需复杂的布线，用一种相对简易的方式实现设备组网，实现“物与物”、“人与物”之间的信息交互，进而轻松实现家庭设备的智能化控制，彻底摆脱复杂布线和安装技术门槛带来的各种问题，而且由于没有复杂的布线，使智能家居的系统维护变得相当的简单，无需破坏墙面等设施就可以轻松完成安装与维护。

2.2 产品线丰富齐全、功能强大

小米米家智能家居丰富的产品设备涵盖了无人机房在安全、环境感知等方的面监控需求，可以通过产品设备的组合来满足实际应用场景的方方面面。在安全方面，通过人体传感器和门窗传感器的组合，可以有效实现对机房内是否有人或者异常物体入侵的感知，再由智能摄像机的机房画面捕捉，完成对入侵情况的判断。环境感知方面，通过天然气卫士、电子温湿度计、烟感卫士及水浸卫士等产品完成对起火、漏水、温湿度异常等情况的监测。

当触发环境监测设备时，通过在App上的设置，监控设备将产生一条告警，可以同时在手机、智能音箱、平板等多个终端上产生一条语音告警。由于米家智能家居系统的数据集中于云端，维护人员可以在手机App 中查看各项报警记录，还可以在多个终端上查看系统中所连接设备的实时状态，还可以通过多个终端对系统连接中的设备进行远程操控。得益于米家平台先进的技术应用场景，还可以通过语音交互、穿戴设备联动、语音转换文字等方式，大大提高环境监控系统的可用性。

2.3 云端架构带来的技术和成本优势

米家智能家居系统的数据存储与交互采用云服务器的方式，所有的设备统一交互于云端，各项产品设备通过WiFi 直接连接云端或者通过蓝牙、Zigbee连接智能网关，再通过网关连接网络，从而连接于云端[12-14]。硬件产品组成一套完整的闭环，所有设备数据都集中于云端，轻松实现智能设备互联。这样既可以让操作变得简单，又不需要另外配备物理服务器。云服务器相较传统服务器优势有以下几点。

（1）安全方面。云服务器具有极高的安全标准，具有高效的防御机制和自我保护功能。传统的物理服务器是自建机房，机器的故障率高。

（2）应用性能方面。云服务器可以根据实际情况快速获取性能需求，进行业务部署，如果后期还有业务增加，也可以跟进部署。传统物理服务器需要根据业务需求来增加实际设备，还要投入大量的人力和时间来完成设备的落地。

（3）节约成本。云服务器的特点是按需支付消费，可以避免浪费，降低综合成本。传统物理服务器从设备采购到应用部署，需要投入大量的人力和时间来完成设备的落地，综合成本太高。智能家居平台一般提供免费的基础云服务，已经满足日常使用需求，在费用方面的优势尤为显著。

（4）管理省心。云服务器可在远程管理平台进行操作管理，免去运维投入，解决了传统物理服务器需要多种运维人员处理不同业务的管理和运维难题。

2.4 智能家居产品具备高性价比

小米智能家居平台继承了小米一贯的性价比属性，性能和可靠性总体良好、满足使用需求。且依托于小米生态链的议价能力和规模效应，米家智能家居相应的产品能够在相对低的价格的情况下，实现不错的功能。从表1 可以看出，智能家居平台单体配件的价格优势明显，一般只是传统环境监控系统配件价格的3-6 折。

表1 智能家居与传统环境监测系统部分配件价格对比

就系统建设的整体成本而言，智能家居平台的优势更为明显。传统的环境监测系统在硬件搭建完成的情况下，配套软件系统的安装和调校开发也是系统运行的必要条件，配套的软件系统往往以各种方式计入项目成本，客户端系统、数据库和辅助软件的价格少则几千，多则几万，而智能家居方面这些软件的费用基本为0。

3 五狮山无人机房环境监测方案实例

五狮山机房位于海拔557 m 的五狮山山顶位置，是典型的高山无人值守机房。五狮山植被密集，春天环境潮湿，雨水较多，夏天台风，冬天冰冻，很容易造成进水、冰冻等自然灾害。所以在没有环境监测系统的情况下，技术维护人员无法在第一时间了解现场详细的情况，容易造成维修延误。另外，山间道路崎岖，行路困难，每次现场运维都是一次艰难的任务。如果有环境监测系统，技术维护人员可以第一时间发现异常，及时解决机房内异常情况，避免造成不必要的停播事故，也可正确判断是否需要到达现场运维，这样能够提高运维效率。

3.1 机房环境监测系统结构

五狮山机房环境监测系统结构如图1 所示。

图1 五狮山机房环境监测系统结构图

从系统结构图可以看到，系统分为内外网络，内网以WiFi 网络为基础，挂载了摄像头、水浸、门窗、温湿度等传感报警装置；外网则以4G 网络为核心，通过4G 信号放大器连接外网传输。该系统实现了对于安防、人员入侵、水浸、火灾等各种异常状态的监测功能，还具有远程摄像头和照明控制功能，使维护人员可以全面掌握机房环境和运行状态。机房内还额外配置了一台不间断电源（Uninterrupted Power Supply，UPS），所有环境监测设备都连于其上，在断电的情况下可以保障4 个小时的供电，减少因为断电或者电力异常等情况造成的停播。

3.2 环境监测设备的实际安装

客户端部分，在本地无人机房与远端值班处各配备了一台小爱智能音箱，通过互联网与系统内设备进行交互。当五狮山机房内发生异常，小爱音箱会立即产生一条告警记录，可以根据需求设置告警声音长短及报警方式，并通过智能音箱界面对系统内的设备进行远程操控。除了传统触摸屏操作以外，还能用语言唤醒智能音箱查看告警状态。两地智能音箱支持视频通话，所有告警和操作均可通过手机端App 进行同步操作，并直接与智能音箱进行跨硬件音视频交流，很好地拓展了技术运维的应用场景。环境监测设备的实际安装如图2 所示。

图2 环境监测设备的实际安装

4 结 语

通过智能家居平台实现无人机房的环境监控，不仅安装快捷方便，而且在设备本身价格就较其他品牌产品便宜的情况下，又省去了配备服务器主机和安装等额外费用，相较于传统环境监控系统，只用了五分之一的价格就完成了整个环境监测系统的搭建。在具备多种环境监测功能的基础上，本文所述的系统具有各种渠道的告警提醒功能。智能家居平台环境监控系统还额外实现了智能交互、语音唤醒识别以及多终端通话等功能，虽然也存在诸如设备可靠性一般、数据二次开发困难等短板，但是依然不失为一种优秀的智能化环境监测解决方案。