李貴臻

【摘要】設(shè)計了一種基于TC35I和PIC16F877的信息機房環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。本設(shè)計以單片機來完成機房內(nèi)的各種重要環(huán)境參數(shù)的采集，經(jīng)過分析、判斷、處理后，以串口方式將信息傳輸給GSM芯片，由其以短信方式發(fā)送給管理人員，實現(xiàn)了無人值守機房的環(huán)境監(jiān)測。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境參數(shù)TC35I PIC16F7877無人值守【中圖分類號】TN195

一、引言

信息機房是不僅信息化建設(shè)的中樞神經(jīng)，同時也是各種精密電子設(shè)備的集中地，是單位資產(chǎn)的重要組成部分。信息機房內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備，如服務(wù)器、交換器、路由器等設(shè)備通常被要求處于全年24小時不間斷運行，如果由于電力和環(huán)境的問題導(dǎo)致停機，無疑是重大的生產(chǎn)事故[1]，這就使得對信息機房的電力供應(yīng)、室內(nèi)溫（濕）度、人員準(zhǔn)入都有苛刻的要求。所以對信息機房環(huán)境的實時監(jiān)控是保證無人值守機房安全運行的重要手段。

目前，對機房環(huán)境的監(jiān)測大多是基于總線技術(shù)和工業(yè)計算機來實現(xiàn)的，利用這種方式實現(xiàn)的系統(tǒng)，通常較為龐大而復(fù)雜，而且存在諸如建設(shè)和維護成本高的問題。針對上述問題，本文提出利用單片機和GSM芯片來實現(xiàn)對機房環(huán)境的實時監(jiān)控。

二、系統(tǒng)方案

本系統(tǒng)主要由信號采集與處理模塊和信息發(fā)送模塊組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)通過各種傳感器和限位開關(guān)對機房供電、室內(nèi)溫度、漏水監(jiān)測、門禁監(jiān)測等信號進行采集，然后經(jīng)信號調(diào)理電路作相應(yīng)的變換后送單片機，單片機負責(zé)對各種現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)作運算處理，經(jīng)過處理的各種信號由MAX232傳送給GSM模塊，GSM模塊通過GPRS網(wǎng)絡(luò)以短信的方式發(fā)送到管理員手機，提示其作相應(yīng)的操作，以維護機房安全運行。當(dāng)然，本系統(tǒng)是通過UPS供電的，這樣保證了即使在機房供電中斷后相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，本系統(tǒng)仍然處于工作狀態(tài)。

三、硬件設(shè)計

由系統(tǒng)的框圖可以知道，本系統(tǒng)從硬件結(jié)構(gòu)上來分，主要包括兩部分，即信號采集板和信息發(fā)送板。信號采集板負責(zé)采集現(xiàn)場各種信號，經(jīng)過單片機處理后，送給信息發(fā)送板，由其負責(zé)發(fā)送相應(yīng)的信息給管理員。為了使系統(tǒng)使用更加靈活，二者之間使用串口線連接，這樣即保證了相對的獨立性，也使維護更加方便。

3.1傳感器電路設(shè)計

傳感器電路設(shè)計是本系統(tǒng)設(shè)計的重點，其中模擬量采集包括機房內(nèi)溫度采集，市電供電電流采集電路，開關(guān)量采集包括漏水監(jiān)測和門禁監(jiān)測，現(xiàn)就具體電路和元件選型作一介紹。

3.1.1溫度采集

溫度采集采用PT100加AD7705來實現(xiàn)。PT100是具有高可靠性的溫度傳感器，穩(wěn)定性好，在0℃時電阻為100歐姆，測量溫度在0--250℃直接具有良好的線性度，非常適合本系統(tǒng)的設(shè)計。AD7705的ADI公司推出的16位模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)化芯片，精度高，接口簡單，具體電路原理圖如圖2所示。

3.1.3漏水及門禁監(jiān)測

最近幾年由于機房漏水導(dǎo)致服務(wù)器和其他電子設(shè)備燒壞的事故時有發(fā)生，如果能及早的發(fā)現(xiàn)漏水，并采用相應(yīng)的措施將能大大的降低事故帶來的損失，所以對漏水的監(jiān)測是十分必要的。本設(shè)計選用Alder公司的成熟產(chǎn)品SD80，24V供電電源，輸出信號為+24V和0V電壓，當(dāng)輸出為+24V使表示無漏水，0V電壓則表示漏水，此信號經(jīng)光耦隔離后送單片機，以確定是否漏水。

門禁監(jiān)測則使用限位開關(guān)，同樣經(jīng)光耦隔離送單片機，可判斷門禁的狀態(tài)，由GSM芯片將門禁狀態(tài)并連同時間一起發(fā)送給管理員。

3.2單片機與GSM模塊

3.2.1單片機和時鐘電路

單片機的信號采集板的核心，是各種現(xiàn)場采集信號的處理單元，同時還要負責(zé)與信息發(fā)送板的通訊。同時由于本系統(tǒng)處于一個復(fù)雜的電磁環(huán)境下，所以也要求此單片機具有較強的抗干擾能力[2]。在本系統(tǒng)中選用Mircochip公司的8位高性能單片機PIC16F877，此款單片機具有豐富的片上資源和各類接口，非常適合本系統(tǒng)的使用。

時鐘電路可用來記錄每次事件發(fā)生的時間，電路原理如圖4所示，時鐘芯片DS1302與單片機的連接采用I2C標(biāo)準(zhǔn)接口，單片機每次在向發(fā)送板發(fā)送信息時，都會讀取時鐘信息，并將當(dāng)前的時間一起發(fā)送給管理員。

3.2.2GSM模塊

GSM模塊是信息發(fā)送板的核心，在本系統(tǒng)中選用工業(yè)級GSM芯片TC35I，它具有GSM無線通訊的所有功能，最大的特點是集成了標(biāo)準(zhǔn)的UART串行接口，使得與單片機的通訊更加方便和快捷。在控制方面也更加簡單，使用GSM07.05命令定義AT指令即可實現(xiàn)短信的收發(fā)、查詢及其他管理[3]。通過設(shè)置TC35I的不同工作模式，可以發(fā)送中文短信也可發(fā)送英文短信，使用較為方便。

3.3串口電路設(shè)計

串口電路是連接信號采集板和信息發(fā)送的橋梁，電路原理如圖5所示，左側(cè)為信息發(fā)送板部分，右側(cè)為信號采集板電路，之間的連線采用三線制，即2-3，3-2，5-5的連接法，這樣使得采集板與發(fā)送板可以分開設(shè)計，獨立調(diào)試，有效的提高了系統(tǒng)的抗干擾能力[4]，這在復(fù)雜的電磁環(huán)境下是十分必要的手段之一。

四、結(jié)論

本文提出了一個基于GSM和單片機的信息機房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案，并給出了詳細的電路設(shè)計，它具有可擴展性強，建設(shè)維護成本低等優(yōu)點，實現(xiàn)了對無人值守信息機房環(huán)境的實時監(jiān)測，節(jié)省了人力成本，提高了工作效率，目前該系統(tǒng)運行良好，達到了預(yù)期的目的。

參考文獻

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[2] Roy B著，周金萍唐伶俐譯.無線通訊技術(shù).北京：科學(xué)出版社，2004

[3]梁棟，繆玲娟，沈軍.基于DSP的捷聯(lián)式尋北儀數(shù)據(jù)采集單元的設(shè)計與實現(xiàn).計算機測量與控制，2006，14（8）：1122～1124

[4]任磊，宋凝芳，董全林.光纖陀螺尋北儀數(shù)據(jù)采集單元的設(shè)計與實現(xiàn).電子測量技術(shù)，2008，31（5）：120-122