高金秋

摘要：由于站端機(jī)柜內(nèi)部監(jiān)控設(shè)備在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量熱量，因此為了保障主機(jī)設(shè)備和數(shù)據(jù)的安全，機(jī)柜內(nèi)部散熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。本文設(shè)計(jì)了一種用于對(duì)站端機(jī)柜內(nèi)部溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)，通過將測(cè)量所得的溫濕度數(shù)據(jù)及時(shí)上傳至聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可以令運(yùn)維人員通過服務(wù)器第一時(shí)間了解機(jī)柜內(nèi)部情況，并在散熱系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)采取有效措施，防止機(jī)柜內(nèi)部溫度繼續(xù)升高，降低機(jī)柜設(shè)備故障死機(jī)的發(fā)生率。

關(guān)鍵詞：站端機(jī)柜;智能溫控;遠(yuǎn)程監(jiān)控

一、研究背景及意義

隨著電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的深度融合，電力電纜監(jiān)控設(shè)備的不斷投入，站端主機(jī)的總量也在迅速增加，而各類監(jiān)控主機(jī)24小時(shí)不間斷的運(yùn)行必然會(huì)釋放大量的熱量。如果這些熱量不能有效轉(zhuǎn)移，機(jī)柜的溫度會(huì)持續(xù)上升，這將嚴(yán)重影響服務(wù)器的正常工作，甚至引起主機(jī)設(shè)備的頻繁死機(jī)，導(dǎo)致監(jiān)控類設(shè)備大面積癱瘓，對(duì)電力電纜的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響。由此可見，確保站端機(jī)柜時(shí)刻處于安全的運(yùn)行環(huán)境至關(guān)重要。

目前為了防止小動(dòng)物進(jìn)入，多數(shù)機(jī)房都采用的是密閉空間，其排氣通風(fēng)的效果較差，各類設(shè)備的不間斷運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致機(jī)房溫度不斷升高。因此機(jī)柜的散熱變成了一項(xiàng)必不可少的工作。

站端機(jī)房的冷卻系統(tǒng)一般采用風(fēng)冷散熱的方式，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)冷散熱方式的研究也日益成熟，但缺點(diǎn)也越來越明顯，散熱能力低、冷卻效率低、能耗大、易出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象等諸多問題逐步顯現(xiàn)。由于機(jī)房?jī)?nèi)部設(shè)有空調(diào)，因此機(jī)房給人的印象一般是很冷，但是制冷空調(diào)造成的這種環(huán)境溫度低，機(jī)柜設(shè)備內(nèi)部溫度高的“假低溫環(huán)境”現(xiàn)象，其實(shí)未能實(shí)現(xiàn)制冷目的，真正需要改善的是機(jī)柜設(shè)備的內(nèi)部環(huán)境溫度。

除了傳統(tǒng)的空調(diào)制冷方式，機(jī)柜頂部一般設(shè)計(jì)有四個(gè)進(jìn)風(fēng)風(fēng)扇，當(dāng)機(jī)柜內(nèi)部溫度超過30攝氏度時(shí)，風(fēng)扇自動(dòng)開啟進(jìn)行散熱。然而由于站端服務(wù)器和主機(jī)的負(fù)荷不斷增加，設(shè)備運(yùn)行時(shí)間過久，導(dǎo)致部分風(fēng)扇損壞無法自行啟動(dòng)。僅僅依靠頂部的進(jìn)風(fēng)風(fēng)扇不能使機(jī)柜內(nèi)部構(gòu)成一個(gè)散熱的循環(huán)系統(tǒng)，致使機(jī)柜內(nèi)部出現(xiàn)溫度過高的現(xiàn)象。

目前，為使站端各系統(tǒng)保持穩(wěn)定可靠的運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)維人員定期進(jìn)站對(duì)機(jī)柜開展巡檢維護(hù)和除塵等工作，然而這樣的方式效率低下且無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)生故障難以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)。

因此，運(yùn)用先進(jìn)的傳感、通訊和計(jì)算機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)一套完整的機(jī)柜內(nèi)部溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)機(jī)柜內(nèi)部的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的監(jiān)測(cè)，采集溫濕度數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析和研究，及時(shí)判斷故障并報(bào)警，同時(shí)通過控制系統(tǒng)還可以對(duì)遠(yuǎn)端設(shè)備進(jìn)行遙控和調(diào)節(jié)。從而進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)和管理質(zhì)量，提高整體工作效率，建立起一套高可靠性、高效率的維護(hù)體制。

二、機(jī)柜內(nèi)部智能溫控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)可以分為探測(cè)端和遠(yuǎn)程端，其中，機(jī)柜溫度探測(cè)端通過MCU控制單元、溫濕度采集單元、液晶顯示單元、風(fēng)扇控制單元、網(wǎng)絡(luò)通信單元完成整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集控制流程。在遠(yuǎn)程報(bào)警及監(jiān)控端，以Web瀏覽終端為載體，開發(fā)新的監(jiān)控平臺(tái)，進(jìn)行服務(wù)器交互及遠(yuǎn)程監(jiān)控控制。

系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。該系統(tǒng)以MCU控制單元（單片機(jī)最小系統(tǒng)）為核心，可同時(shí)作為作為參數(shù)探測(cè)設(shè)備，和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備;監(jiān)測(cè)報(bào)警工作流程為，溫濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機(jī)處理后在液晶屏顯示;同時(shí)，數(shù)據(jù)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)通信模塊和子站端交換機(jī)路由器處理后，實(shí)時(shí)發(fā)送至主站端服務(wù)器，遠(yuǎn)程端直接訪問主站服務(wù)器，將數(shù)據(jù)調(diào)用至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)并顯示，當(dāng)溫度超過閾值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)可以發(fā)送請(qǐng)求指令，利用服務(wù)器將指令傳送至單片機(jī)并通過單片機(jī)控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制功能。

三、機(jī)柜內(nèi)部智能溫控系統(tǒng)的功能

本系統(tǒng)主要目的在于監(jiān)測(cè)機(jī)柜內(nèi)部溫度情況，當(dāng)溫度過高或風(fēng)扇不能工作發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)將報(bào)警信息傳送至遠(yuǎn)程服務(wù)器，運(yùn)維人員通過訪問服務(wù)器第一時(shí)間了解機(jī)柜內(nèi)部情況，并采取有效措施，防止機(jī)柜內(nèi)部溫度繼續(xù)升高，降低機(jī)柜設(shè)備故障死機(jī)的發(fā)生率。

本系統(tǒng)具備以下功能，其功能框圖如圖2所示，整個(gè)系統(tǒng)分為兩大模塊，分別是機(jī)柜內(nèi)部監(jiān)測(cè)與控制模塊和遠(yuǎn)程端Web服務(wù)器模塊。其中，機(jī)柜內(nèi)部監(jiān)測(cè)與控制模塊主要實(shí)現(xiàn)溫濕度監(jiān)測(cè)與顯示功能、風(fēng)扇自動(dòng)與手動(dòng)開啟功能;遠(yuǎn)程端Web服務(wù)器模塊主要實(shí)現(xiàn)用戶登錄與瀏覽功能、溫濕度數(shù)據(jù)采集與分析功能，報(bào)警信息收集與存儲(chǔ)功能和查詢歷史信息功能。

（一）溫濕度監(jiān)測(cè)與顯示功能

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)柜內(nèi)部的溫濕度，并將采集的信息顯示至液晶屏上，方便運(yùn)維人員對(duì)設(shè)備的檢查，并且可以將巡檢時(shí)的測(cè)量溫度與顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，檢查是否存在誤差。

（二）風(fēng)扇自動(dòng)與手動(dòng)開啟功能

當(dāng)機(jī)柜內(nèi)部溫度超過30攝氏度時(shí)，機(jī)柜內(nèi)部的風(fēng)扇自動(dòng)開啟進(jìn)行散熱;如果不能正常開啟，則發(fā)送報(bào)警信息，運(yùn)維人員可以在遠(yuǎn)程智能監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行手動(dòng)開啟;若兩種操作都不能實(shí)現(xiàn)，說明風(fēng)扇發(fā)生故障，提醒運(yùn)維人員及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)查看進(jìn)行維修與更換。

（三）用戶登錄與瀏覽功能

運(yùn)維人員通過本系統(tǒng)的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控平臺(tái)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到各個(gè)機(jī)柜的溫濕度信息，同時(shí)還可以對(duì)各風(fēng)扇的工作模式及工作狀態(tài)進(jìn)行控制，相比于傳統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)機(jī)柜進(jìn)行逐個(gè)開柜檢查而言，不僅操作簡(jiǎn)單、方便，還大大提升管理效率。

（四）溫濕度數(shù)據(jù)分析與報(bào)警功能

將采集的溫濕度信息通過數(shù)據(jù)處理，發(fā)送至主站端服務(wù)器上，運(yùn)維人員通過登錄平臺(tái)查看實(shí)時(shí)的溫濕度曲線，并且設(shè)定溫度和濕度的閾值，一旦檢測(cè)到的數(shù)值超出設(shè)定范圍，就會(huì)向平臺(tái)發(fā)送報(bào)警。

（五）查詢歷史信息功能

將接收的溫濕度數(shù)據(jù)與報(bào)警信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，運(yùn)維人員可以查詢歷史溫濕度和報(bào)警記錄，并對(duì)查詢結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，方便運(yùn)維人員對(duì)機(jī)柜運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)站端機(jī)柜溫濕度的集中在線管理。

四、總結(jié)與展望

在推動(dòng)發(fā)展融合，加快推進(jìn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的當(dāng)下，根據(jù)實(shí)際情況出發(fā)，通過對(duì)機(jī)柜內(nèi)部智能溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，減少溫度對(duì)機(jī)柜內(nèi)部設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的影響，降低由各類IT設(shè)備熱故障而引發(fā)的事故率，從而保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)營(yíng)。同時(shí)，利用智能監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)時(shí)獲知溫濕度數(shù)據(jù)與報(bào)警信息，便于運(yùn)維檢修人員迅速組織搶修、消缺，有效提高工作效率。

考慮到站端機(jī)柜所處的環(huán)境惡劣，系統(tǒng)在軟硬件方面針對(duì)抗干擾設(shè)計(jì)有待完善。另外，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的高速發(fā)展，以及“大數(shù)據(jù)”、“云計(jì)算”時(shí)代的到來，云平臺(tái)的使用成為一種趨勢(shì)。對(duì)云平臺(tái)的使用可以有效的提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的容量，使系統(tǒng)的業(yè)務(wù)量增加，提高系統(tǒng)性能。因此，如何將本系統(tǒng)遷移至云平臺(tái)上值得進(jìn)一步研究。

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