摘 要： 針對江蘇鐵通常州分公司實(shí)際需求，采用B/S架構(gòu)和.NET技術(shù)及單片機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)的鐵通機(jī)房管理系統(tǒng)，提供實(shí)時(shí)監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)查詢、遠(yuǎn)程遙控、遠(yuǎn)程報(bào)警、信息過濾等功能。通過實(shí)際運(yùn)行表明系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足了機(jī)房管理維護(hù)的需要，為公司的通信網(wǎng)絡(luò)暢通起到了良好的保障作用，并為企業(yè)帶來了很好的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞： 通信公司；機(jī)房環(huán)境；遠(yuǎn)程監(jiān)控；管理系統(tǒng)；單片機(jī)
近幾年，隨著Internet和信息技術(shù)的快速發(fā)展，中國鐵通的業(yè)務(wù)水平和數(shù)量也在大幅提高，其下屬的中國鐵通江蘇分公司，在滬寧高鐵和京滬高鐵的帶動下，也發(fā)生了很大變化。其下屬公司常州鐵通，為了進(jìn)一步加強(qiáng)對常州地區(qū)通信設(shè)備的監(jiān)控，有效防范機(jī)房安全隱患，確保通信設(shè)備運(yùn)行良好，加大資金投入，先后完成了10幾個(gè)分機(jī)房的建設(shè)工作。為了對新建機(jī)房和已建機(jī)房溫濕度、交直流電壓、門禁、固網(wǎng)模塊等設(shè)備的監(jiān)控，以有效實(shí)現(xiàn)機(jī)房集中監(jiān)控和管理，開發(fā)一套機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)顯得尤為必要。
更重要的是，機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)也是我國電信行業(yè)發(fā)展的大勢所趨，隨著電信企業(yè)集約化經(jīng)營政策實(shí)施，國家對通信設(shè)備及其環(huán)境的維護(hù)工作提出了更高的要求。政策要求電信企業(yè)對通信設(shè)備和環(huán)境必須實(shí)行集中控制，少人或無人值守，盡量采取遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)[1]。另外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，也為實(shí)現(xiàn)機(jī)房通信電源和環(huán)境監(jiān)控提供了相應(yīng)的技術(shù)支持，使機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成為可能。
1 系統(tǒng)分析
通過對江蘇鐵通常州分公司通信機(jī)房環(huán)境實(shí)際情況的調(diào)查和研究，重點(diǎn)從機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能組成、數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)監(jiān)控等內(nèi)容入手，對監(jiān)控系統(tǒng)的方式、方案進(jìn)行了分析，在結(jié)合本地網(wǎng)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源的基礎(chǔ)上提出了通信機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。本系統(tǒng)擬解決的主要關(guān)鍵問題有：
?。?）機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)軟件的系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)測試的部署和開發(fā)過程；
?。?）機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)軟件和各個(gè)分站機(jī)房管理系統(tǒng)之間的通信問題；
（3）本系統(tǒng)具體監(jiān)控內(nèi)容：監(jiān)控管理服務(wù)器、智能開關(guān)電源、交流配電箱、蓄電池組、門禁、集中數(shù)據(jù)采集器、監(jiān)控平臺軟件等各種設(shè)備，以及機(jī)房環(huán)境各種（如溫度、濕度、煙感等）參量，其具體的監(jiān)控內(nèi)容如表1所示。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是一種以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為主，集傳感器和檢測技術(shù)、嵌入式計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集與傳送、通信協(xié)議工程于一體的綜合系統(tǒng)。因此本系統(tǒng)開發(fā)過程中需要用到傳感變送技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)及通信技術(shù)等。限于篇幅，本文僅就這些技術(shù)的主要功能設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述。
2.1 傳感變送單元
傳感變送單元（SENS）是指安裝在機(jī)房各個(gè)位置的、一定數(shù)量的、各種類型的傳感器，是監(jiān)控系統(tǒng)必不可少的組成部分。
本系統(tǒng)中傳感器主要負(fù)責(zé)監(jiān)控環(huán)境指標(biāo)，其中告警的方式采用警號、顯示和蜂鳴器等。
?。?）溫度傳感器的監(jiān)測范圍一般在10℃~40℃之間，精度為0．5℃。
?。?）濕度傳感器的監(jiān)測范圍一般在20％~90％RH之間，測量精度為2％RH。通常置于機(jī)房中心位置。
?。?）煙感傳感器用來監(jiān)測可燃物質(zhì)燃燒后所釋放的煙霧，一般響應(yīng)時(shí)間<10 s，通常置于機(jī)房中心位置。
?。?）電流、電壓傳感器用來監(jiān)測空調(diào)和交換機(jī)的供電電流、電壓狀況。
?。?）門禁傳感器用來監(jiān)測機(jī)房門窗的開關(guān)狀況，通常置于門窗兩側(cè)。
?。?）積漏水傳感器用來監(jiān)測機(jī)房積水和漏水情況，通常放置在門下等位置。
（7）玻璃破碎傳感器用來監(jiān)測玻璃門窗的破碎狀況，通常放置在玻璃門窗上方。
2.2 數(shù)據(jù)采集單元設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)采集通常是指對不同工作方式的傳感單元的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析和規(guī)整工作。另外，數(shù)據(jù)采集器還傳輸客戶端的查詢命令，根據(jù)查詢條件發(fā)送其采集到的環(huán)境參數(shù)，以及故障報(bào)警器的開啟等功能[2-3]。
（1）數(shù)據(jù)采集單元的構(gòu)成
本系統(tǒng)中被監(jiān)控的設(shè)備分為智能設(shè)備和非智能設(shè)備。因智能設(shè)備本身具有數(shù)據(jù)采集能力，并提供智能接口供后臺讀取，可以直接接入監(jiān)控系統(tǒng)。對于非智能設(shè)備，本系統(tǒng)中采用艾默生公司生產(chǎn)的IDA一體化采集器來對其進(jìn)行采集信號，該采集器以AT89C51單片機(jī)為其核心，選用ANALOG DEVICES公司的AD7828為A/D轉(zhuǎn)換芯片。
?。?）告警的檢測、顯示與處理
監(jiān)控系統(tǒng)對監(jiān)控目標(biāo)的狀態(tài)除了保存狀態(tài)數(shù)據(jù)，還采用報(bào)警的直觀方式進(jìn)行展現(xiàn)，同時(shí)對告警進(jìn)行分級與處理。系統(tǒng)對于煙感、門禁、地面積漏水、玻璃破碎和移動探測等傳感器信號的信息輸入，通過一個(gè)10 k?贅上拉電阻串接到一個(gè)47 k?贅的電阻上，再連接到一片74LS244的輸入端，該連接方式可以有效的防止信號抖動等現(xiàn)象，避免由意外因素引起的虛警[2，5]。
對于告警優(yōu)先級的處理，把火警的優(yōu)先級設(shè)為最高。正常情況下，火警的告警信號為高電平，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，傳感器輸出信號就變?yōu)榈碗娖?，這種信號會立即驅(qū)動安裝在監(jiān)控中心的警號報(bào)警，同時(shí)主板上的蜂鳴器也報(bào)警，顯示器上也會顯示火警事故信息，這時(shí)要立即采取相應(yīng)的措施進(jìn)行事故處理。
對于移動探測信號，正常情況下為低電平有效。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有人體移動時(shí)，告警量變就會變?yōu)楦唠娖剑⑶逸敵龈唠娖叫盘?，該信號?qū)動顯示面板上的移動探測指示燈變?yōu)榧t色。
門禁傳感器、玻璃破碎傳感器、積漏水傳感器等信號采集與傳輸均為高電平有效，它們的顯示、報(bào)警功能與移動探測傳感器類似，這里不再詳述。
2.3 通信單元設(shè)計(jì)
智能設(shè)備以各自的通信協(xié)議與上位機(jī)進(jìn)行通信。
在本系統(tǒng)中，遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)信號通過采用PSTN和E1中繼兩種電信網(wǎng)絡(luò)傳輸方式[4-5]傳送至監(jiān)控中心。
?。?）通信單元的整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
由于本系統(tǒng)通信時(shí)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，系統(tǒng)本身對通信速率的要求不高，所以在遠(yuǎn)端分機(jī)房的通信單元與監(jiān)控中心機(jī)房之間的通信方式采用基于電話網(wǎng)的DTMF雙音多頻通信技術(shù)[4-5]。
?。?）中心端通信單元的設(shè)計(jì)
通信單元中的邏輯控制模塊主要功能有：負(fù)責(zé)接收由AT89C51發(fā)出的命令信號，并對其通信地址進(jìn)行解碼，按照解碼后的地址，把每個(gè)命令信號傳送給對應(yīng)的AT89C205l單片機(jī)；負(fù)責(zé)接收由AT89C2051所發(fā)出的8路數(shù)據(jù)信號和中斷申請信號，并按照每個(gè)中斷申請的先后順序讀取數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)送給AT89C51進(jìn)行相應(yīng)的處理。
在本系統(tǒng)中為了緩解通信線路的工作負(fù)擔(dān)，提高數(shù)據(jù)通信的效率，加快傳輸速度，把中心通信單元的通信數(shù)據(jù)格式的地址部分設(shè)計(jì)為2個(gè)字節(jié)，其中第一個(gè)字節(jié)是數(shù)據(jù)采集單元的通信地址，第二個(gè)字節(jié)又分為兩部分，前半部分是通信盒子的編號地址，后半部分是通信盒子上8個(gè)端口的編號地址。由監(jiān)控中心主機(jī)發(fā)出的命令消息各個(gè)中心通信單元均能接收，接收之后再根據(jù)自身的地址與命令信息包中地址部分的通信地址的比較結(jié)果，判斷是否處理該命令消息，如果兩者地址相同則對其進(jìn)行處理，不相同則不予處理。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3.1 數(shù)據(jù)采集單元的軟件設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)采集單元的軟件就是一個(gè)運(yùn)行在AT89C51單片機(jī)上的應(yīng)用程序，其由主程序、定時(shí)服務(wù)子程序和串口中斷子程序三部分組成。主程序是其核心部分，主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和報(bào)警條件的判定等功能。
定時(shí)服務(wù)子程序主要實(shí)現(xiàn)在固定的時(shí)間間隔內(nèi)查詢采樣標(biāo)志；串口中斷子程序主要負(fù)責(zé)接收系統(tǒng)操作員從監(jiān)控中心下發(fā)的命令消息，解釋并處理這些消息，最后返回給監(jiān)控中心所需要的數(shù)據(jù)。
3.2 監(jiān)控中心軟件設(shè)計(jì)
監(jiān)控中心軟件系統(tǒng)分前臺和后臺兩個(gè)子系統(tǒng)。
前臺子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程處理、告警處理、信息查詢等功能。如遠(yuǎn)程控制模塊主要實(shí)現(xiàn)對機(jī)房環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)程控制功能；視頻監(jiān)控模塊主要通過視頻監(jiān)控儀實(shí)現(xiàn)對機(jī)房中一些可視化環(huán)境的監(jiān)控；空調(diào)控制模塊以調(diào)節(jié)機(jī)房溫濕度；告警處理實(shí)現(xiàn)對告警信息的處理；設(shè)備狀態(tài)報(bào)表實(shí)現(xiàn)查詢和打印各種設(shè)備工作狀態(tài)的報(bào)表功能；實(shí)時(shí)信息用來監(jiān)控各種設(shè)備的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)。
后臺主要實(shí)現(xiàn)基本數(shù)據(jù)維護(hù)、參數(shù)設(shè)置等功能。如設(shè)備管理模塊實(shí)現(xiàn)對機(jī)房及機(jī)房內(nèi)各種設(shè)備的管理功能；通道管理模塊實(shí)現(xiàn)對機(jī)房通信通道的管理；監(jiān)控管理模塊實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控對象的管理及監(jiān)控對象參數(shù)的配置等。告警管理實(shí)現(xiàn)對告警的管理及告警處理人的管理，告警信息的增刪改等。
3.3 實(shí)驗(yàn)及運(yùn)行分析
本系統(tǒng)軟件部分采用流行的MVC架構(gòu)模式實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)表明，該機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)功能，滿足設(shè)計(jì)要求。用戶首先登錄機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)入中心軟件的首頁面，如圖2所示。
本文主要研究了開發(fā)機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)所涉及到的數(shù)據(jù)采集、通信單元設(shè)計(jì)、中心監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)等重要環(huán)節(jié)，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)只有協(xié)同工作，才能共同完成機(jī)房環(huán)境的監(jiān)控任務(wù)。由于使用本系統(tǒng)可以控制一個(gè)總線上多個(gè)分機(jī)房的環(huán)境，使得控制簡單方便。通過本系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)與各個(gè)分機(jī)房進(jìn)行通信，系統(tǒng)圖形界面操作簡單、直觀高效，方便對機(jī)房環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
參考文獻(xiàn)
[1] 胡友名，杜潤生，楊叔子.生產(chǎn)過程遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷技術(shù)研究[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，30（4）：16-18.
[2] 桂玲.基于嵌入式的無線智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤炭技術(shù)，2012，31（5）：186-187.
[3] 陳義明，王勇.動力設(shè)備及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)[J].信息技術(shù)與信息化，2004，22（4）：25-27.
[4] 于海晨，仲崇權(quán).基于Internet的控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控方案及實(shí)例[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2001，19（5）：14-15.
[5] 常雨芳，黃文聰.基于嵌入式技術(shù)的機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，26（2）：27-30.