数字电视机房环境智能远程监测系统

卢朝东

（河南工程学院 计算机科学与工程系，河南 郑州 451191）

随着三网融合的不断推进，广电网络服务运营商需要管理更多的机房和设备。机房内大量的服务器和网络设备对于环境指标要求非常严格。为了确保设备不受周围环境因素的影响，目前很多机房都有专门的值班人员进行维护和管理，但是这种落后的机房管理方式已经无法适应未来发展的需要[1]。为了提高系统运行维护管理水平，提出了数字电视机房环境智能远程监测系统，主要对机房内部温湿度、漏水、粉尘和烟雾等指标进行监测，并通过TCP/IP协议把机房内的监测信息传送到监测中心服务器平台中，将所有机房的环境参数在同一界面中显示。当出现异常时，则通过报警方式向相关的值班人员传递信息，对故障进行快速响应和及时处理，实现了从单点管理到全面集中管理的过渡。

1 系统总体设计

数字电视机房环境智能远程监测系统由监测中心和多个机房集中管理客户端组成。监测中心由监测主机及监测软件组成；机房集中管理客户端采用模块化设计，部署在各地的机房内，系统整体结构如图1所示。为了对分布式的机房进行集中统一管理，监测中心和机房客户端采用C/S架构设计进行数据交换。整个系统结构组建灵活，扩展方便。可实现机房设备运行管理的无人值守，极大地提高了资源利用率和设备运行管理水平[2]。

机房集中管理客户端主要负责数据采集、分析、处理、显示及报警，并统一对所有事件作出响应，同时将本地采集处理后的数据通过TCP/IP传输给上级管理中心；监测中心负责对多个机房的集中管理，接收下级监测站传来的各种实时信息并发送控制命令给各分机房。机房温湿度传感器采集环境温湿度模拟量信号，转换成标准电信号后接入到监测模块；烟雾、浸水、红外、门磁等开关量信号传感器则采用物理线直连的方式接入到处理器相应端口，一旦检测到异常情况，机房集中管理客户端及时提示报警，并报告给监测中心，系统根据上报的事故报警信息进行分析处理，对于不同的预警和报警信息记录到事故信息库，并在向值班人员发出信息进行提示[3]。

2 机房集中管理客户端硬件结构

机房集中管理客户端硬件结构主要由各检测模块、本地报警单元和嵌入式处理器S3C2440组成。检测模块主要包括温湿度传感器、烟雾传感器、漏水检测仪、粉尘检测传感器和门磁防盗仪等[4]。电源管理模块给终端提供12 V，5 V，3.3 V和1.8 V的供电。数字电视机房客户端硬件结构如图2所示。

2.1 温湿度检测子系统

对于重要的机房，设备对温湿度环境的要求非常严格，事先为系统设置每个温湿度传感器的温度与湿度的报警上限与下限值。温湿度传感器将检测到的数值传送给处理器，并在软件界面上以图形形式直观地实时显示出来，也可以显示在短时间段内的变化情况曲线图，当任意检测到的数据超过设定的上限或下限时，系统会自动发出报警，提示管理员通过调节空调温给机房设备提供最佳运行环境。

2.2 漏水检测子系统

鉴于机房内设备的重要性，如不慎发生漏水而不能及时发现并处理，极有可能导致电力短路，后果将不堪设想。因此将漏水传感器布置在有可能漏水的位置，如空调区域，一旦漏水，可确保系统在第一时间报警。

2.3 粉尘监测子系统

在机房内安装粉尘探测器，管理员通过本地液晶屏或者远程监测系统实时显示粉尘含量值来了解机房空气情况。主要机房设计空气洁净度为A级，即大于等于0.5 μm尘粒数不大于10000个/dm3；各弱电系统分配线间、各功能中心设计洁净度为B级，即大于等于0.5 μm尘粒数不大于18000个/dm3；当粉尘超过标准时，会自动向监测中心发出报警。

2.4 烟雾监测子系统

由于机房内电源线路非常复杂，极易出现电力起火等事故，在机房内部署烟雾传感器，可以及时有效地监测机房内的火情。一旦机房内发生火灾，烟雾达到一定浓度的时候，传感器会自动给嵌入式处理器一个开关信号量，机房集中管理客户端经过处理发出高音鸣叫，并通过网络向监测中心报警[5]。

3 系统软件设计

3.1 集中管理客户端软件

应用软件在WinCE5.0嵌入式操作系统平台上开发，用来实现对数字电视机房环境的实时监测，它提供一个友好的人机界面，直观显示环境参数和状态，以及与监测中心的数据通信等。Embedded Visual CE4.0是基于WinCE5.0平台下嵌入式操作系统定制的集成开发环境，它提供了所有进行设计、创建、编译、测试和调试应用程序等功能[6]。

集中管理客户端开机后自动进行硬件自检和载入操作系统，开启监测软件后建立与监测中心的TCP/IP网络连接，如果没有连接成功则一直进行连接请求，直到连成功为止。终端通过轮询检测的方法获取各传感器模块的输出，并对得到的数据进行处理和分析，如果传感器的输出值超出了预先设置的报警范围，则立即进行本地报警，并将错误原因存入日志，同时，将这些数据封装发送到监测中心。程序流程如图3所示。应用软件编写好后，建立PC机与嵌人式系统的ActiveSync连接，并移植到WinCE5.0操作系统，最终实现相应的功能。

3.2 监测中心软件

监测中心软件建立在Windows操作系统上，采用VC++6.0软件进行开发，利用ACCESS2003作为数据库编写了功能强大的监测管理软件。在机房环境监测管理主机上采用统一的图形用户界面，分类管理温湿度检测、漏水检测、烟雾和防盗等功能组态[7]。监测中心管理软件结构如图4所示。

用户显示界面将以动态图标显示方式对各环境设备的状态、数值、故障和报警进行集中监测。维护人员能随意地选择查看任何一个机房的任何环境参数。当机房内环境发生异常事件时，会在相应机房的所在区域自动弹出提示到当前监测计算机的主画面上，并给出发生事件的时间、位置以及具体的类型等文字信息，显示在属性框中和系统的事件列表中。系统内的信息按机房、位置、内容和环境参数进行分类记录和存储，可以按照各种查询条件进行查询、报表显示和打印输出。

4 试验结果与分析

对5个机房环境进行监测，由于系统采用的是轮询监测的方法，每秒钟只扫描1个机房。为了解系统在某一时间的运行情况，通过历史数据库查询可知。输入条件“时间”和所要查询的机房“编号”，就可以得到相应的环境参数报表，查询结果如表1所示。

表1 查询结果报表

该报表显示，所监测的这5个机房内的温度和湿度稍微偏离设置的固定值，但没有超出安全范围，故在这一时刻所有监测参数都很正常。

5 结论

系统采用C/S架构设计，实现了对远程分布式数字电视机房环境的集中监测和管理，遇到环境温度过高或过低、环境湿度过大、非法闯入、火灾等紧急意外情况，能够及时记录、查询和自动快速报警，不仅减少了值班人员的工作量，而且对于保证设备的正常运行起到了积极作用。经过实验表明，该系统工作稳定、延时短，实现了从单点管理过渡到全面集中管理，对于推动三网融合的发展具有重要意义。

[1]房好帅，李静怡，赵选智.嵌入式Web机房环境监测系统的设计与实现[J].北华航天工业学院学报，2009，19（5）：12-14.

[2]付保川，班建民，陆卫忠，等.基于嵌入式WEB的远程监测系统设计[J].微计算机信息，2005，21（7）：58-60.

[3]李峥，黄俊，刘美玲.基于嵌入式的红外电力监测系统的设计[J].电视技术，2011（5）：100-102.

[4]史水娥，杨豪强.基于ARM9处理器的机房环境远程监测系统设计[J].河南师范大学学报：自然科学版，2010，38（3）：57-59.

[5]钟新跃.模糊算法在智能火灾报警器中的应用[J].制造业自动化，2010（9）：128-130.

[6]张根宝，吴彦.基于嵌入式Linux的智能瓦斯监测系统设计[J].计算机测量与控制，2011（5）：1033-1035.

[7]曹恒，梅凯，姜崇等.基于无线网桥的远程数据采集实时状态监测系统[J].仪表技术与传感器，2010（6）：44-47.