嵌入式系统在机房监控中的应用

张志通，王 博

(1. 北华航天工业学院 电子工程系，河北 廊坊 065000；2. 廊坊无线电管理局，河北 廊坊 065000)

嵌入式系统在机房监控中的应用

张志通1，王 博2

(1. 北华航天工业学院 电子工程系，河北 廊坊 065000；2. 廊坊无线电管理局，河北 廊坊 065000)

随着计算机技术的飞速发展，嵌入式系统的开发和应用逐渐成为IT行业的技术热点，并被广泛应用于远程监控、信息技术仿真、移动设备互联和网络设备控制等领域.通过 STM32嵌入式系统的技术优势，构建嵌入式系统在机房监控中的体系结构模型，对日常管理监控、系统管理检测、系统运行安全及门禁管理四大模块具体功能及应用做了探讨.

嵌入式系统；机房监控；技术优势；系统模型；模块应用

在计算机和互联网技术的广泛应用下，嵌入式系统扮演着重要角色.基于 STM32嵌入式系统就是将实时操作系统和网络技术有机结合，使其具有高性能的网络化、智能化的技术特点，这样的嵌入式系统在机房远程监控系统中的应用，将大大提升其技术性和可靠性，进一步推动了远程监控系统在安全监控、生产过程监控等领域的应用及发展，提高了其社会效益和经济效益[1].

1 嵌入式系统的组成及特点

嵌入式系统是用来控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置入式系统，是以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪，适用于应用系统，对系统功能、可靠性、成本、体积和功耗等方面实行严格要求的专用计算机系统.嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分，主要包括硬件层、中间层、系统软件和应用软件层[2].

通常意义上，我们所说的嵌入式系统是一个控制程序存储在 ROM中的嵌入式处理器控制板.嵌入式系统技术特点主要表现在：系统内核小(比如ARM系统的STM32分布式系统，内核只有15 K，几乎不占内存，所以设计中经常应用此特点进行较复杂的功能控制)、专用性强、系统精简、高效实用性软件辅助、嵌入式软件要满足互换性要求、嵌入式系统开发需要开发工具和环境、使用寿命长、体积小不占用空间等.有了这些技术优点，使得嵌入式系统设计更加开放，更利于维护管理和更广地扩展性能.

2 基于STM32嵌入式系统的技术优势

2.1 正确的专业技术定位

嵌入式系统是多种技术的融合，它将先进的计算机技术、半导体技术、电子技术和各个行业的具体应用相结合，基于这一点决定了它必然具有技术与资金密集、产品与技术高度分散、创新余地很大的特点.因此，引入嵌入式系统，必须给该系统一个正确的专业技术定位.Palm公司生产的具有 Palm OS操作系统的产品之所以在PDA领域一度占据高达90%的份额，就是由于其立足于个人电子消费品，着重发展图形界面和多任务管理的原因.由于风河的Vxworks具有其良好的可靠性和实时性，所以被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术领域中.

2.2 利于开发成本低

嵌入式系统必须根据用户对嵌入式产品的应用需求对软硬件进行相对的裁剪，使产品的功能、成本、可靠性达到用户的要求.因此，在能建立相对通用的软硬件基础上开发出适应各种用户需要的系统，是一种新的发展模式.STM32具有高性能、低成本、低功耗特性，片上资源丰富，处理能力强大.目前嵌入式系统的核心往往是一个只有几字节到几十字节(K)微内核，需要根据实际的使用要求对功能扩展或者裁减.由于微内核能够提供任务、线程、交互进行通信以及内存管理等服务，使得这种扩展或者裁减能够非常顺利地进行[3].

3 基于STM32嵌入式系统在机房监控中的系统构架

3.1 机房监控系统总体构架

一般而言，嵌入式系统的构架可以分成4个部分：处理器、存储器、输入输出(I/O)和软件.根据机房结构的具体应用和其特殊作用性，将嵌入式设备应用软件和操作系统设计为紧密结合机构，这也是嵌入式系统不同于一般PC操作系统的不同之处.基于STM32嵌入式系统在机房监控中的系统构架如图1所示，机房整个监控系统包括配电系统、空调、消防等设备子系统、嵌入式设备、网络设备和各站点监控中心等[4].

图1 基于STM32嵌入式系统在机房监控中的系统构架示意图

3.2 各组成设备的特点及相关技术应用

如图1所示，消防系统、空调指示器、漏水检测等设备子系统都经过专门规划设置，在建筑承建期间被安装在机房内部的，它们之间通过数据传感器或通信讯号建立联系，并通过嵌入式设备端口及时上传或反映实时数据，其中这些信息主要包括设置功能报警、实施检测等功能.而嵌入式系统核心组件——嵌入式设备，不但要完成子系统发送的数据分析工作，还要将整理、处理后的信息存入数据库，并根据实际需要反馈给相关子系统，它的设置一般通过常用 TCP/IP协议即可随时访问，工作人员不仅可通过 LAN调用程序，而且还可通过WAN实施机房的远程监控功能.

4 分析具体功能模块技术应用

基于 STM32嵌入式系统在机房监控中的应用，主要实现：日常管理监控、系统管理检测、系统运行安全及门禁管理四大功能模块.这四种功能模块互相协调配合，共同对系统进行远程监控和实时保护，然而又各具权限，使四种功能独立运行，即使一种出现问题，不至于影响其他模块功能[5].

4.1 日常工作的管理监控功能

首先工作人员根据权限可直接调用系统程序，包括监控界面、日期时间画面、有效界面的快进和后退，特殊界面的放大和缩小等，正因为有了这些简单的操控功能，使得我们可以及时查看设备运行、员工工作情况等.其次可对远程界面进行设置，如特殊性事件，日期标注等形成重要记录界面存储于文件夹中，高效的实现各个界面切换，完成各个时间段不同工作状态的监测.再次，嵌入式系统还可对以往的界面进行选择性保留，删除无用界面等操作，有效减少了设备运行负担.这些功能的应用大大节约了人员配备问题，实现了无人看守实时监测并记录的工作方式，提高了工作效率.

4.2 系统管理检测功能

系统管理检测功能是建立在有效设备、系统运行基础之上.首先，系统可根据运行需要，选择性启用设备，降低设备无功功率的运转情况，也可通过添加、删除设备功能，实现有目的的设备调度，缓解一机多用的不安全因素.其次，系统内部自动记录程序状态，它可根据设备运行情况随时记录，做到时间间隔均匀、事件记录完整、报表详细等，提供准确信息供管理层参考和评价.再次，可根据需要，设置频率自定功能，有效地监督设备及系统运行，遇到不正常情况，及时启动报警系统，并记录非正常状态，较少设备故障，提高系统安全系数.

4.3 系统运行安全功能

嵌入式系统运行安全一方面指系统设置层面，另一方面指的是用户授权权限.系统设置层面，指的是各级监控中心，只能对本监控点的计算机进行密码设置和修改，而基于机房的整体嵌入式设备则无权限访问和修改.用户授权权限是指嵌入式设备总管理员，根据工作需要授权相关责任人，负责一些系统监控、计算机调度等方面的工作，系统会将临时责任人使用流程保存纪录，并有效传送到数据库，完成执行操作等.系统运行安全功能实现了一台小小嵌入式计算机系统服务整个区域的管理操作成为可能，并提高了系统安全要求.

4.4 门禁管理功能

门禁管理功能是嵌入式系统在机房监控中的重要应用，它的系统和嵌入式设备有大量的信息传递和数据交换，将其设计成单独模块，也是基于此功能，可以更方便管理人员进行操控.一方面可根据管理员信息，例如指纹、面部特征、语言、姓名等进行详细确认，并经系统分析计入数据库，有效地管理人员流动和建立考勤系统.另一方面，门禁管理也可通过不同时间段，进入被监控机房的记录进行查询，及时了解员工工作信息，进一步提高了系统适应性和安全生产的要求.

5 结束语

研究嵌入式系统在机房监控中的技术意义重大，它可实现日常管理监控、系统管理检测、系统运行安全及门禁管理四大功能，而且它的构建结构简单，开发利用成本低，符合我们未来电子技术的发展方向，也是组成计算机应用的重要部分.随着软硬件技术的飞速发展，嵌入式系统会被应用于更多领域，实现完善的远程监控和信息安全功能.

[1] 刘玉兰,李湖南.嵌入式操作系统的设计原因与方法[J].计算机与现代化,2004(4):17-18.

[2] 刘新朝,谢莉萍,陈树挺,等.构建嵌入式Linux系统[J].电子产品世界,2004(11):116-117.

[3] 肖键,张国林.基于嵌入式Linux系统的远程数据采集系统[J].电子工程师,2004(9):59-62.

[4] 魏星.基于ARM的嵌入式机房监控底层架构设计与实现[J].制造业自动化,2010(3):18-21.

[5] 李楠,李建义,张红亮,等.基于STM32的环境监控终端设计与实现[J].北华航天工业学院学报,2013(1):15-18.

(责任编校：李建明英文校对：李玉玲)

The Application of Embedded System in Computer Room Monitoring

ZHANG Zhi-tong1, WANG Bo2
(1. Department of Electronic Engineering, North China Institute of Aerospace Engineering, Langfang, Hebei 065000, China; 2. Lang Fang Radio Administration Bureau, Langfang, Hebei 065000, China)

With the rapid development of computer technology, the development and application of embedded system has become a hotspot of IT industry, and it is widely used in remote monitoring, information technology simulation, mobile devices and Internet network equipment control. We construct architecture model in center monitoring embedded system through the technical advantages of STM32 embedded system, and then the function and application of the four modules—daily management, system management and test, system security and access management are discussed.

embedded system; computer room monitoring; technical advantage; system model; module application

TN931.3

A

1673-2065(2014)04-0031-03

10.3969/j.issn.1673-2065.2014.04.008

2014-03-10

张志通(1983-),男,河北青县人,北华航天工业学院电子工程系讲师,工学硕士;

王 博(1984-),男,河北邯郸人,廊坊无线电管理局公务员.