基于物联网的机房温、湿度监测系统设计

李小刚

【摘要】为了实现对发射机房的温、湿度进行检测，本文提出了一种基于物联网的机房温、湿度检测系统。该系统硬件包括由分布在机房中的测量节点组成的无线传感网络，机房节点和监控终端设备相连接形成的监控装置，软件采用C语言进行编程，并实现了温、湿度信号检测和显示。实际应用表明，该系统具有体积小，部署方便，成本低廉等优点。

【关键词】物联网 机房 温湿度 检测

机房的设备使用频繁，设备老化在所难免，经常导致播出设备出现一些莫名的故障而使节目播出事故的发生。机房中温度和湿度如果不能满足要求，则会加剧这些电子设备老化的速度。本文提出了一种基于物联网的机房温、湿度检测系统。该系统能够对机房内主要设备的关键部分温度和机房的整体温、湿度进行检测，提醒机房管理人员保持合适的环境，延长设备的使用寿命，降低播出事故发生的机率。

一、整体介绍

基于物联网的机房温、湿度检测系统结构如图1所示。该系统包括由监测装置、机房节点、监控终端设备和由测量节点组成的无线传感网络，每个监测装置包括温度传感器、湿度传感器、ZigBee协议射频收发器和单片机。单片机作为主控设备控制从温度传感器和湿度传感器获得数据，然后通过ZigBee协议射频收发器发送给机房节点，机房节点主要作用是接收监测装置的数据并向监控终端设备传输，因此机房节点要有单片机和ZigBee协议射频收发器与监测装置通信，接收并存储监测装置发送的温度、湿度信息；与终端监控设备联系采用有线方式提高抗干扰能力，最终将信息发送到监控终端设备。监控终端的主要作用是显示数据。

二、系统硬件实现

基于物联网的机房温、湿度检测系统包括若干个测量节点组成的无线传感网络和监测装置，监测装置由STC89C51单片机、温度传感器、湿度传感器和ZigBee协议射频收发器组成，其中温度传感器采用DS18820数字温度传感器，该传感器提供9位（二进制）温度读数指示器件的温度。湿度传感器选用IH3605智能湿度传感器，用来采集室内的相对湿度。温度传感器、湿度传感器将检测到的温度、湿度信息发送给微处理器进行处理后通过ZigBee协议射频收发器发送给机房节点。由于监测装置有些不能采用外部电源，只能由电池供电，因此此处并未设计显示电路。ZigBee协议射频收发器采用CC2530射频芯片收发电路与机房节点无线通信。CC2530射频芯片收发电路工作在915MHz的频率上，带宽为38.4kHz。测量节点之间通过无线方式形成多跳自组网，将采集到的数据发送给机房节点进行存储和处理。

机房节点接收并存储监测装置发送的温度、湿度信息同时将信息发送到监控终端设备。监测装置中包括LCD显示设备，用于实时显示现场的温度、湿度数据。机房节点主要作用是数据收集与中转，在一些小的系统中如果环境干扰较少，为了降低成本也可以省略机房节点，由监测装置直接通过无线方式发送到监控终端设备。实际使用中，可以使用通用计算机来充当监控终端设备，其主要作用为通过机房节点收集各个测量点的实时数据并保存，显示曲线以供查询，甚至还可以开发一些专家软件对数据分析判断，提供一些关于设备状态可供参考的的建议。机房节点与监控终端设备之间通信时为了避免高频干扰，提高通信可靠性，可采用抗干扰能力较强的有线通信方式。

三、系统软件设计

STC89C51单片机软件在Keil uVision开发环境下用C语言编写。软件设计主要包括数据采集发送和数据接收处理两部分，数据采集发送端对机房内各节点处的温湿度信息进行采集，数据进入监控装置以一定时间内采样数据取平均值作为一次温湿度采样数据。然后节点控制器等待终端控制器节点查询信号的到来才将采集数据发送出去。若数据未发送成功，将执行自动重发功能。数据接收处理端由终端控制器发出节点查询命令，轮流查询各节点处温湿度值，通过与其相连的无线接收模块，将各节点温湿度采样数据正确接收。然后，将接收到的数据处理后送液晶显示并送往终端设备。

通过图2可以看出，测量节点中的温度传感器、湿度传感器将采集到的温湿度信息发送到单片机进行处理，然后ZigBee协议射频收发器对相邻测量节点发出的数据包进行侦听，通过记录相邻测量节点的身份标示号码来建立静态路由表；根据静态路由表中的数据，指定传感网络中的一个测量节点与机房节点的通信路径，根据指定的路径通过多跳方式把数据包发送到机房节点，机房节点再将接收到的数据发送给监控终端设备，完成一次数据传输。上位机软件可以采用一些专用的用户界面软件编写，进一步提高整个系统的可靠性。

四、结束语

本文所述的基于物联网的机房温、湿度监测系统具有以下优点：1）本系统不需要任何固定网络的支持，具有使用快速方便的特点，能够使用户在任何时间、地点和任何环境条件下，获取机房内大量详实而可靠的温、湿度信息；2）本系统具有体积小、功耗少、快速组网等优点，并通过监控终端进行接收数据、发送命令、具有部署方便，成本低廉等优点。