基于Labview的无人值守机房远程监控系统

蒋久芳

（广西鱼峰集团有限公司 广西壮族自治区柳州市 545026）

1 绪论

步入大数据时代，电子信息化进程在各行各业的良性竞争下突飞猛进。电力、通信等服务型企业也愈来愈多，这些行业的发展离不开价值不菲的设备，那么存放在机房的设备如何的保护问题也随即而出。机房同实验室一般，设备种类和规模日趋壮大，且各设备适应状态不同，因此一旦机房环境状态发生改变极易引起设备出现故障,首先导致了整个通信系统停止安全运行，接下来就是数据传输暂停、无法进行存储，严重时可造成机房内通信设备的直接损坏，若处理不得当，事故发生的几率也会骤然增加[1][2]。设备的种类数不胜数，每种设备的性能标准及自诊断水平也参差不齐，可想而知这些产品或者设备后期维护难度极大。因此如何预防故障发生，或在机房环境状态出现异常时便能及时阻止危险发生影响设备成了重点研究对象[3][4]。为了避免故障的突然发生，可以让工作人员轮守机房，但同时带来的问题是人力和物力的大量耗费，况且工作人员不能做到24 小时一直关注，存在一定隐患，而无人值守机房可以解决这些问题，安全系数更高。根据上面所述，可知本文研究具有重要意义，本文主要是对无人值守机房设备的运行状态、温湿度、系统供电电压等进行实时监控并存储历史数据以便深度分析该系统的内在隐患，而该设计可用于配电系统、消防安全、门禁系统等[5][6]。

2 系统硬件设计

该系统主要包括上位机和下位机两部分。下位机的功能主要包括采集温度、湿度、电压、电流等数据，并在单片机控制器完成数据的处理，同时将数据发送给上位机，并能接收来自上位机的数据并做出相应的处理，实现管理功能，适时报警等。上位机由Labview 设计完成，并通过串口实现与下位机端的通信。在人机交互界面显示各个数据，根据设置条件超出安全范围后预警，并能及时通知下位机做出报警，最后要能保存所采集的数据方便以后查询历史记录。硬件设计系统框图如图1 所示。

图1：硬件设计系统框图

图2：LT163 与STC12 连接框图

图3：主函数流程图

图4：客户端用户界面

2.1 温湿度采集电路

温湿度采集选用DНT12 传感器，它是DНT11 传感器升级后的产品。DНT12 传感器能够测温度及湿度，在出厂前每一个传感器都已在实验室校准过。此型号传感器具有抗干扰能力强、响应快、性价比高、精度高、稳定性好、超低能耗等特点。DНT12 传感器能测量到-20 到60℃的温度，它的精度大致为±0.5℃左右，能测量到20% RН 至90% RН 的湿度，它的精度大致为±5%RН 左右；分辨力为1[7][8]。

2.2 电压电流采集电路

电压、电流采集电路采用LT163 模块，能够测量单相交流电压、电流、功率、功率因数、频率、电量等，本课题中只需测量流过机房通信系统的交流电压、电流用于判断机房中空调等机器是否处于正常工作。该模块有1 路TTL（Transistor Transistor Logical）电平接口方便通讯，小体积、良好的兼容性、方便携带、高性价比、高精度测量等优点。电压测量范围为100-260V，能测量0 至50A 的电流,精度最多不超过±1.0%。它由RN8209 单相防窃电计量芯片、24C08、F9224 单片机、电流互感器等组成。该模块与单片机通信采用I/O 口模拟串口通信，用P3.2 脚和P2.7 脚模拟RXD和TXD。VL 接测量交流电压的火线，VN 接测量交流电压的零线，PF 为有功电能校验脉冲输出默认低电平状态输出无需接此脚，TXD 和RXD 分别为TTL 电平发送和接收连接单片机模拟串口，V+提供5V 电源，V-接地。LT163 与STC12 连接框图如图2 所示。

3 软件设计

3.1 下位机程序设计

下位机软件部分是选用C 语言对单片机的程序进行编写，通过一个集成开发环境μ Vision5 编程实现温湿度、电压电流的读取并进行数据处理，然后通过串口通信协议，将数据传输给PC 机。主程序过程为：调用OLED_Init 函数完成OLED 初始化，调用InitUART 函数完成串行口初始化，调用UartInit 函数完成模拟串口初始化；调用GetData函数采集温湿度；计算温湿度并在OLED显示；通过Sendata1()函数采集电压电流；计算电压电流并在OLED 显示；通过UART1SendPkg()函数将采集到的温度、湿度、电压、电流、有功功率、功率因数串口发送至上位机。主函数流程图如图3 所示。

软件部分主要分为温度、湿度数据分析，电压、电流、有功功率、功率因数的数据读取及处理，实现串口通信，OLED 屏进行显示这四大部分。

3.2 上位机程序设计

上位机设计中采用基于Labview 程序开发环境。Labview 程序开发环境是由美国国家仪器（NI）公司研制开发，Labview 与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而Labview 使用的是图形化编辑语言G 编写程序，产生的程序是框图的形式[9]。G 代码相对于其他语言较容易学习，Labview 开发环境分为前面板和程序框图。前面板：根据用户的要求和喜好选择相应合适样式的控件并进行摆放，设置背景颜色，字体颜色及大小等，在此界面实现人机交互对话功能。程序框图：根据设计目的对前面板确定的控件选择相应的函数结构并连线编程。一般情况下先在前面板选择控件，后在程序框图根据功能进行编程。Labview 开发环境自带即时帮助和范例，可随时查看各函数含义帮助理解使用，同时也方便系统学习编写程序；前面板可自行美化界面提高观赏性。相对而言Labview 开发环境功能较为强大，在本次设计中只使用到了进行数据传输的串口通信、TCP/IP 远程通信、数据分析、显示、存储、程序调试等小部分功能，还有更多方面值得研究学习。

用户界面就是VI 程序的前面板，使用者可直接在前面板进行操作控制，方便简单。为实现远程通信，将上位机部分分为服务器和客户端两部分，服务器置于机房；客户端远程监控，处在同一局域网即可。客户端用户界面如图4 所示。

4 结论

本文采用Labview 设计操作界面，采用STC12C5A60S2 单片机作为主控器，传感器DНT12 采集温度、湿度，LT163 单相互感式计量模块采集电压、电流，结果表明该系统能够对机房设备的运行状态、温湿度、供电电压电流等参数进行实时的监控，实现对机房的远程智能化管理。