站端机柜内部智能温控系统

高金秋

摘要：由于站端机柜内部监控设备在运行过程中会产生大量热量，因此为了保障主机设备和数据的安全，机柜内部散热系统的稳定运行至关重要。本文设计了一种用于对站端机柜内部温湿度进行实时监控的系统，通过将测量所得的温湿度数据及时上传至联网系统，可以令运维人员通过服务器第一时间了解机柜内部情况，并在散热系统出现故障时及时采取有效措施，防止机柜内部温度继续升高，降低机柜设备故障死机的发生率。

关键词：站端机柜;智能温控;远程监控

一、研究背景及意义

随着电网与物联网的深度融合，电力电缆监控设备的不断投入，站端主机的总量也在迅速增加，而各类监控主机24小时不间断的运行必然会释放大量的热量。如果这些热量不能有效转移，机柜的温度会持续上升，这将严重影响服务器的正常工作，甚至引起主机设备的频繁死机，导致监控类设备大面积瘫痪，对电力電缆的安全稳定运行带来严重影响。由此可见，确保站端机柜时刻处于安全的运行环境至关重要。

目前为了防止小动物进入，多数机房都采用的是密闭空间，其排气通风的效果较差，各类设备的不间断运行会导致机房温度不断升高。因此机柜的散热变成了一项必不可少的工作。

站端机房的冷却系统一般采用风冷散热的方式，随着信息技术的发展，风冷散热方式的研究也日益成熟，但缺点也越来越明显，散热能力低、冷却效率低、能耗大、易出现局部过热现象等诸多问题逐步显现。由于机房内部设有空调，因此机房给人的印象一般是很冷，但是制冷空调造成的这种环境温度低，机柜设备内部温度高的“假低温环境”现象，其实未能实现制冷目的，真正需要改善的是机柜设备的内部环境温度。

除了传统的空调制冷方式，机柜顶部一般设计有四个进风风扇，当机柜内部温度超过30摄氏度时，风扇自动开启进行散热。然而由于站端服务器和主机的负荷不断增加，设备运行时间过久，导致部分风扇损坏无法自行启动。仅仅依靠顶部的进风风扇不能使机柜内部构成一个散热的循环系统，致使机柜内部出现温度过高的现象。

目前，为使站端各系统保持稳定可靠的运行状态，运维人员定期进站对机柜开展巡检维护和除尘等工作，然而这样的方式效率低下且无法实现实时监控，一旦发生故障难以第一时间发现。

因此，运用先进的传感、通讯和计算机技术，设计一套完整的机柜内部温度监测系统，对机柜内部的温度进行实时有效的监测，采集温湿度数据并进行分析和研究，及时判断故障并报警，同时通过控制系统还可以对远端设备进行遥控和调节。从而进一步加强设备的维护和管理质量，提高整体工作效率，建立起一套高可靠性、高效率的维护体制。

二、机柜内部智能温控系统的结构

本系统可以分为探测端和远程端，其中，机柜温度探测端通过MCU控制单元、温湿度采集单元、液晶显示单元、风扇控制单元、网络通信单元完成整个系统的数据采集控制流程。在远程报警及监控端，以Web浏览终端为载体，开发新的监控平台，进行服务器交互及远程监控控制。

系统的主要结构框图如图1所示。该系统以MCU控制单元（单片机最小系统）为核心，可同时作为作为参数探测设备，和数据传输设备;监测报警工作流程为，温湿度传感器采集的数据经过单片机处理后在液晶屏显示;同时，数据经过网络通信模块和子站端交换机路由器处理后，实时发送至主站端服务器，远程端直接访问主站服务器，将数据调用至远程监控平台并显示，当温度超过阈值时，发出报警信号。同时远程监控平台可以发送请求指令，利用服务器将指令传送至单片机并通过单片机控制风扇转动，实现系统的远程控制功能。

三、机柜内部智能温控系统的功能

本系统主要目的在于监测机柜内部温度情况，当温度过高或风扇不能工作发生故障时，及时将报警信息传送至远程服务器，运维人员通过访问服务器第一时间了解机柜内部情况，并采取有效措施，防止机柜内部温度继续升高，降低机柜设备故障死机的发生率。

本系统具备以下功能，其功能框图如图2所示，整个系统分为两大模块，分别是机柜内部监测与控制模块和远程端Web服务器模块。其中，机柜内部监测与控制模块主要实现温湿度监测与显示功能、风扇自动与手动开启功能;远程端Web服务器模块主要实现用户登录与浏览功能、温湿度数据采集与分析功能，报警信息收集与存储功能和查询历史信息功能。

（一）温湿度监测与显示功能

实时监测机柜内部的温湿度，并将采集的信息显示至液晶屏上，方便运维人员对设备的检查，并且可以将巡检时的测量温度与显示数据进行对比，检查是否存在误差。

（二）风扇自动与手动开启功能

当机柜内部温度超过30摄氏度时，机柜内部的风扇自动开启进行散热;如果不能正常开启，则发送报警信息，运维人员可以在远程智能监控平台进行手动开启;若两种操作都不能实现，说明风扇发生故障，提醒运维人员及时到现场查看进行维修与更换。

（三）用户登录与浏览功能

运维人员通过本系统的远程智能监控平台可以实时监测到各个机柜的温湿度信息，同时还可以对各风扇的工作模式及工作状态进行控制，相比于传统在现场对机柜进行逐个开柜检查而言，不仅操作简单、方便，还大大提升管理效率。

（四）温湿度数据分析与报警功能

将采集的温湿度信息通过数据处理，发送至主站端服务器上，运维人员通过登录平台查看实时的温湿度曲线，并且设定温度和湿度的阈值，一旦检测到的数值超出设定范围，就会向平台发送报警。

（五）查询历史信息功能

将接收的温湿度数据与报警信息存储在数据库中，运维人员可以查询历史温湿度和报警记录，并对查询结果进行统计，方便运维人员对机柜运行情况的数据进行保存和分析，实现对站端机柜温湿度的集中在线管理。

四、总结与展望

在推动发展融合，加快推进泛在电力物联网建设的当下，根据实际情况出发，通过对机柜内部智能温控系统的设计与研究，减少温度对机柜内部设备稳定运行的影响，降低由各类IT设备热故障而引发的事故率，从而保障电力系统安全运营。同时，利用智能监控平台，实时获知温湿度数据与报警信息，便于运维检修人员迅速组织抢修、消缺，有效提高工作效率。

考虑到站端机柜所处的环境恶劣，系统在软硬件方面针对抗干扰设计有待完善。另外，随着“互联网+”的高速发展，以及“大数据”、“云计算”时代的到来，云平台的使用成为一种趋势。对云平台的使用可以有效的提高数据存储的容量，使系统的业务量增加，提高系统性能。因此，如何将本系统迁移至云平台上值得进一步研究。

参考文献

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