（电路与系统专业论文）电信机房温度监控系统的设计.pdf

摘婴 摘要 1 1 1 11 11 1 i iii i l li i iiiil y 2114 3 7 2 随着信息技术和集成电路的发展，通信网规模的加大，i 也信机房的节能 减排问题也闩趋严峻。为了节约能源、降低运行成本并确保通信网络的安全、 提高维护质量、适应维护改革的需要，温度监控系统正越来越多地被应用于 通信运营商的机房中，此时对机房温度监控系统的需求也与日俱增，其发展 及应用f j 订景十分广阔。像网络数据叶1 心、网络设备巾心、信息叶1 心、电力调 度中心、计算机中心等这些机房重地，我们必须为其动力巧己i u 系统、空涮、 防雷接地系统、u p s 以及后备电池组、机柜、消防系统、温湿度及照明系统 等设备提供正常的运行环境，同时达到湿著的节能减排效果。冈此往机房巾 引入温度监控系统不仪能给设备，带来更多的附加值，同时，也能在很人程度 上减少对劳动力的需求，提高效率。本没计旨在设计一个钳能温度船i l l 控系统， 能够以较低的成本保障电信中心机房重要系统的正常运行，实时有效地监控 机房温度过低或过高等紧急意外情况，自动调节空调和通风系统i 殳备，并n 能够及t f t ：1 5 信息入库记录，通过人机界面来显示和查询，节约能源，创造了 价值，具有一定的商业价值。 本文根据电信机房对温度监控系统的功能要求进i j ：了综合考虑， 以 f r e e s c a l e 半导体公一j 的c o l d f i r e 系列的m c um c f 5 2 2 5 9 作为丰处理器，配合 r t o sm q x 的使用，实时有效地监控机房内温度的变化。木系统分为四部分， 即温度采集模块、温度监摔模块、人机界面、信息存储模块。温度采集模块 采用主机和从机设计，通过r s 4 8 5 总线实现多点温度采集；温度监控模块通 过r s 4 8 5 总线向协议转换器发送命令米控制空调以实现温度的调节和多台空 调控制；人机界面采用l c d 液晶屏来显示功能菜单、用广设定的空调参数、 协议转换器参数、温度上+ 卜限、室内温度、温度传感器校准值和人工控制空 调菜单等，通过采h j 六个按键来实现人机交互，对j 叶j 户存键盘上的操作进行 同步显示；信息存储模块采用s d 卡来存储空调参数、协议转换器参数、温度 上下限、温度传感器的校准值和空调运行状态等。各个模块相互独立，同时 又构成统一的整体，方便_ 次开发。本系统功能齐全，结构完整，可以直接 摘篮 用于电信的机房中。 首先完成本系统的硬件设汁，以c o l d f i r e 系列的m c um c f 5 2 2 5 9 为卡处 理器，考虑到应；i - j 术) l 房现场口j 能会遇剑种种不利因素，充分做好r s 4 8 5 、s d 卡、l c d 等接口电路保扫 _ - 1 2 作j 提高整个系统的抗干扰能力。n ； i - 还考虑到 方便系统升级开发和功能的完备性，实现了工业级现场常用的以太刚接口电 路；其次是完成协 义转换器的设计，将f i 同j 家、彳i 旧型号的空调设备连接 成个完整的监控系统；最后是完成本系统的软件设计，采用r t o sm q x ， 一方面在其上完成s d 卡、r s 4 8 5 等的驱动程序，力求做到易用、口j 靠和稳定； 另一方面完成应用程序的设计，实现信息处理、通信和监控管理任务等，采 用m q x 实i t 寸操作系统提高了温度监控系统的稳定町靠性，降低了开发成本， 在网络化机房管理控制中有着广阔的应用前景。 关键字：m c u ，实时操作系统m q x ，温度监控，人机界衙，协议转换器 a b s t r a c t 一一 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n di n t e g r a t e dc i r c u i t s t h e j n c r e a s eo ft h es i z eo ft h ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k ，e n e r g ys a v i n ga n de m i s s i o n r e d u c t i o no f t e l e c o m m u n i c a t i o nr o o ma r eb e c o m i n gi n c r e a s i n g l ys e v e r e i no r d e r t o s a v ee n e r g ya n dr e d u c eo p e r a t i n gc o s t sa n de n s u r et h e s e c u r i t yo fc o m m u n i c a t i o n n e t w o r k s ，t oi m p r o v em a i n t e n a n c eq u a l i t yt om e e tt h en e e d so f t h em a i n t e n a n c eo f t h er e f o r m ，t e m p e r a t u r em o n i t o r i n g s y s t e m sa r ei n c r e a s i n g l yb e i n gu s e di nt h e e n g m er o o mo ft h ec o m m u n i c a t i o n s o p e r a t o r s ，a tt h i st i m e ，t h ed e m a n do f t e m p e r a t u r em o n i t o r i n gs y s t e m si sa l s oi n c r e a s i n g i t sd e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o n p r o s p e c t i s v e r yb r o a d l i k en e t w o r kd a t ac e n t e r , n e t w o r k e q ui p m e n tc e n t e r i n t b r m a t i o n c e n t e r , p o w e rd i s p a t c h c e n t e r , c o m p u t e rc e n t e rm a c h i n er o o m p o w e 。h o u s e ，w en e e dt op r o v i d en o r m a l o p e r a t i n ge n v i r o n m e n tf o ri t s ，s u c ha s d e v i c e p o w e rd i s t r i b u t i o ns y s t e m ，a i r c o n d i t i o n i n g ，l i g h t n i n gp r o t e c t i o n a n d g r o u n d i n gs y s t e m ，u p s ，a n db a c k - u pb a t t e r yp a c k ，e q u i p m e n tc a b i n e t s f i r es y s t e m t e m p e r a t u r ea n de n v i r o n m e n t ，t oa c h i e v e s i g n i f i c a n te n e r g y s a v i n g e f f e c t i n t r o d u c e dt h et e m p e r a t u r em o n i t o r i n gs y s t e mi n t h ee n g i n er o o m n o to n l yc a n b r i n gm o r ea d d e dv a l u ef o rt h ee q ui p m e n t ，b u ta l s oc a n g r e a t l yr e d u c et h ed e m a n d f o rl a b o ra n di m p r o v e e f f i c i e n c y t h i sd e s i g ni st od e s i g na ni n t e l l i g e n tt e m p e r a t u r e m o n i t o r i n gs y s t e m ，c a np r o t e c tt h en o r m a lo p e r a t i o no ft h ec e n t e rr o o ma tai o w e r c o s t ，r e a l - t i m et oe f f e c t i v e l ym o n i t o rt h er o o mt e m p e r a t u r et o ol o wo rt o oh i g h e m e r g e n c yu n f o r e s e e nc i r c u m s t a n c e s ，a u t o m a t i c a l l ya d j u s tt h ea i r c o n d i t i o n i n ga n d v e n t i l a t i o ns y s t e me q u i p m e n t ，a n dt i m e l ys t o r ei n f o r m a t i o ni ns t o r a g e r e c o r d s b y t h eh u m a n c o m p u t e ri n t e r f a c et od i s p l a ya n d q u e r y , e f f e c t i v e l ys a v ee n e r g y c r e a t e v a l u e ，h a sac e r t a i nc o m m e r c i a lv a ll j e t h i st h e s i sb a s e do n r e q u i r e m e n t so ft h et e l e c o m m u n i c a t i o nr o o ma b o u t t e m p e r a t u r e m o n i t o r i n gs y s t e mf u n c t i o n a l i n t o a c c o u n t ，u s i n g f r e e s c a l e s e m i c o n d u c t o rc o l d f i r es e r i e st h em c um c f 5 2 2 5 9a st h em a i np r o c e s s o r w i t h n eu s eo fr e a l - t i m eo p e r a t i n gs y s t e mm q x ，r e a l t i m em o n i t o r t e m p e r a t u r ec h a n g e s i nt h ee n g i n er o o m 。t h e s y s t e mt hi st h e s i sp r e s e n ti sm a d eu po ff o u rp a r t s ? n a m e l t n e t e m p e r a t u r e c o l l e c t i n gm o d u l e ，t h e t e m p e r a t u r e m o n i t o r i n gm o d u i e i i i a b s t r a c t 一一一一 h u m a n c o m p u t e r i n t e r f a c e i n t b r m a t i o n s t o r a g e m o d u l e lh e t e m p e r a t u r e c o l l e c t i n gm o d u l eu s e s t h ed e s i g no fm a s t e ra n ds l a v e t oa c h i e v e m u l t i p o i n tt e m p e r a t u r ea c q u i s i t i o n v i ar s 4 8 5b u s ；t h et e m p e r a t u r e 。m o n i t o r i n g m o d u l es e n d sc o m m a n d st op r o t o c o lc o n v e r t e rt h r o u g ht h er s 4 8 5b u st oc o n t r o l t h ea i rc o n d i t i o n i n gi no r d e rt oa c h i e v et e m p e r a t u r er e g u l a t i o na n da i rc o n d i t i o n i n g c o n t r o l ：h u m a n c o m p u t e ri n t e r f a c eu s e st h el c d s c r e e nt od i s p l a yt h ef u n c t i o n m e n u t h eu s e rt os e ta i r - c o n d i t i o n i n gp a r a m e t e r s ，p r o t o c o lc o n v e r t e rp a r a m e t e r s ， u p p e ra n dl o w e rt e m p e r a t u r e i n d o o rt e m p e r a t u r e ，t e m p e r a t u r e s e n s o l c a l i b r a t i o n v a l u e sa n dt h ea r t if i c i a lc o n t r o la i rc o n di t i o n i n gm e n u s ，t h r o u g ht h eu s eo f t h es i x k e v st oa c h i e v eh u m a n c o m p u t e ri n t e r a c t i o n ，t h eu s e ro p e r a t i o no nt h ek c 。b o a r d s i m u l t a n e o u s l yd i s p l a y e d ；i n f o r m a t i o ns t o r a g em o d u l eu s e st h es d c a r dt os t o r et h e a i r c o n d i t i o n i n gp a r a m e t e r s ，p r o t o c o lc o n v e r s i o np a r a m e t e r s ，t h et e m p e r a t u r eo n t h el o w e ra n dh i g h e rli m i to ft h et e m p e r a t u r e s e n s o rc a l i b r a t i o nv a l u e sa n dt h ea i r c o n d i t i o n i n gr u n n i n gs t a t e e a c hm o d u l ei si n d e p e n d e n to f e a c ho t h e r w h i c ha l s o c o n s t i t u t e sau n i f i e dw h o l e ，c o n v e n i e n ts e c o n d a r yd e v e l o p m e n t t h es y s t e m s t r u c t u r ei sc o m p l e t e ，f u l l yf u n c t i o n a l ，c a nb eu s e dd i r e c t l yi nt h ee n g i n er o o mo f a l lw a l k s f i r s tc o m p l e t et h i ss y s t e mh a r d w a r ed e s i g n ，u s i n gt h ec o l d f i r es e r i e sm c u m c f 5 2 2 5 9a st h em a i np r o c e s s o r , t a k i n gi n t o a c c o u n tt h ea p p l i c a t i o ns i t em a y e x d e r i e n c eav a r i e t yo fu n f a v o r a b l ef a c t o r s ，a n dt od oa ll t h er s 4 8 5 s dc a r d l c d i n t e r f a c ec i r c u i tp r o t e c t i o n ，i m p r o v et h eo v e r a l la n t i i n t e r f e r e n c e a l s oc o n s i d e r e d t of a c i l i t a t es y s t e mu p g r a d ed e v e l o p m e n ta n df u n c t i o no f t h ec o m p l e t e n e s s ，a c h i e v e t h ee t h e m e ti n t e r f a c ec i r c u i tf r e q u e n t l yu s e db yt h ei n d u s t r i a ls i t e ；f o l l o w e db yt h e c o m p l e t i o no ft h ep r o t o c o l c o n v e r t e ro e s i g n ，c o n n e c td i f f e r e n tm a n u f a c t u r e r s ， d i 仃e r e n tm o d e l so fa i r - c o n d i t i o n i n gd e v i c e si n t oac o m p l e t em o n i t o r i n gs y s t e m ； f i n a l l v c o m p l e t et h es y s t e ms o f t w a r ed e s i g n ，u s er e a l t i m eo p e r a t i n gs y s t e mm q x ， o nt h eo n eh a n d 。c o m p l e t es dc a r d ，r s 4 8 5d r i v e ro nm q x ，a n ds t r i v et oa c h i e v e e a s eo fu s ea n dr e l i a b i l i t y ；o nt h eo t h e rh a n d ，c o m p l e t ea p p l i c a t i o nd e s i g n ，a c h i e v e i n f o r m a t i o np r o c e s s i n g ，c o m m u n i c a t i o n s ，a n dm o n i t o r i n ga n dm a n a g e m e n tt a s k s ， m q xr e a l t i m eo p e r a t i n gs y s t e mi m p r o v e s t h es t a b i l i t yo ft h et e m p e r a t u r e m o n i t o r i n gs y s t e mr e l i a b i l i t ya n dr e d u c ed e v e l o p m e n t c o s t s ，h a sb r o a da p p l i c a t i o n p r o s p e c t si nt h en e t w o r k c o n t r o la n dm a n a g e m e n tr o o m i v a b s t r a c t k e y w o r d s ：m c u ；r e a l - t i m eo p e r a t i n gs y s t e mm q x ；t e m p e r a t u r e m o n i t o r i n g ； h u m a n m a c h i n ei n t e r f a c e ；p r o t o c o ic o n v e r t e r v 第章绪论 1 1 课题研究的背景 第一章绪论 目前，随着通信产业的高速发展，通信网络的节能减排问题也f 1 趋，旷峻。 机房节能已持续成为各大电信运营商提高管理水j 、提高收益、降低成本、 提高综合竞争力的重要发展战略之。而通信机坊和罐站内的庞人的空调能 耗则是运营商最关注的节能 1 j 题。在电信的机房内，窄调的节能工作较为薄 弱，能源浪费现象比较严重，所以加强机房的温度监摔管理和空调的维护与 管理，可以获得非常显著的节能效果。毋容置疑温度是机房节能最常见和最 基本的参数之一，在整个机房运行的过程r f l ，采朋低成本的m c u 对温度进行 实时监测和控制，信息存储和数据显示，进而刈。空渊进行实时临控，对r j ：提 高乍产效率和产品质量、延长设备寿命、节约能源和劳动力等都有很重要的 作玎。 1 1 1 国内外机房节能系统的现状 随着数字信息技_ 术和网络技术的高速发展，幽内外的各人通信运营商也 在不断扩人建设规模、增加网络设备。因此，机房t i - t 。- - l r j , 匕匕使获得了行业内各方 用户的普遍火注。对于空调节能，业界也非常火注新技术的应用。据了解， 定期管理和维护机房内的空调比4 i 管理和维护的空调节能在2 5 以上。 目前，国内外已有很多企、l k 相继推出了机房节能技术设备，其技术已经 涉及到各个方面。主要包括机房窄调压缩机采用变频技术、机房温湿度设定 值节能控制技术以及智能新风节能系统。像机房环境系统检测技术，机房动 力系统配置技术已经相当成熟，很多产品都有自己的特色。如艾默生网络能 源有限公司的p s w s 监控系统、全新的s i t e w e b 监控系统，中兴力维的z t e v i e w e y e 监控系统、香港丰联的联讯2 0 0 0 通信电源和空调设备集中监控系统 等等，像这些公司生产的产晶已经在行业巾处于领导地位【2 1 。 因此机房温度监控系统也显得越来越必要，愈来愈迫切。最初，温度监 电f r ；t - j 1 房温嫂雌挖系统的1 1 2 计 控系统的二种形：盘二 温度表，毛细管i = 温控器，p t c ( 正温度系数) 热敏 电m 温控装置，随着温度监控系统技术的提高和完辫而被逐渐淘汰。2 0 世纪 8 0 年代术，铂热温控系统刚i 现时，为普通电子电路，功能比较简斡，非智 能结构，只有显示和热保护功能，很难满足工业发展的需求。存9 0 年代初， 很多温控制器生产厂家开始推出x m t 系列单片机智能型温度监控系统，这种 系统具有最大值显乃、直接启动停风机、超温、故障报警等功能。随后，为 进步提高温度监控系统的运行管理水平，又出现了带有计算机通讯接口的 温度； i 2 控系统，大幅度提高了产品的叮靠一l + k - 1 i 智能性f 3 】。随着通讯技术的发展， 先足采用r s 2 3 2 接口向数据处理系统发送信息，但足受至i j r s 2 3 2 传输距离有 限、负载电容、抗干扰性能差等方而的限制，后逐步被结构简单，实现方便， 便于维护的r s 4 8 5 接 1 所代替。当代通讯的发腱趋势是i 叫络化、智能化、标准 化、集成化，因此，机房温度监控系统也应改进通讯结构，尽量具有多样化、 使用标准化协议的通讯方式。机房温度；临控系统服务的是整个通信网络，通 信技术的发展 j 异月新，只有f i 断的创新，才能跟卜整个行业技术发展的潮 流，j ，j 有可能站在整个通信网络架构的高度，蚓此推出软f t - 4 ：u 硬件完荚结合 的监控产品势在必行，为机房的建设、节能和运营维护涂上一抹很深的绿色。 1 1 2 机房节能系统的发展趋势 当日订，机房和网络的重要一r e 在不断地提升，因此需要及时，完善的机房 节能技术支持和服务。各大通信运营商正在紧锣密鼓s 也d r i 强3 g 网络的建设。 3 g 基站的分布范围将更加广泛、更加复杂，对机房- ”i j6 i j ”u 系统的依赖性将更加 强化，更加需要实现无人或少人值守，如果没有足够的实力来加强技术支持 和技术服务，势必影响整个通信网络的运行、运营商的经济效7 , , t 羊i l 综合竞争 力。 随着国内外科学技术的迅猛发展，机房维护厂家的增多，机房节能技术 也随之迅速的发展起来。现在的产品人多是针对机房的室内环境系统和供电 系统而设计研发的，主要是维护机房设备的正常安伞的运行，避免事故的发 生和经济损失【l 】。因此，对于机房节能技术之一温度监控系统的发展来说，主 要是两个方面的发展，第一方面是面向多功能、智能化、高精度和高技术的 第。章绪论 发展方向，其主要优点是系统的功能吏强大，可以适用丁j 大型机房和需要监 控严密的机房控制系统中，达到更；i r 的节能减排的效果，但是其系统的研发 需要巨大的投资；第二方面是面向小型机房和只需要某砦功能的阶控的机房 设计的控制系统，其优点足捧制简单易实现成本低，使用存一些小规模的机 房监控中，且成本较低适用于t | 小企业。 1 2 课题的研究意义及系统的优点 随着信息技术的普及和通信网规模的加大，为了确保通信网络的安全， 提高维护质量并降低运行维护成本，各人通信运营商都在彳：断扩大建设规模、 增加网络设备。数据中心能耗需求的增长速度也远远高j ：其它领域，企业每 年用往电能成本上的花费也越来越r 滔。往电信机房的电能消耗中，主要是水 自于l t 设备能耗、照明设备的能耗、电源用l 制冷系统的能耗。根据调查，机 房的电能消耗在所有能源消耗中所占的比例已高于8 0 ，因此节能减排工作 将以节省f 乜能为重点研究方向。自数据标明，在电信运营商的总 n 能消耗- f ， 制冷设备空训耗电就占到5 0 ，基站和核心数据机房的总托i u 占到9 0 以卜， 凶此，住确保机房温度符合通信设备正常运行的前提下，科学有效地降低f 乜 力资源浪费、减少空调用电成小已成为通信机房一仃能的币要手段。从宏观层 而来说，国家侣导节能减排，运营商应该主动f - i 觉地贯彻同家梢关政策，另 外，运。齿商币视节能环保，有利于在广大用户中心树立良好的形象。而从微 观方山来说，运营商重视节能，将町以大大节省电费歼义，提升氽业的运营 效率和盈利能力，从而提高电信运营商的综合竞争力。 电信机房卒调相比于普通守调柯着非常苛刻的使川要求，需要每天2 4 小 时不停运转，而且大都是在无人看管的情况下运行，这就要求机房空调住具 有长期稳定的性能的前提下还应具有节能的性能。而l 乜信机房内的空调虽能 根据其设定的温度自动开关机，f f i 是无法关闭空调风扇的运转，而空调风扇 的运转消耗的电能是电力资源浪费的主要方面。钊对电信机房空调无人看守 的情况和窄调运行的特点，据了解，如果使用具有口j 靠的远程峨摔功能，町 以远程控制空调启动和关闭，可远程监视空调运行状况、运程故障自动报警， 乜倩机房温度豁控系统的i 殳汁 将会大大有利于机房的管理，提高机房。f i 。l - h , - 匕p , 的效果。 机房温度监控系统是根据机房温、湿度刚值节能控制技术面设汁的，在 满足机房工艺的条件下，使用陔1 了能设备，确保合理的温度，町以直接降低 电信运营成本，同时增加空训设备的使用寿命。据资料硅示，通信机房空训 温度每调高l 摄氏度，可以节能5 - 1 2 。凶此，机房温度监控系统对于提高机 房系统乃至整个通信例络的稳定性、提升机房管理能力以及降低氽、i k 的t c o ， 都有着极其重要的意义。近几年，随着机房数量的增加、建设规模的扩大和 机房重要一陀的提升，机房节能系统l 经成为各行各, i k f j , j 运营商关 辛的重点， 机房节能摔制系统i h 场迎来了空前繁荣的大发展局而，机房行0 了能环保方面 将还会有更人的上丁i 的空f j 。国内外很多企业都已开发出了种类繁多的温度 监控系统，而且个别食业占据绝对优势地位。但是这些食业所研发的温度监 控系统多适应于上、l k 场合，而且价格比较昂贵，使用太过于复杂，对于机房 节能j 控不太适合。 本文设计的温度监摔系统，足专门针对电信机房环境设汁的，采用 c o l d f i r ev 2 系列的m c um c f 5 2 2 5 9 为t 处珲器，源代码开放的实时操作系统 m o x 为系统软件设计的平台，在实h j 有效的监控机房温度利空渊运行状念的 前提下，操作简单，体积小，功耗低，稳定可靠，造价低廉，有效的降低了 开发成本，同时达到了节能、省f u 的效果，是一个物荚价廉同时又具有相当 的研究及商业价值的系统。 1 3 课题的研究任务 通信运营商针对机房的需求：仃着较大区别，市场上也有很多专业性和功 能性比较强的节能监控系统，但普遍存住价格昂贵的情况。住只需要某些方 面监控的机房中大批量使用比较州难。他们往往并不需要特别高的处理能力 及功能较复杂的系统，而是需要系统简单易用，能够快速的布置到应用现场。 本系统设计i 卜是针对该种需求而设计的一套高可靠性低成木的系统。木监控 系统将对市电信公司的所有城区模块局、终端局、乡镇模块局等机房的温度 进行监控，实现全市的终端局以 ：机房及重要模块局、城区接入网点的环境 4 第市绪论 系统的实时监控，为温度j 监控系统的进一步延仲奠定了良好的基础。 本系统设计要完成的i ：作是针对电信机房温度监控系统的需求选择出必 须具有的功能模块。完成本系统的温皮采集系统、温度临控系统、人机界面、 键盘模块和信息存储模块的软硬件设计，并存实时操作系统m q x ：设计丫必 要的设备驱动程序以及应用程序，完成了信息采集、信息处理、通信及监控 管理等任务，在确保系统稳定性、可靠性、准确性、通用性、安全性、可维 护性的同时又增加了系统的可扩展性以满足用户的需求和方便二次开放的需 求；通读各种窄调通i 凡协议，确定协议转换器的功能，完成协议转换器的软 硬件设计，确保其能稳定地、可靠地、准确地转换主处理器的命令，将不同 厂家生产的、刁i i _ j 型号的各类空调设备方便的连接成一个完格的监控系统。 1 4 本论文结构安排 第章叙述了课题的研究背景、研究意义以及系统的优点和完成的各项 任务。 第：章叙述了机房温度监控系统总体方案设计，其叶l 包括需求分析、系 统的m c u 和r t o s 选择及硬件系统、卜台搭建。 第二章介绍了机房温度监控系统及协议转换器的硬什设汁，包括总体设 计框架、温度采集系统、温度监控系统、人机界而模块、信息存储模块的设 计以及协议转换器设计。 第四章是今系统的软件设汁，包括实u j - 操作系统m q x 的使用，系统软件 结构，温度控制流程，信息采集，信息处理，通信及监控管理任务等。 第五章是本系统的调试和测试，包括硬件安装与测试，软件测试，系统 测试。 第六章为总结，介绍了本系统实王见的具体功能，阐述了本课题的王见实意 义以及对本系统的展望。 电信机膀温嫂蚧j 卒系统的改计 第二章机房温度监控系统总体方案设计 2 1 需求分析 本监控系统针对市电信公司的所有城| x 模块局、终端局、乡镇模块局等 机房的- 1 “jt j 。i ( 1 i 对机房内的温度进行峪摔，实现伞市的终端局以卜机房及重要 模块局、城i 麓接入网点的环境系统的实时监控，从而实现i 乜信行业节能减排 目标【1 1 。对于用户米说，往往把产品的可靠性和稳定性放在首位，同时希掣产 品能够尽快的投入使用。在这种情况下通过综合考虑，我们为用户设计了一 个灵活的一 j6 i i ”e h ”i 1 度控制系统，软件系统采用f r e e s c a l e 旗下的m q x 实时操作系 统，其提供丁免费开源的t c p i p 队议栈( r t c s ) 、u s b 协议栈和m f s 文什系统， 可以大大缩短产i 几l 的开发剧期。硬件系统采j j c o l d f i r e 系列的m c um c f 5 2 2 5 9 作为丰处理器，集成了r s 4 8 5 电路、r s 2 3 2 电路、以太 i ) 9l u 路、s r a m 存储器 电路以及其他各种必须的f 蜒件电路，只需要提供个1 2 v - 2 4 v 的丌笑i 址源雎f j 可 正常工作。软件系统在实现奉系统功能前提下，还为用户提供了更多的a p i 函 数，最大限度降低软件的开发门槛，节约宝贵的时间。用户在使用过程中就 不需要白行开发硬件驱动程序和复杂的 办议栈程序，也不需要过多的了解处 理器的内部功能模块、部件及寄存器细节，只需要仃c 语言基础，就可以灵活 的应用本系统。根据以卜的原则，确定本系统的功能设计如下： l 、可靠性 按照总体设计要求，本监控系统应该具有良好的电磁兼容性和电器隔离 性能，充分做好器件的保护i ：作，提高其整体抗t 扰能力，无论外界有何不 利因素均影响不剑术临控设备的正常运行。临控系统具有自我诊断功能，对 信息存储故障能够及时报警。监控系统硬件能够在用户提供合适的l 乜能供应 的条件下进行不i 、开j 断地工作。 2 、稳定性 本监控系统软硬件均采用模块化设计，各个模块相互独立，同时又构成 统一的整体，某一模块出现异常情况时，不会影响到系统中其他模块的正常 第一：章机房滥度 临挖系统总体力案改汁 运行。 3 、安全性 术临控系统的硬件各模块的设计均采川j 。靠的电气隔离技术，从而保证系 统软硬件存任何条件下，均不会影响到被监控刘象运行的i ，j 靠一陀和安全性， 诸如系统发生故障退出监控制时要确保空调处于开启状态，保证被监控对象 安全运行。软件系统的设计l 采用了对系统维护人员和管理人员的操作权限 进行了多级分类，以此来区分和限制不同用户对本监控系统的访问利操作能 力，从而保证系统操作的安伞。件。 4 、准确性及精度指标 本监控系统对信息存储故障的报警准确率为1 0 0 ，对温度的采集和监控 准确率能达到1 0 0 ，对温度采集的精度能达到0 1 ，温度传感器的地址设置 范围为1 到1 2 7 ，对温度监控的范围波动为2 度以内。考虑到机房内的温度在 设定温度上下限临界点附近，会造成窄调频繁地在关闭和歼启状念之问切换， 影响设备寿命。根据用户要求，当室内或空训回风u 处的温度高j ：设定的温 度上限时，便开启空调，成功开肩宅凋后，至少要等1 5 分钟，r 室内或空调 回风口处的温皮低于设定的温度下限时，才能关闭宅调，成功关闭窜调后， 至少等3 分钟，且室内或空调回风口处的温度高。丁：设定的温度卜限时，才能 开扁空凋。火闭空凋的3 分钟，将会大大减少空凋的耗电量达劁一f ，能珂：保 的f 1 的。 5 、可维护性 本监摔系统的软件和硬件系统的设计采用了模块化的结构设计和规范化 的通信协议，以保证本系统的可维护性要水。 6 、扩展性 奉监控系统的软硬件设计采用模块化设计可方便扩展软件的仔务结构和 硬件的标准化模块接u ，同时硬件电路上添加了以太网电路接l j ，便于系统 规模和功能的扩展。 7 f l 信机房温j 坚峤挖系统的改汁 2 2 总体方案设计 本盼摔系统实现了罕少能与8 台卒调，6 4j 温度采集模块的通讯。通过 时机房湍度过低或过高等紧急意外情况进行实时有效地监控，来自动渊节空 调和通风系统设备，节约能源的同时又保证了被虢控对象能够安全的运j j ：， 此外还能够及时将信息入库记录，通过人机界血来显示礼查洵 1 1 。冈此，本监 控系统必须具备远程通讯功能，实现对机房内湍度环境实时监控，并刈异常 现缘给予告警和恢复信号。本监控系统远程终端通讯接r 有r s 4 8 5 、r s 一2 3 2 、 e t h e r n e t 接口等，r s 4 8 5 总线接口用于与现场各种监控设备相连，e t h e m e t 接 u 是预留接u ，方便以后系统性能的升级。在本系统的设计巾，考虑到系统 应能够及h q - , 瘟j 应随机发生的外部事件，并对其进行快速处理，同时应具备。日j 扩允性，方便系统监控性能的扩允和丁i - 级。| 大i 此，采用操作系统米管理本系 统的软硬件资源。嵌入式操作系统以其自身的实时性、高可靠性、可裁剪性、 功能齐全等优越的特性，已成为r 业控制领域的热点。因此，本系统设计采 用厂嵌入操作系统和嵌入式m c u 组成机房温度监打! 系统。 此外，由。二电信机房内空调设备的多种胁议的并存，这就需要系统能够 识别不同的协议信息。在设计中，通过加入协议转换器来完成协议转换的过 程，使得监控设备连接成一个整体，便于脏控铃：理，同时，在 艮大程度l 二简 化了系统硬件的复杂度，提高了系统的扩展性和集成度。因此，协议转换器 必须具备远程通信功能，实现系统与空调问快速、透明的通信。木协议转换 器远程终端通信接口有r s 4 5 8 、r s 2 3 2 接口等。电信机房温度监控系统的组网 图如图2 1 所示。 第一：章机房温j 受舱挖系统总体力案改汁 图2 1 电信机房温度监控系统的组刚图 f i g u r e2 1n e t w o r kd i a g r a mo f t h et e l e c o m m u n i c a t i o n sr o o mt e m p e r a t u r e m o n i t o r i n gs y s t e m 系统的丰要功能女i | t - ： l 、系统管理功能 经过常码认证的川户才。口j - 进入操作界而，进行系统管理。对窄调， ：关历 史记录信息、湍度采集信息、监控系统运行状态、通讯足甭正常进行杏向； 对空调是否接收本系统遥控、协议转换器地址、空凋类型、波特率、室内温 度上_ 卜限值、空调同风口温度上卜限值、温度采集设备的地址、温度传感器 的校准值等参数进行设置：对操作密码进行设置来限制操作权限等。 2 、系统监摔功能 可实现对机房内湍度和空调网风口处的温度进行实时监控，自动调节空 调和通风系统设备，即确保了被临控对象的安伞运行，又达到了节能环保的 效果。同时实现了对温度采集设备的温度校准，确保了刈+ 温度监控的准确性。 3 、实时监控系统运行状态显示功能 可实现对机房内各被监控设备的运行状态进行实时显示，主要显j 被控 9 屯信 ! l l 虏温j 蔓 1 并；系统的砹计 空调的当前状态是开j 一状态或关闭状态，以及与空调通讯是台正常进行显乃。 4 、实时温度采集和显示功能 口j 实现对机房内各区域内的温度进行采集，将采集到温度存入数据库， 刈数据进行分析处理， 存监控界面卜实时显示各区域内的温度。方便管理 员查询和观察。 5 、温度校准功能 可实现对机房内分布在各区域内的温度采集设备进行温度校准。不管性 能多好的温度采集设备，经过k 时问的使h ，不u j 避免地会发生温度漂移， 所以对温度采集设备进行温度校准足有必要的，确保了温度采集的准确性以 及监控系统运行性的安全性。 6 、信息存储功能 可以存储空调开关历史记录信息、用户密码、空调参数、协议转换器参 数、机房内及卒调回风u 处温度上下值、温度采集设备的信息等。 7 、空调启停历史记录显示功能 可实现对最近一剧内的空调启停状态进行显刁；，方便管理员查词。管理 员通过了解机房内空调运行状态，可以合理设定空调运行参数，使机房内的 温度尽可能地保存在合理的温度范围内。 8 、屏幕保护功能 在4 分钟内无人操作本系统时，系统会自动进入屏保状态，即节约了能 源，义延长了设备的寿命。 9 、告警破示功能 对信息存储故障，系统会及时进行声报警；对系统o j 监控设备间的通讯 发生异常时，系统会及时进行光报警。声报警由蜂呜器米实王见，光报警通过 改变显示颜色来实现。实时监控辖域内所有监测单元的i ：作状态。使得用广 及时采取措施，以免造成不必要的损失。 1 0 、系统时问设置和实时移示功能 可实现对系统时间的年、月、日、时、分、秒进行设置和实时显示。系 统时间的正确设置力便系统记录空调肩停历史状态。 这些功能的实现需要可靠的操作系统和硬件平台来支持，做好操作系统 l o 第_ 章机房温j ! ： ：雌柠系统总体办案i 筻计 币处王坐器的选择对于奉系统的实现起到全关乖要的作用，以下小一i ，将洋细介 绍操作系统和处理器的选择及总体方案确定。 2 2 1 嵌入式操作系统