0 引言
隨著信息化程度的不斷提高，機(jī)房計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)量與日俱增,，其環(huán)境設(shè)備也日益增多,，機(jī)房環(huán)境設(shè)備(如供配電系統(tǒng)、UPS電源,、空調(diào),、消防系統(tǒng)、保安系統(tǒng)等)必須時時刻刻為計算機(jī)系統(tǒng)提供正常的運行環(huán)境,。因此,，對機(jī)房環(huán)境實施監(jiān)控就顯得尤為重要。而傳統(tǒng)的機(jī)房多采用人工值守的監(jiān)控方式,，費時費力,，且往往達(dá)不到實時,、全天候、全方位監(jiān)控的目的,。因此,，便捷的、可靠的,、安全的機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)顯得尤為重要,。
機(jī)房智能監(jiān)控系統(tǒng)主要是對機(jī)房設(shè)備的運行狀態(tài)、溫度,、濕度,、潔凈度以及供電的電壓、電流,、頻率,、配電系統(tǒng)的開關(guān)狀態(tài)、測漏系統(tǒng)等進(jìn)行實時監(jiān)控并記錄歷史數(shù)據(jù),，從而實現(xiàn)對機(jī)房各項環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)控功能,，對存在的安全隱患能夠及時報警，并自動采取對應(yīng)的應(yīng)急措施,，為機(jī)房高效的管理和安全運行提供有力保障,。

1 系統(tǒng)框架設(shè)計
中心機(jī)房智能控制器采用嵌入式操作系統(tǒng)，內(nèi)嵌數(shù)據(jù)庫,，采用RS485總線接口,。嵌入式操作系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、可擴(kuò)展性強(qiáng),；通過嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)嵌的數(shù)據(jù)庫,，可以方便地對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類、分析及處理：RS485總線接口通信距離遠(yuǎn),、穩(wěn)定，可以支持32個節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸,。
中心機(jī)房智能控制器采用B／S架構(gòu),，內(nèi)嵌Web服務(wù)器。管理員可以通過上位機(jī)直接訪問嵌入式集成智能控制器的Web服務(wù)器,，直接通過網(wǎng)頁對智能控制器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查看和修改,，從而大大減少了用戶的工作量及成本。Web服務(wù)器可以圖表的形式顯示用戶需要查看的數(shù)據(jù),，并可以對于處在不同范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)采用不同的顏色進(jìn)行顯示,，以示區(qū)別。顯示內(nèi)容直觀,、便捷,、美觀,，增強(qiáng)了系統(tǒng)的用戶體驗。

圖1所示是中心機(jī)房控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,。本系統(tǒng)通過各類傳感器實時監(jiān)測和采集機(jī)房環(huán)境數(shù)據(jù),，并將這些數(shù)據(jù)反饋給中心機(jī)房，以便工作人員對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和評估,。一旦數(shù)據(jù)(例如溫度,、水壓)超過了預(yù)設(shè)的限定值，智能控制器集成的GPRS模塊就會自動發(fā)送報警信息到機(jī)房管理人員的手機(jī)上,，機(jī)房管理人員就能根據(jù)報警信息追蹤到問題現(xiàn)場,，以便及時采取應(yīng)對措施。

2 系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計
圖2所示是中心機(jī)房智能控制器硬件框圖,。本系統(tǒng)中心機(jī)房智能控制器的硬件主要由11個模塊組成：CPU處理器模塊,、內(nèi)存模塊、NAND FLASH模塊,、NOR FLASH模塊,、電源模塊、GPRS模塊,、RS485總線接口,、以太網(wǎng)接口、USB接口,、擴(kuò)展串口,、預(yù)留GPIO接口。其中,，CPU處理器模塊,、內(nèi)存模塊、NAND FLASH模塊,、NOR FLASH模塊集成在mini6410核心板上,；自制外圍板包含有DM9000網(wǎng)卡模塊、3路USB擴(kuò)展接口模塊,、8路A／D采集模塊,、8路數(shù)字信號采集模塊、兩路RS485接口模塊以及擴(kuò)展的兩路串口模塊,。

2．1 網(wǎng)卡模塊
網(wǎng)卡模塊采用DM9000網(wǎng)卡芯片,，可以自適應(yīng)10／100M網(wǎng)絡(luò)，RJ45連接頭內(nèi)部已經(jīng)包含了耦合線圈,，因此不必另接網(wǎng)絡(luò)變壓器,，而是使用普通的網(wǎng)線直連路由器或者交換機(jī)即可實現(xiàn)以太網(wǎng)的接口。
2．2 USB模塊
USB模塊對mini6410核心板的USB接口進(jìn)行了外擴(kuò),，外擴(kuò)的USB接口可以接USB攝像頭,、USB鍵盤,、USB鼠標(biāo)、優(yōu)盤等常見的USB外設(shè),，還可以接USBHub進(jìn)行擴(kuò)展,，各個OS均已經(jīng)自帶USBHub驅(qū)動，因此不必另外編寫或配置,。本系統(tǒng)的USB接口外接GPRS模塊,，因此，可將異常的監(jiān)測結(jié)果實時通過外接的GPRS模塊以短信的形式發(fā)送到管理員的手機(jī)上,。
2．3 模擬信號采集模塊
通過模擬信號采集模塊,，可將溫濕度傳感器輸出的模擬信號經(jīng)過限幅、濾波等調(diào)整后,，輸入給S3C6410的A／D轉(zhuǎn)換通道,，同時將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)行分析和處理。
2．4 數(shù)字信號采集模塊
數(shù)字信號采集模塊,，可將數(shù)字信號經(jīng)過光耦進(jìn)行限幅處理后,，經(jīng)鎖存器傳遞給S3C6410的中斷輸入引腳，以便CPU能及時地對相應(yīng)的數(shù)字信號進(jìn)行分析,、處理和響應(yīng),。
2．5 RS485接口
RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)為兩線制，多采用屏蔽雙絞線傳輸,。接線方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),，在同一總線上最多可以掛接32個節(jié)點。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中采用的是主從通信方式,，可同時與多臺智能設(shè)備進(jìn)行通信,，如UPS設(shè)備、配電柜等,。
2．6 串口模塊
S3C6410共引出有4個串口,，其中兩路串口轉(zhuǎn)RS485供智能設(shè)備通信，余下兩路串口轉(zhuǎn)接成RS232接口,，一路外接撥號器,，余下一路為調(diào)試預(yù)留接口。

3 系統(tǒng)軟件平臺設(shè)計
圖3所示是本系統(tǒng)中的B／S架構(gòu)框圖,。本系統(tǒng)采用B／S(Browser／Server)結(jié)構(gòu)，即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu),。系統(tǒng)分為表示層,、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)庫層三層結(jié)構(gòu)。表示層位于客戶端,，即Internet Explore等Web瀏覽器,，用于在客戶端瀏覽器中顯示用戶界面,，該層可以調(diào)用由業(yè)務(wù)邏輯層提供的業(yè)務(wù)方法；業(yè)務(wù)邏輯層是系統(tǒng)核心部分,，主要擔(dān)當(dāng)業(yè)務(wù)的邏輯處理任務(wù),，包括處理表示層的數(shù)據(jù)請求，在為表示層提供業(yè)務(wù)功能的同時,，通過數(shù)據(jù)庫層來訪問數(shù)據(jù)庫,；數(shù)據(jù)庫層位于底層，主要用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的交互,，包括查詢,、插入、修改和刪除數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的功能,。

3．1 嵌入式系統(tǒng)(Linux)
嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心,，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪,，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能,、可靠性、成本,、體積,、功耗有嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。
本系統(tǒng)采用自裁剪的Linux2．6．38內(nèi)核+UBIFS文件系統(tǒng)來構(gòu)建操作系統(tǒng),，并且為數(shù)字信號采集,、模擬信號采集、繼電器控制等模塊分別編寫了GPIO及A／D驅(qū)動程序,。Linux作為主流的嵌入式操作系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：
(1)小巧而功能完善的內(nèi)核,；
(2)充分滿足硬件設(shè)備的實時性要求；
(3)具有很高的適應(yīng)勝和可靠性,；
(4)具有成熟的開發(fā)工具,。
3．2 嵌入式數(shù)據(jù)庫(SOLite)
嵌入式數(shù)據(jù)庫可用于多種嵌入式操作系統(tǒng)。它將數(shù)據(jù)庫與操作系統(tǒng)的具體應(yīng)用集成在一起,，由程序直接調(diào)用相應(yīng)的API去實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存取操作,。嵌入式數(shù)據(jù)庫可以解決嵌入式系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)處理量不斷增加、數(shù)據(jù)操作效率要求較高等問題,。
本系統(tǒng)選用的是嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite,。SQLite是一款專門為嵌入式設(shè)備設(shè)計的輕型文件數(shù)據(jù)庫，它占用資源非常低,，在嵌入式設(shè)備中,，只需要幾百KB的內(nèi)存就足夠了，并且能夠支持Windows／Linux／Unix等主流操作系統(tǒng),，同時能夠跟很多程序語言相結(jié)合,，比如C&C++,、C#、PHP和Java等,。
3．3 嵌入式Web服務(wù)器(apache)
嵌入式Web服務(wù)器可以對遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控,，用戶可通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問Web服務(wù)器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和歷史數(shù)據(jù)的查詢，也可以通過各種接口對遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行控制,，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,，還可以向監(jiān)控現(xiàn)場發(fā)送指令。此外,，也可以根據(jù)需要添加新的控制功能,，而無需對Web眼務(wù)器的框架進(jìn)行大的改動。
通過移植apache web服務(wù)器和PHP運行環(huán)境,，本系統(tǒng)可獨立運行支持PHP語言的Web服務(wù)器,，以方便用戶通過瀏覽器查看所有監(jiān)控數(shù)據(jù)及報警情況。至此,，基于B／S架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)已搭建完成,。

4 系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計
本系統(tǒng)所用驅(qū)動全部裁剪自內(nèi)核，基于驅(qū)動的應(yīng)用程序及數(shù)據(jù)庫,、apache服務(wù)器均采用開機(jī)自運行的方式啟動,。因此，初始化時只需簡單的網(wǎng)絡(luò)配置,，后期系統(tǒng)上電即可使用,，數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的管理、維護(hù)均通過網(wǎng)頁完成,，操作簡捷,、方便。
4．1 A／D采集程序
對采集到的模擬信號,，通過A／D轉(zhuǎn)換,，并根據(jù)網(wǎng)頁的配置，可對數(shù)據(jù)進(jìn)行等比例計算,，同時對計算的結(jié)果進(jìn)行分析比較,，以將波動較大的數(shù)據(jù)定時寫入數(shù)據(jù)庫，也可以對超過臨界值的數(shù)據(jù)進(jìn)行報警處理,。
4．2 數(shù)字信號采集程序
數(shù)字信號采集程序與A／D采集程序的處理流程類似,，也是對采集到的數(shù)字信號進(jìn)行處理，并將有變化的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫,，對超過預(yù)設(shè)值的數(shù)據(jù)進(jìn)行報警處理,。
4．3 智能設(shè)備通信程序
本系統(tǒng)與智能設(shè)備的通信主要通過RS485模塊，采用MODBUS協(xié)議,，對常用的設(shè)備,，智能設(shè)備通信程序封裝了對應(yīng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)，并對需要檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理,，同時將有波動的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫,，對超過預(yù)設(shè)值的數(shù)據(jù)進(jìn)行報警處理。
4. 4 看門狗程序
通過系統(tǒng)中的看門狗應(yīng)用程序可以大大增加軟件系統(tǒng)的可靠性,。當(dāng)程序出現(xiàn)異常時,，看門狗程序能夠迅速捕獲到異常，并且快速重啟系統(tǒng),。
4．5 報警監(jiān)控程序
本系統(tǒng)主要是監(jiān)控機(jī)房的各項指標(biāo),，在指標(biāo)超過安全范圍時發(fā)出警報，以保證機(jī)房數(shù)據(jù),、信息等重要資源的安全,。報警分為頁面告警、短信報警,、電話報警,、蜂鳴器告警等四種，用戶可以根據(jù)需求進(jìn)行裁剪,。其中,，短信報警采用3G模塊進(jìn)行報警，電話報警則采用電話撥號器SMS報警,。

5 結(jié)語
機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各行業(yè)領(lǐng)域的監(jiān)控,，確保機(jī)房設(shè)備的穩(wěn)定運行，提高機(jī)房管理的安全性能和可靠程度,，實現(xiàn)機(jī)房的科學(xué)管理,。基于B／S架構(gòu)的機(jī)房智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn),，可將Web服務(wù)器移植到嵌入式設(shè)備,，因而操作簡單，能夠全天候地對機(jī)房設(shè)備的運行狀態(tài),、溫度,、濕度、潔凈度,、供電的電壓,、電流、頻率,、配電系統(tǒng)的開關(guān)狀態(tài)等進(jìn)行實時監(jiān)控,。該系統(tǒng)一方面可以記錄各項歷史數(shù)據(jù)，能夠方便用戶對各項數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷,；另一方面,，可實現(xiàn)對機(jī)房各項環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)控功能，對存在的安全隱患能夠及時報警,，并采取對應(yīng)的應(yīng)急措施,，為機(jī)房高效的管理和安全運營提供有力的保證。