基于ZigBee的機(jī)房環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

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1、基于ZigBee的機(jī)房環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)摘?要：采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)采集及現(xiàn)場監(jiān)控技術(shù),以ARM9嵌入式計(jì)算機(jī)為核心單元，以WinCE實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)作為管理平臺，通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)采集及傳送終端數(shù)據(jù)，應(yīng)用PHPRPC協(xié)議進(jìn)行軟件間通信、數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)了基于Web遠(yuǎn)程監(jiān)控。使機(jī)房監(jiān)控達(dá)到更高的實(shí)時性、安全性和穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：ZigBee；ARM9；PHPRPC；Web???隨著無線傳感網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及和嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)滲透到了各行各業(yè)。整個社會對計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的依賴在不斷地加

2、深，信息傳輸更多采用網(wǎng)絡(luò)化與智能化。因而對于機(jī)房信息的實(shí)時性、安全性、穩(wěn)定性和維護(hù)管理方面提出更高的要求。???ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在很多方面得到了廣泛的應(yīng)用，并且可達(dá)到運(yùn)行可靠穩(wěn)定。有些機(jī)房當(dāng)中存在布線困難、擴(kuò)展性和移植性差等問題。面對現(xiàn)有機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)的弊端和局限性，為了保證機(jī)房的安全運(yùn)行，減輕機(jī)房維護(hù)人員負(fù)擔(dān)，降低系統(tǒng)成本，希望能有一套基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，安裝方便、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、維護(hù)簡單、移植性好、可遠(yuǎn)距離監(jiān)控，同時具有經(jīng)濟(jì)性的數(shù)據(jù)實(shí)時采集的機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)機(jī)房設(shè)備集中監(jiān)控，監(jiān)視各種設(shè)備的狀態(tài)及參數(shù)，可診斷設(shè)備部件運(yùn)行情況，在發(fā)生異常狀況或故障時發(fā)出警報，并

3、支持通過瀏覽器遠(yuǎn)程監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行的情況[1，2]。1系統(tǒng)構(gòu)架???整個系統(tǒng)分布部署拓?fù)鋱D如圖1所示，大致可以劃分為五部分：ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)采集終端IDU(IntegratedDataUnit)、嵌入式服務(wù)器端、報警端、監(jiān)控中心與遠(yuǎn)程瀏覽站。???ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)對環(huán)境設(shè)備(如空調(diào)、漏水、溫濕度、UPS、電量儀等)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行采集，以無線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過ZigBee協(xié)調(diào)處理器節(jié)點(diǎn)把采集到的數(shù)據(jù)上傳到IDU。IDU主要負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，上報到嵌入式服務(wù)器，同時，IDU也可以直接通過RS232/RS485等有線的方式接入環(huán)境設(shè)備采集數(shù)據(jù)。嵌入式

4、服務(wù)器負(fù)責(zé)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲、分析和執(zhí)行報警動作。報警設(shè)備主要有短信報警、電話報警、聲光報警和郵件報警。監(jiān)控中心與遠(yuǎn)程瀏覽站負(fù)責(zé)對機(jī)房的集中管理，采集機(jī)房傳來的實(shí)時信息，并以表格和狀態(tài)圖的方式顯示在監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)屏幕上。管理員可以通過遠(yuǎn)程瀏覽站以WEB形式監(jiān)控設(shè)備中的狀態(tài)數(shù)據(jù)，也可以通過遠(yuǎn)程發(fā)命令來操縱監(jiān)控設(shè)備實(shí)施開關(guān)等動作。2硬件設(shè)計(jì)??硬件部分是本監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分之一，其指標(biāo)參數(shù)及可靠性決定了整個系統(tǒng)的性能。為了監(jiān)控系統(tǒng)的需要，硬件要做到體積小、價格低、監(jiān)控參數(shù)精度高、可靠性高、功耗低等[2]。2.1ZigBee無線傳感器　ZigBee模塊核心選擇CC24

5、30芯片，它是由Chipcon公司推出的實(shí)現(xiàn)嵌入式ZigBee應(yīng)用的片上系統(tǒng)，是一顆真正的系統(tǒng)芯片(SoC)CMOS解決方案。這種解決方案能夠提高性能并滿足以ZigBee為基礎(chǔ)的2.4GHzISM波段應(yīng)用，并能滿足系統(tǒng)低成本、低功耗的要求。它結(jié)合一個高性能2.4GHzDSSS(直接序列擴(kuò)頻)射頻收發(fā)器核心和一顆工業(yè)級小巧高效的8051控制器。CC2430芯片需要很少的外圍部件配合就能實(shí)現(xiàn)信號的收發(fā)功能，且外設(shè)資源豐富。各個ZigBee終端節(jié)點(diǎn)主要是通過RS232/RS485與各設(shè)備（空調(diào)、UPS等）進(jìn)行通信，采集各設(shè)備傳感器數(shù)據(jù)。2.2ARM9嵌入式系統(tǒng)?　?IDU和嵌入式服

6、務(wù)器采用的都是軟硬件可裁減的嵌入式系統(tǒng)。嵌入式設(shè)備主控器件采用ARM9處理器。本系統(tǒng)運(yùn)用的是三星S3C2440，片上有很多的資源，集成了各種常用的接口,如串口、SPI、I2C、USB、LCD、COMS、CAMERA，A/D、JTAG和系統(tǒng)總線等。根據(jù)本系統(tǒng)的需要，裁減后硬件系統(tǒng)及接口的主要組成部分如圖2所示，主要包括微控制器、RTC晶振、電源電路、復(fù)位電路、看門狗、大容量Flash/SDRAM、系統(tǒng)狀態(tài)指示、以太網(wǎng)口、RS485、RS232、USB口、JTAG接口和A/D口。S3C2440是基于ARM920T處理內(nèi)核，具有低功耗、高度集成性特性，主頻400MHz，最高533M

7、Hz，這個工作頻率能夠使處理器輕松運(yùn)行WindowsCE，Linux等操作系統(tǒng)以及進(jìn)行較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理。選用64MBSDRAM及256MBFlash足夠滿足監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲及運(yùn)行WindowsCE操作系統(tǒng)的要求。在存儲不足的情況下可采用外界存儲器，例如SD卡、U盤等設(shè)備。3軟件設(shè)計(jì)3.1ZigBee程序設(shè)計(jì)　為了保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，必須選擇合適的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。ZigBee標(biāo)準(zhǔn)支持3種主要的自組織無線網(wǎng)絡(luò)類型，即星型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和簇狀結(jié)構(gòu)[4]。本系統(tǒng)采用星型結(jié)構(gòu)，星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)只存在一個FFD(FullF