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(wú)線(xiàn)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(chǎng)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(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)作為管理平臺(tái)，通過(guò)ZigBee無(wú)線(xiàn)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(shí)性、安全性和穩(wěn)定性。
關(guān)鍵詞： ZigBee； ARM9； PHPRPC； Web

隨著無(wú)線(xiàn)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(gè)社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的依賴(lài)在不斷地加深，信息傳輸更多采用網(wǎng)絡(luò)化與智能化。因而對(duì)于機(jī)房信息的實(shí)時(shí)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(wú)線(xiàn)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(xiàn)困難、擴(kuò)展性和移植性差等問(wèn)題。面對(duì)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(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，安裝方便、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單、移植性好、可遠(yuǎn)距離監(jiān)控，同時(shí)具有經(jīng)濟(jì)性的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)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(shí)發(fā)出警報(bào)，并支持通過(guò)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(gè)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(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)采集終端IDU(Integrated Data Unit)、嵌入式服務(wù)器端、報(bào)警端、監(jiān)控中心與遠(yuǎn)程瀏覽站。

ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)對(duì)環(huán)境設(shè)備(如空調(diào)、漏水、溫濕度、UPS、電量?jī)x等)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行采集，以無(wú)線(xiàn)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，上報(bào)到嵌入式服務(wù)器，同時(shí)， IDU也可以直接通過(guò)RS232/RS485等有線(xiàn)的方式接入環(huán)境設(shè)備采集數(shù)據(jù)。嵌入式服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、分析和執(zhí)行報(bào)警動(dòng)作。報(bào)警設(shè)備主要有短信報(bào)警、電話(huà)報(bào)警、聲光報(bào)警和郵件報(bào)警。監(jiān)控中心與遠(yuǎn)程瀏覽站負(fù)責(zé)對(duì)機(jī)房的集中管理，采集機(jī)房傳來(lái)的實(shí)時(shí)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(guò)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(guò)遠(yuǎn)程發(fā)命令來(lái)操縱監(jiān)控設(shè)備實(shí)施開(kāi)關(guān)等動(dòng)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(gè)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(jià)格低、監(jiān)控參數(shù)精度高、可靠性高、功耗低等[2]。
2.1 ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器
　ZigBee模塊核心選擇CC2430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(mǎn)足以ZigBee為基礎(chǔ)的2.4 GHz ISM波段應(yīng)用，并能滿(mǎn)足系統(tǒng)低成本、低功耗的要求。它結(jié)合一個(gè)高性能2.4 GHz DSSS(直接序列擴(kuò)頻)射頻收發(fā)器核心和一顆工業(yè)級(jí)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(hào)的收發(fā)功能，且外設(shè)資源豐富。各個(gè)ZigBee終端節(jié)點(diǎn)主要是通過(guò)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)。
2.2 ARM9嵌入式系統(tǒng)