基于ZigBee的机房环境远程监控系统的研究与实现

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1、基于ZigBee的机房环境远程监控系统的研究与实现摘 要：采用无线传感网络技术、嵌入式技术、网络传输技术、数据采集及现场监控技术,以ARM9嵌入式计算机为核心单元，以WinCE实时多任务操作系统作为管理平台，通过ZigBee无线网络采集及传送终端数据，应用PHPRPC协议进行软件间通信、数据交换，实现了基于Web远程监控。使机房监控达到更高的实时性、安全性和稳定性。关键词：ZigBee；ARM9；PHPRPC；Web   随着无线传感网络、信息技术的迅猛发展，互联网的迅速普及和嵌入式系统的广泛应用，计算机及网络技术已经渗透到了各行各业。整个社会对计算机信息系统的依赖在不断地

2、加深，信息传输更多采用网络化与智能化。因而对于机房信息的实时性、安全性、稳定性和维护管理方面提出更高的要求。   ZigBee无线传感网络已经在很多方面得到了广泛的应用，并且可达到运行可靠稳定。有些机房当中存在布线困难、扩展性和移植性差等问题。面对现有机房监控系统的弊端和局限性，为了保证机房的安全运行，减轻机房维护人员负担，降低系统成本，希望能有一套基于无线传感器网络，安装方便、运行稳定可靠、维护简单、移植性好、可远距离监控，同时具有经济性的数据实时采集的机房环境监控系统。实现机房设备集中监控，监视各种设备的状态及参数，可诊断设备部件运行情况，在发生异常状况或故障时发出警报

3、，并支持通过浏览器远程监视设备运行的情况[1，2]。1系统构架   整个系统分布部署拓扑图如图1所示，大致可以划分为五部分：ZigBee无线传感网络，数据采集终端IDU(IntegratedDataUnit)、嵌入式服务器端、报警端、监控中心与远程浏览站。   ZigBee无线传感网络主要负责对环境设备(如空调、漏水、温湿度、UPS、电量仪等)数据参数进行采集，以无线的方式进行数据传输，通过ZigBee协调处理器节点把采集到的数据上传到IDU。IDU主要负责对数据进行整合，上报到嵌入式服务器，同时，IDU也可以直接通过RS232/RS485等有线的方式接入环境设备采集数据。

4、嵌入式服务器负责对采集到的数据进行处理、存储、分析和执行报警动作。报警设备主要有短信报警、电话报警、声光报警和邮件报警。监控中心与远程浏览站负责对机房的集中管理，采集机房传来的实时信息，并以表格和状态图的方式显示在监控中心计算机屏幕上。管理员可以通过远程浏览站以WEB形式监控设备中的状态数据，也可以通过远程发命令来操纵监控设备实施开关等动作。2硬件设计  硬件部分是本监控系统的重要组成部分之一，其指标参数及可靠性决定了整个系统的性能。为了监控系统的需要，硬件要做到体积小、价格低、监控参数精度高、可靠性高、功耗低等[2]。2.1ZigBee无线传感器　ZigBee模块核心选择

5、CC2430芯片，它是由Chipcon公司推出的实现嵌入式ZigBee应用的片上系统，是一颗真正的系统芯片(SoC)CMOS解决方案。这种解决方案能够提高性能并满足以ZigBee为基础的2.4GHzISM波段应用，并能满足系统低成本、低功耗的要求。它结合一个高性能2.4GHzDSSS(直接序列扩频)射频收发器核心和一颗工业级小巧高效的8051控制器。CC2430芯片需要很少的外围部件配合就能实现信号的收发功能，且外设资源丰富。各个ZigBee终端节点主要是通过RS232/RS485与各设备（空调、UPS等）进行通信，采集各设备传感器数据。2.2ARM9嵌入式系统 　 IDU

6、和嵌入式服务器采用的都是软硬件可裁减的嵌入式系统。嵌入式设备主控器件采用ARM9处理器。本系统运用的是三星S3C2440，片上有很多的资源，集成了各种常用的接口,如串口、SPI、I2C、USB、LCD、COMS、CAMERA，A/D、JTAG和系统总线等。根据本系统的需要，裁减后硬件系统及接口的主要组成部分如图2所示，主要包括微控制器、RTC晶振、电源电路、复位电路、看门狗、大容量Flash/SDRAM、系统状态指示、以太网口、RS485、RS232、USB口、JTAG接口和A/D口。S3C2440是基于ARM920T处理内核，具有低功耗、高度集成性特性，主频400MHz，

7、最高533MHz，这个工作频率能够使处理器轻松运行WindowsCE，Linux等操作系统以及进行较为复杂的数据处理。选用64MBSDRAM及256MBFlash足够满足监控数据存储及运行WindowsCE操作系统的要求。在存储不足的情况下可采用外界存储器，例如SD卡、U盘等设备。3软件设计3.1ZigBee程序设计　为了保证系统的可靠运行，必须选择合适的网络拓扑结构。ZigBee标准支持3种主要的自组织无线网络类型，即星型结构、网状结构和簇状结构[4]。本系统采用星型结构，星型拓扑结构只存在一个FFD(FullF