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1、基于物联网模式的机房环境远程监控预警系统的研制关键词：物联网，M2M，环境监控，高速公路，无人值守1 引言随着国家将物联网作为战略性新兴产业予以重点关注和推进,国内各级政府部门和产业链各环节已开始抓紧布局,相继推出了加快物联网发展的规划和行动方案,并启动物联网示范工程的建设。目前已经有不少物联网范畴的应用,譬如已经投入运营的高速公路不停车收费系统(ETC),基于RFID的手机钱包付费应用等。物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,具体地说,就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现人
2、类社会与物理系统的整合,在这个整合的网络当中,存在能力超级强大的中心计算机群,能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制[1][2]。在此基础上,人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。2 背景与意义目前,全国现行的高速公路机电系统的通讯传输模式普遍采用节点式架构,也就是通过层层汇聚来形成了点-面-网的传输模式。在设备端或信号的采集端都会建设若干的无人值守机房,机房内安装信号汇聚以及传输设备,而设备的运行工作状态直接影响数据传输效率,进而对整个路网的运营都会造成直接影响。因此,要严格保障机房设
3、备的安全、可靠的运营,尤其是减少周围环境变化对机房内设备运行的影响。在高速公路建设中,几乎所有无人值守机房都坐落于野外,自然环境恶劣,并且一般机房的温控设备(主要指空调器)均使用农用电网直接供电,农业电网有着十分明显的伴随农业活动的变化而变化的供电特性,农忙季节频繁停电或者造成电压过低过高的情况时有发生,在供电出现异常后机房UPS会启动,收费站区发电机组稍后也会启动,这些都保证了高速公路大部分机电系统的持续运行,但由于机房空调器使用的农电直接供电,停电后将停止了运行,由于设备自身原因,即使恢复供电(包括发电机供电)也不能自动启动,必须人为干预才能开机工作,造成设备正常工作时间减少。同时,
4、机房内的环境异常变化情况也没有有效的传输手段,将异常情况通知相关人员,往往在发现时,已经造成不可挽回的损失。3 需求分析综上所述,造成了无人值守机房内的工作环境无法及时有效的保障,对设备正常运行形成安全隐患。如果停电发生在夏季,空调器停止运行超过一小时,机房温度就将超过设备正常工作的上限温度,高温足以使大部分机电设备停止运行甚至造成不可逆转的损毁。解决因环境温度过高(过低)而造成设备损坏或异常的问题是无人值守机房现有环境下最迫切和最具价值的举措。这个举措,将会有效避免巨大的维修费用支出、有效避免运营成本升高、避免产生社会负面效应。在保障无人值守机房环境的工作中,急需解决如下问题:3.1
5、温控设备无法正常工作一般坐落在野外的无人值守机房内的空调器均采用农用电网直接供电,在出现供电异常后空调器停止工作,当供电正常后,也无法自动启动,必须人为干预才能开机工作。这就需要机房设置可以自行启动空调器的装置,最大限度的延长空调器的工作时间,提高温控效果。3.2 环境异常情况无法及时传递无人值守机房基本没有环境报警系统,即使存在,也是单独工作的独立设备,无法保障环境异常情况及时有效的传递,从而会致使设备或系统发生问题。因此将机房环境异常情况有效可靠的传递,也是必须解决的问题。3.3 无集中有效的监控预警系统对于机房环境监控,目前还没有真正切实有效的系统,来保障机房正常的工作环境。有些机
6、房设置了机房环境监控系统,但系统结构相对单一,数据传输完全依赖于现有的高速公路通信系统,如机房设备出现故障,导致通信系统出现问题,则环境监控就陷入瘫痪,无法正常发挥作用。根据以上对整个机房环境的分析,解决无人值守机房环境保障问题,需要从下面三点进行突破:1、机房短暂停电又再次恢复供电,机房空调器需要及时干预并使其发挥作用;2、由于机房未能及时来电或者空调器本身发生故障时,机房环境温度迅速升高(降低),超过设备工作温度阈值时,应及时能够给予相关人员预警或告知。3、建立独立有效的监控预警系统,在高速公路机电系统出现问题时,能够保证有效的进行异常信息发送。4 系统架构4.1 物联网模型目前物联
7、网体系架构大致被公认为有三个层次,底层是用来感知数据的感知层,第二层是数据传输的网络层,最上面则是内容应用层[3][4],具体描述如下。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等,主要作用是识别物体,采集信息。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心和信息处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理。应用层是物联网与行业专业技术的深度融合,与行业需求结合,实现行业智能化。在各层之间,信息不是单向
