CN104918274A - 基于无线传感器网络的机房集群环境监控系统及其方法 - Google Patents

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熊昕
陈长辉
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
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Abstract

本发明公开了一种基于无线传感器网络的机房集群环境监控系统及其方法。它包括由无线传感器网络的Zigbee节点组成的感知层、嵌入式Tiny6410开发板组成的网关和基于WEB和android编写的远程监控系统，感知层通过网关与远程监控系统相连，所述的感知层包括各机房、实验实训室内的各终端节点、协调节点，各终端节点与协调节点通过Zigbee节点数据传输连接；所述的网关包括中心数据处理系统、QT图形界面和数据库；所述的远程监控系统包括WEB控制终端和平板或手机终端。本发明能实时地把警报信息和异常环境状态与参数传输至机房或实验实训室管理人员，以便能及时快速地采取有效和最佳的措施。

Description

基于无线传感器网络的机房集群环境监控系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种监控系统，具体涉及一种基于无线传感器网络的机房集群环境监控系统及其方法。
背景技术
在各大专院校的计算中心、实训中心大楼中，对各计算机机房、实验实训室的环境参数监测、电灯、空调、投影等设备的监控往往被忽视。其实机房、实验实训室内的温度、湿度、空气质量等环境参数是影响机房计算机和实验实训设备的质量的重要因素，动态监测和控制机房内的温度湿度、机房的设备对计算中心的安全性有着重要的意义。目前我国大部分高校计算中心各机房与实验实训室环境监控系统是采用有线接入方式，特别是机房的设备运行状态不能实时监控，技术落后、实用性差、系统也不易于扩展和设备更新、运维成本高、移动性能差等缺陷。
无线传感器网络在环境监测方面的应用很多，技术也比较成熟。比如森林防火监测、海洋环境监测、水环境监测、仓库环境监测、蔬菜大棚环境监测、环境污染监测、农业环境监测、温室环境监测、矿山环境动态监测、煤矿瓦斯监测、楼宇环境监测等。但无线传感器网络用到高校机房、实验实训室集群的环境监测的有关报道并不多见。目前我国大部分计算中心各机房与实验实训室环境监控系统是采用有线接入方式，特别是机房的设备运行状态不能实时监控，技术落后、实用性差、系统也不易于扩展和设备更新、运维成本高、移动性能差等缺陷。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供基于无线传感器网络的机房集群环境监控系统，能对各计算机机房、实验实训室的环境参数监测、电灯、风扇、空调等设备的监控：即系统能实时监测机房、实验实训室环境参数，机房管理人员可通过PC机或PDA或手机等移动终端监测现场参数、控制机房和实验实训室内的电器设备；当出现异常，本系统实时地把警报信息和异常环境状态与参数传输至机房或实验实训室管理人员，以便能及时快速地采取有效和最佳的措施。
为实现上述目的，本发明提供了基于无线传感器网络的机房集群环境监控系统，包括由无线传感器网络的Zigbee节点组成的感知层、嵌入式Tiny6410开发板组成的网关和基于WEB和android编写的远程监控系统，感知层通过网关与远程监控系统相连，所述的感知层包括各机房、实验实训室内的各终端节点、协调节点，各终端节点与协调节点通过Zigbee节点数据传输连接；所述的网关包括中心数据处理系统、QT图形界面和数据库；所述的远程监控系统包括WEB控制终端和平板或手机终端。
所述的由无线传感器网络的Zigbee节点组成的感知层，主要负责对机房的环境参数及其它设备状态等传感数据实时采集。
所述的android编写的远程监控系统是分别运行在PC机和个人手机的软件，机房管理人员通过应用层的软件也能实时监测机房、实验实训室环境参数，并能把警报信息传输至机房集群环境监控系统服务器或管理人员的手机上，管理人员可以即时地掌握各监测点的环境状态，在环境参数或设备运行出现异常的安全时采取最佳的行动策略，通过PC 机或管理者携带的PDA( 个人数字助理) 等移动终端监测现场参数，控制机房和实验实训室内的电器设备。
所述的机房集群环境监控系统的工作流程为：
(1)无线传感器网络Zigbee节点部署后，上电启动，可动态自动组网，可通过PC机或管理者携带的PDA(个人数字助理)等移动终端或网关发布无线传感器网络的命令。
(2)管理员也可通过PC机或管理者携带的PDA(个人数字助理)等移动终端发送启动命令到嵌入式TINY6410网关，由网关启动部署的无线传感器网络内的各Zigbee节点。
(3)Zigbee节点启动后可动态自组织的组成无线传感器网络。
(4)嵌入式TINY6410网关通过串口与Zigbee的协调节点相连，能接收到机房实时的环境参数值和设备状态值。
(5)应用层的软件也能实时监测机房、实验实训室环境参数，并能把警报信息传输至机房或实验实训室管理人员，管理人员可以即时地掌握各监测点的环境状态，以便机房或实验实训室管理人员在出现异常的安全时采取最佳的行动策略，通过PC 机或管理者携带的PDA( 个人数字助理) 等移动终端监测现场参数，控制机房和实验实训室内的电器设备。
本发明的机房环境监测系统使用的无线传感器网络协议成本低，系统采用三层结构，即由无线传感器网络组成的感知层、嵌入式Tiny6410开发板组成的网关、基于WEB和android编写远程监控系统，构建了一个简单易行的基于无线传感器网络的高校机房集群环境监控系统，可对对各计算机机房、实验实训室的环境参数监测、电灯、风扇、空调等设备的监控。
本发明的有益效果： (1)采用无线传感器网络对机房集群环境的状态实时感知和监测，如：烟雾、温度、湿度及其它设备状态等传感数据实时监测。
(2)通过对无线传感器网络环境监测系统的传感节点及节点的部署、能量管理、远程任务控制、数据采样和收集、能量高效的通信机制等关键技术研究，并将其研究成果应用到高校机房、实验实训室集群的环境监控，设计一套经济实用的，集传感器检测、监控、管理于一体的高校机房集群环境监控系统。
(3)系统能实时监测机房、实验实训室环境参数，并能把警报信息传输至机房或实验实训室管理人员，管理人员可以即时地掌握各监测点的环境状态，以便机房或实验实训室实验室管理人员在出现异常的安全时采取最佳的行动策略，通过PC 机或管理者携带的PDA( 个人数字助理) 等移动终端远程监测现场参数，控制机房和实验实训室内的电器设备。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1为本发明的系统结构图。
具体实施方式
参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：基于无线传感器网络的机房集群环境监控系统，包括由无线传感器网络的Zigbee节点组成的感知层、嵌入式Tiny6410开发板组成的网关和基于WEB和android编写的远程监控系统，感知层通过网关与远程监控系统相连，所述的感知层包括各机房、实验实训室内的各终端节点、协调节点，各终端节点与协调节点通过Zigbee节点数据传输连接；所述的网关包括中心数据处理系统、QT图形界面和数据库；所述的远程监控系统包括WEB控制终端和平板或手机终端。
本具体实施方式根据系统的目标要求，系统采用低成本的无线传感器网络协议，按三层结构设计，即由无线传感器网络的Zigbee节点组成的感知层、嵌入式Tiny6410开发板组成的网关、基于WEB和android编写的远程监控系统，系统的结构如图1所示。
系统感知层：在机房集群环境监控系统中，主要有普通机房、普通实训室、机房配电室和网络中心。由无线传感器网络的Zigbee节点组成的感知层，主要负责对机房的环境参数及其它设备状态等传感数据实时采集。
对于普通机房和普通实训室，主要监测机房温湿度、烟雾、光照度、照明、电扇、空调、投影等参数。因此，为了实现对机房、实训室的环境与设备的采集与控制，每机房放置两个Zigbee节点模块、1个温传感器、1个湿度传感器、1个烟雾传感器、1个光照度传感器、4个设备运行指示。对于网络中心，监测的环境参数有温湿度、烟雾、光照度；动力与安防设备有照明、空调、配电开关、UPS、安防等，需放置3个Zigbee节点模块，用于环境、安保、消防、报警等参数的采集与控制，还有2个温湿度传感器、1个烟雾传感器、1个光照度传感器、5个设备运行指示，用于等指示。
在机房集群环境中，单个机房可以作为无线传感器网络一个监测区，网络中采用节点多跳方式实现信息的传递。每机房放置2个Zigbee节点模块，Zigbee节点模块可对不同的传感器检测和对照明、空调、风扇、投影等设备进行相关监测与控制。
系统嵌入式网关：机房集群环境监控系统的嵌入式网关选用了Tiny6410开发板，采用三星公司的S3C6410(ARM11)处理器，是基于ARM11的内核研究设计的，其片内部高度集成了3D和多媒体的处理单元，支持多种格式的视频文件编解码格式，如H.264/H.263、Mpeg4等，视频信号可同时输出至TV和LCD和TV显示；另外还集成SDWiFi、摄像头、USB HUB/OTG、100M以太网、SD卡和7寸带触摸TFT屏，这些外部资与S3C6410处理器共同构筑了一个基于ARM11的完整的嵌入式网关硬件环境。
嵌入式网关的软件主要是在基于Linux 2.6操作系统来构建QT开发环境，编写嵌入式TINY6410网关程序，嵌入式网关中QT程序主要包括：串行口通信程序、TCP/IP的网络程序、GPRS移动互联网通信程序、环境参数的数据处理程序、远程设备控制程序等等。嵌入式TINY6410网关通过串口与Zigbee的协调节点相连，能接收到机房实时的环境参数值和设备状态值。
系统应用层：机房集群环境监控系统的应用层远程监控软件有Web应用程序和Android应用程序，是分别运行在PC机和个人手机的软件，机房管理人员通过应用层的软件也能实时监测机房、实验实训室环境参数，并能把警报信息传输至机房集群环境监控系统服务器或管理人员的手机上，管理人员可以即时地掌握各监测点的环境状态，在环境参数或设备运行出现异常的安全时采取最佳的行动策略，通过PC 机或管理者携带的PDA(个人数字助理) 等移动终端监测现场参数，控制机房和实验实训室内的电器设备。
本具体实施方式能实时监测机房、实验实训室环境参数，机房管理人员可通过PC机或PDA或手机等移动终端监测现场参数、控制机房和实验实训室内的电器设备；当出现异常，本系统实时地把警报信息和异常环境状态与参数传输至机房或实验实训室管理人员，以便能及时快速地采取有效和最佳的措施。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (2)

1.基于无线传感器网络的机房集群环境监控系统，其特征在于，包括负责对机房的环境参数及其它设备状态传感数据实时采集的感知层、嵌入式Tiny6410开发板组成的网关和能实时监测机房、实验实训室环境参数，并能把警报信息传输至机房集群环境监控系统服务器或管理人员的移动终端上的远程监控系统，管理人员通过远程监控系统即时地掌握各监测点的环境状态，在环境参数或设备运行出现异常的安全时采取最佳的行动策略，通过PC 机或管理者携带的移动终端监测现场参数，控制机房和实验实训室内的电器设备；
所述感知层由无线传感器网络的Zigbee节点组成，该感知层通过网关与远程监控系统相连，所述的感知层包括各机房、实验实训室内的各终端节点、协调节点，各终端节点与协调节点通过Zigbee节点数据传输连接；所述的网关包括中心数据处理系统、QT图形界面和数据库；所述的远程监控系统包括WEB控制终端和平板或手机终端。
2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的机房集群环境监控方法，其特征在于，其方法为：
(1)无线传感器网络Zigbee节点部署后，上电启动，可动态自动组网，可通过PC机或管理者携带的移动终端或网关发布无线传感器网络的命令；
(2)管理员也可通过PC机或管理者携带的移动终端发送启动命令到嵌入式TINY6410网关，由网关启动部署的无线传感器网络内的各Zigbee节点；
(3)Zigbee节点启动后可动态自组织的组成无线传感器网络；
(4)嵌入式TINY6410网关通过串口与Zigbee的协调节点相连，能接收到机房实时的环境参数值和设备状态值；
(5)应用层的软件也能实时监测机房、实验实训室环境参数，并能把警报信息传输至机房或实验实训室管理人员，管理人员即时地掌握各监测点的环境状态，以便机房或实验实训室管理人员在出现异常的安全时采取最佳的行动策略，通过PC 机或管理者携带的移动终端监测现场参数，控制机房和实验实训室内的电器设备。
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