CN104991496A - 一种机柜环境智能检测控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机柜环境智能检测控制装置及其方法，该装置具备远程获取服务器机柜内的环境温湿度、电力参数、烟雾监控等信息的能力，通过电力载波通信手段与客户端显示软件相连；并且采用了二叉树搜索检测方法，实现了在仅用三芯数据接口情况下，支持多达两百个传感器信息采集能力；同时采用新型电力载波技术，能够通过设备电源进行远程数据传输与组网。本发明在方便安装部署的同时，也消除采用无线传感器方式对机柜内运行设备造成电磁干扰的风险。同时，本发明可根据采集数据智能调节服务器机柜风扇转速，最大限度地节约能源消耗，保证机柜服务器可靠运行。

Description

一种机柜环境智能检测控制装置及其方法

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域。

背景技术

在信息系统机房中，服务器及其他机架设备运行性能、可靠性和寿命受运行环境影响较大。服务器机房根据计算机场地建设要求，需要配备大量制冷、通风和除湿设备。然而在许多情况下，由于场地、机柜布局等因素限制，机柜内部微环境与机房大环境有较大差别，且服务器机房低温、噪音环境不利于维护人员长期驻留。

因此，基于自动检测和远程监控的机柜环境监控系统在机房环境监控领域应用较广，但已有监控系统存在以下几个方面的问题：

（1）部署难度大。机柜环境监控系统涉及数量庞大、种类各异的环境传感器，对于机柜数目较多的大型机房，机柜环境监控系统的传感器部署和布线工作量巨大，极易出现走线错误等情况。而对于采用无线传感器进行部署的系统，大量无线传感器较易对服务器等运行设备产生电磁干扰。

（2）数据采集不够细致。由于设备功耗、风道设置等区别，在同一台机柜中，设备周边微环境也有较大差别，且不同类型设备对运行微环境要求也各不相同，要求机柜环境监控系统对机柜内部进行无死角监控。但由于接口驱动能力、布线难度等限制，现有机柜环境监控系统数据采集点密集度不足。

（3）增加网络设备开销。目前主流的机柜环境监控设备，其采集端设备常采用网络接口上报。对于拓扑结构复杂、网络资源有限的大型机房，现有机柜环境监控系统会增大对网络接入设备的需求，增加网络带宽的开销。

发明内容

发明目的：本发明提供一种机柜环境智能检测控制装置及其方法，在方便部署时可消对机柜内运行设备造成电磁干扰的风险，最大限度地节约能源消耗，保证机柜服务器可靠运行。

技术方案：一种机柜环境智能检测控制装置，包含密集温湿度传感器模块、数据搜集模块、控制模块和烟雾传感器模块；

密集温湿度传感器模块是由两百个温湿度传感器组成，两百个温湿度传感器被均匀地放置在服务器机柜内部，用于检测任意时刻机柜内的温湿度；

数据搜集模块由嵌入式控制单元、电力载波通信单元、继电器控制单元、交变功率检测单元和风扇控制单元组成；嵌入式控制单元是数据搜集模块的核心，负责进行对搜集的信息进行处理、转发和控制，通过板载接口与电力载波通信单元、继电器控制单元、交变功率检测单元、风扇控制单元进行数据交互；电力载波通信单元与控制模块进行数据通信，数据搜集模块绑定唯一识别码，人工向控制模块注册识别信息，控制模块以主机请求的方式，实现与数据搜集模块的一主多从组网；继电器控制单元可接收嵌入式控制单元指令，对八路负载分别进行通断控制；交变功率检测单元可分别对八路交流负载进行功率测量与计算；风扇控制单元采用控制可控硅导通角的方法调节交变电压幅度，从而控制机柜交流风扇转速；

控制模块由嵌入式控制单元[10]、电力载波通信单元[11]、LED显示单元[12]、告警单元[13]和网络接口单元[14]组成；控制模块通过电力载波通信单元接收数据搜集模块发出的服务器机柜内部环境参数，通过网络接口单元[14]将数据传输至PC机进行优化显示，同时控制模块根据预先设定的阈值对服务器机柜内部环境参数进行评估，当某一参数大于设定的阈值时将关闭服务器电源，通过告警单元发出警告；

烟雾传感器模块发出烟雾警告信息，由数据搜集模块配备的串口接收。

所述控制装置采用电力载波技术简化系统组网部署。

具体地，所述采用电力载波技术简化系统组网部署中数据搜集模块通过绑定唯一识别号，人工向控制模块注册识别信息，控制模块以主机请求的方式，实现与数据搜集模块一主多从的组网通信功能。

具体地，所述电力载波通信单元[6]通过FSK调制技术将数据调制在220V市电上，完成数据传输。

具体地，所述机柜内部风扇转速自动调节，机柜内部装有普通交流风扇，数据搜集模块[2]中嵌入式控制单元[5]通过采集密集温湿度传感器模块[1]，计算出机柜内部的环境温湿度，从而得出风扇的最佳转速，达到风速与服务器内部环境匹配的目的。

具体地，所述机柜内部风扇自动调节，采用控制可控硅导通角的方法调节机柜内部风扇转速。

具体地，还包括远程监控系统的客户端显示软件[15]，客户端显示软件[15]可以根据控制模块和数据搜集模块检测到的机柜当前工作状态，同时在线显示机柜虚拟图、实时温湿度柱状图、功率柱状图、继电器控制情况图、状态报警图，并将数据存储在PC机硬盘上，操作者可以随时查询上述数据的历史信息。

一种机柜环境智能检测控制方法，采用了二叉树搜索检测方法，在仅用三芯数据接口情况下，支持至少两百个温湿度传感器信息采集及自动识别能力，每个温湿度传感器均需烧写一组唯一的64位序列号，以“线与”的方式挂载在三芯数据线上，数据采集模块[2]微控制器搜索传感器序列号时，从序列号最低位开始，采用二叉树路径搜索方法，通过获取该位的原码/反码组合确定该位含有“0”和“1”的可能，最多通过64次搜索即可得到1个单总线传感器的序列号，再通过同样的方法搜索该路径最高级右子树所有可能的分支，即可逐步得到挂载在单总线上的所有传感器序列号。

具体地，所述基于二叉树搜索的温湿度传感器检测方法，对每个温湿度传感器绑定唯一识别号，通过二叉树搜索方法自动检测总线上所有温湿度传感器识别号。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、精确的密集温湿度数据搜索方法，无死角掌握机柜内部环境参数。

2、电力载波组网，部署简单快捷。

3、智能化风扇转速调节，降低系统能耗。

4、人机界面友好，操作方便。

5、机柜内部走线简洁，且对运行设备无电磁干扰。

附图说明

图1是本发明的组成图；

图2是本发明的数据搜集模块1组成图；

图3是本发明的控制模块2组成图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。

如图1所示，一种机柜环境智能检测控制装置及其方法，包括密级温湿度传感器模块1、数据采集模块2、控制模块3、烟雾传感器模块4和客户端显示软件15。

密集温湿度传感器模块1是由两百个温湿度传感器组成，它们手拉手串联在一根三芯数据总线上，被均匀地放置在服务器机柜内部，每个机柜可根据体积配备一到两组密级温湿度传感器模块1。

数据采集模块2通过三芯数据接口获取温湿度传感器模块1采集的温湿度信息；同时配备串口接收烟雾传感器模块4的烟雾告警信息；数据采集模块2可将2V A市电分配到八路负载上，同时具备对每一路负载进行功率检测的能力；数据采集模块2可计算出机柜内部的环境温湿度，从而得出风扇的最佳转速，达到风速与服务器内部环境匹配的目的；每个设备可根据服务器安装情况配备一到两组数据采集模块2。

控制模块3配备LCD显示器、声光报警器等，具备本地声光告警能力；控制模块3通过电力载波与数据采集模块2通信；控制模块3通过网络接入远程环境监控系统，与客户端显示软件15相连。控制模块3与数据采集模块2的电力载波通信不可跨变压器，因此可根据实际情况在一个服务器机房或一栋大楼内配备一个控制模块3。

如图2所示，数据采集模块2包括嵌入式控制单元5、电力载波通信单元6、继电器控制单元7、交变功率检测单元8、风扇控制单元9。嵌入式控制单元5是数据采集模块的核心，负责进行对搜集的信息进行处理、转发和控制，通过板载接口与电力载波通信单元6、继电器控制单元7、交变功率检测单元8、风扇控制单元9进行数据交互；电力载波通信单元6通过FSK将数据调制在设备电源上，与控制模块3进行数据通信，数据搜集模块2绑定唯一识别码，人工向控制模块3注册识别信息，控制模块3以主机请求的方式，实现与数据搜集模块2的一主多从组网。电力载波通信方式不能跨变压器通信，即环境智能监控装置在同一变电站低压侧，通信长度不超过500米的情况下，通过电源插排均可进行通信；继电器控制单元7包含八路2V交流继电器，可接收嵌入式控制单元5指令，对八路负载分别进行通断控制；交变功率检测单元8包含八路电压/电流检测电路，可分别对八路交流负载进行功率测量与计算；风扇控制单元9采用控制可控硅导通角的方法调节交变电压幅度，从而控制机柜交流风扇转速。

如图3所示，控制模块3由嵌入式控制单元10、电力载波通信单元11、LED显示单元12、告警单元13、网络接口单元14组成。嵌入式控制单元10是数据采集模块的核心，负责进行对搜集的信息进行处理、转发和控制；电力载波通信单元11通过FSK将数据调制在设备电源上，与数据搜集模块2进行数据通信；LED显示单元12提供人机交互界面，包括状态显示、设备配置等功能；告警单元13集成蜂鸣器和LED灯，当环境指标超过警戒值标准，通过声光方式向运维人员发出告警；网络接口单元14是控制模块3对外网络通信接口，支持http，tcp/ip，tftp等标准网络协议，支持运维人员对本发明的WEB登录等功能。

客户端显示软件15由菜单栏、状态显示栏、功能栏、图形显示栏、数值显示栏、告警事件栏21组成。菜单栏主要是呼出设备参数设置、阈值设置、显示模式等二级菜单；状态显示栏主要是显示设备信息，包括设备ID、温度阈值、网络参数、风扇状态等；功能栏主要是快捷功能菜单，包括用户登录、数据保存、机柜选择等；图形显示栏主要是以图形化的方式展现机柜环境状态，用户通过菜单栏管理功能，将实际机柜设备模型配置到图形显示栏中，图形显示栏将两米机柜分成8个区域，以颜色标注各个区域的环境参数是否异常。机柜内每隔2U区域布置六个温度传感器，单击图形显示栏相应区域鼠标右键，可通过快键菜单查看该区域的区域温度细节；数值显示栏包括温湿度显示区域和功率检测显示区域，温湿度显示区域八组柱状图对应图形显示栏中机柜的八个区域，分别标注了各个区域的最大值、最小值和平均值，功率检测显示区域显示了两个数据采集模块2十六路负载用电情况，并可通过滑动按钮控制其通断，每路负载均可通过菜单栏设置名称；告警事件栏21显示了历史异常数据，该数据可通过功能栏的保存按钮进行存储和调阅。

本发明采用了二叉树搜索检测方法，实现了在仅用三芯数据接口情况下，支持多达两百个温湿度传感器信息采集及自动识别能力。每个温湿度传感器均需烧写一组唯一的64位序列号，以“线与”的方式挂载在三芯数据线上，数据采集模块2微控制器搜索传感器序列号时，从序列号最低位开始，采用二叉树路径搜索方法，通过获取该位的原码/反码组合确定该位含有“0”和“1”的可能，根据“左子树优先”原则，最多通过64次搜索即可得到1个单总线传感器的序列号。再通过同样的方法搜索该路径最高级右子树所有可能的分支，即可逐步得到挂载在单总线上的所有传感器序列号。

下面对本发明的使用方法作进一步详细说明。

首先，完成密集温湿度传感器模块1和烟雾传感器模块4部署，将上述两个模块接口与数据搜集模块2对接，打开数据搜集模块2高压电源，数据搜集模块2对码黄色指示灯闪烁。稍候一段时间后若对码指示灯变绿，则数据搜集模块2启动正常，若对码指示灯变黄，则关闭数据搜集模块2电源，检查连接线路；打开控制模块3电源，将控制模块3通过网口与远程环境监控系统对接，使用LCD显示单元 12设置控制模块3网络地址。控制模块3对码黄色指示灯闪烁，稍候至对码指示灯变绿，打开客户端显示软件15（经人工配置），则客户端显示软件15提示机柜数量、环境等参数。

Claims (9)

1.一种机柜环境智能检测控制装置，其特征在于：包含密集温湿度传感器模块[1]、数据搜集模块[2]、控制模块[3]和烟雾传感器模块[4]；

密集温湿度传感器模块[1]是由两百个温湿度传感器组成，两百个温湿度传感器被均匀地放置在服务器机柜内部，用于检测任意时刻机柜内的温湿度；

数据搜集模块[2]由嵌入式控制单元[5]、电力载波通信单元[6]、继电器控制单元[7]、交变功率检测单元[8]和风扇控制单元[9]组成；嵌入式控制单元[5]是数据搜集模块[2]的核心，负责进行对搜集的信息进行处理、转发和控制，通过板载接口与电力载波通信单元[6]、继电器控制单元[7]、交变功率检测单元[8]、风扇控制单元[9]进行数据交互；电力载波通信单元[6]与控制模块[3]进行数据通信，数据搜集模块[2]绑定唯一识别码，人工向控制模块[3]注册识别信息，控制模块[3]以主机请求的方式，实现与数据搜集模块[2]的一主多从组网；继电器控制单元[7]可接收嵌入式控制单元[5]指令，对八路负载分别进行通断控制；交变功率检测单元[8]可分别对八路交流负载进行功率测量与计算；风扇控制单元[9]采用控制可控硅导通角的方法调节交变电压幅度，从而控制机柜交流风扇转速；

控制模块由嵌入式控制单元[10]、电力载波通信单元[11]、LED显示单元[12]、告警单元[13]和网络接口单元[14]组成；控制模块[3]通过电力载波通信单元接收数据搜集模块[2]发出的服务器机柜内部环境参数，通过网络接口单元[14]将数据传输至PC机进行优化显示，同时控制模块[3]根据预先设定的阈值对服务器机柜内部环境参数进行评估，当某一参数大于设定的阈值时将关闭服务器电源，通过告警单元发出警告；

烟雾传感器模块[4]发出烟雾警告信息，由数据搜集模块[2]配备的串口接收。

2.根据权利要求1所述的一种机柜环境智能检测控制装置，其特征在于：所述控制装置采用电力载波技术简化系统组网部署。

3.根据权利要求2所述的一种机柜环境智能检测控制装置，其特征在于：所述采用电力载波技术简化系统组网部署中数据搜集模块通过绑定唯一识别号，人工向控制模块注册识别信息，控制模块以主机请求的方式，实现与数据搜集模块一主多从的组网通信功能。

4.根据权利要求1所述的一种机柜环境智能检测控制装置，其特征在于：所述电力载波通信单元[6]通过FSK调制技术将数据调制在220V市电上，完成数据传输。

5.根据权利要求1所述的一种机柜环境智能检测控制装置，其特征在于：所述机柜内部风扇转速自动调节，机柜内部装有普通交流风扇，数据搜集模块[2]中嵌入式控制单元[5]通过采集密集温湿度传感器模块[1]，计算出机柜内部的环境温湿度，从而得出风扇的最佳转速，达到风速与服务器内部环境匹配的目的。

6.根据权利要求5所述的一种机柜环境智能检测控制装置及其方法，其特征在于：所述机柜内部风扇自动调节，采用控制可控硅导通角的方法调节机柜内部风扇转速。

7.根据权利要求1所述的一种机柜环境智能检测控制装置，其特征在于：还包括远程监控系统的客户端显示软件[15]，客户端显示软件[15]可以根据控制模块和数据搜集模块检测到的机柜当前工作状态，同时在线显示机柜虚拟图、实时温湿度柱状图、功率柱状图、继电器控制情况图、状态报警图，并将数据存储在PC机硬盘上，操作者可以随时查询上述数据的历史信息。

8.一种机柜环境智能检测控制方法，其特征在于：采用了二叉树搜索检测方法，在仅用三芯数据接口情况下，支持至少两百个温湿度传感器信息采集及自动识别能力，每个温湿度传感器均需烧写一组唯一的64位序列号，以“线与”的方式挂载在三芯数据线上，数据采集模块[2]微控制器搜索传感器序列号时，从序列号最低位开始，采用二叉树路径搜索方法，通过获取该位的原码/反码组合确定该位含有“0”和“1”的可能，最多通过64次搜索即可得到1个单总线传感器的序列号，再通过同样的方法搜索该路径最高级右子树所有可能的分支，即可逐步得到挂载在单总线上的所有传感器序列号。

9.根据权利要求2所述的一种机柜环境智能检测控制方法，其特征在于：所述基于二叉树搜索的温湿度传感器检测方法，对每个温湿度传感器绑定唯一识别号，通过二叉树搜索方法自动检测总线上所有温湿度传感器识别号。