CN116938995A - 一种基于物联网的电力通信机房环境监控设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机房环境监控技术领域，公开了一种基于物联网的电力通信机房环境监控设备，包括物联网控制终端、门禁子系统、网络摄像头模块、运行状态监控模块、环境监控模块、通讯模块、物联网云平台，所述物联网控制终端分别连接所述门禁子系统、网络摄像头模块、运行状态监控模块、环境监控模块和通讯模块，所述物联网云平台通过所述通讯模块连接所述物联网控制终端。本发明提供的基于物联网的电力通信机房环境监控设备，提供了门禁管理、视频监控、运行状态监控和环境监控的数据采集传输，以及其信息化管理方式，有效解决了机房环境监控问题，使得通信机房监控更加方便同时提高了效率。

Description

一种基于物联网的电力通信机房环境监控设备

技术领域

本发明涉及机房环境监控技术领域，特别涉及一种基于物联网的电力通信机房环境监控设备。

背景技术

机房、弱电井作为信息化数据交互的关键区域，为科研、办公、学习以及生活服务提供基础保障设施的载体和节点，在通信系统中具有非常重要的地位。保持现有信息化设备的稳定可靠运行，尤其是承载重要数据存储和交换的机房，及时发现和排除设备故障是运维管理的一大难点。随着近些年信息技术的发展，物联网终端设备种类和可采集信息越来越多，如何采用物联网终端为“智能机房”提供多种数据来源和应用控制，对物联网软硬件技术提出了更多的挑战。

随着信息化建设业务的快速发展，通信机房规模越来越庞大，设备越来越复杂。目前人员紧缺问题日益严重，不得不要求机房逐渐实现无人值守来解放大量劳动力。无人值守机房的电源、设备、局部环境等监控问题就成为重中之重，现有无人值守机房需要对环境监控需要大量技术人员进行数据采集监控，机房设备环境监控流程繁琐且效率低下。

发明内容

本发明提供了一种基于物联网的电力通信机房环境监控设备，提供了门禁管理、视频监控、运行状态监控和环境监控的数据采集传输，以及其信息化管理方式，有效解决了机房环境监控问题，使得通信机房监控更加方便同时提高了效率。

本发明提供了一种基于物联网的电力通信机房环境监控设备，包括物联网控制终端、门禁子系统、网络摄像头模块、运行状态监控模块、环境监控模块、通讯模块、物联网云平台，所述物联网控制终端分别连接所述门禁子系统、网络摄像头模块、运行状态监控模块、环境监控模块和通讯模块，所述物联网云平台通过所述通讯模块连接所述物联网控制终端；

所述物联网控制终端用于进行门禁子系统控制与信息管理、网络摄像头的控制与数据流上传、运行状态数据监控、环境数据监控以及物联网云平台的数据通信；

所述门禁子系统用于进行运维人员信息记录与管理，门禁子系统开锁与状态监控以及开锁后与监控摄像头的联动；

所述网络摄像头模块用于进行视频监控及数据流上传，接受物联网控制终端发出的门禁子系统信号完成网络摄像头控制与定点监控；

所述运行状态监控模块用于进行监控数据交换机房核心设备的运行状态，实现供电电压监控、运行功率监控、UPS运行状态以及机柜多点温度监控；

所述环境监控模块用于进行监控机房环境信息，包括机房温度、湿度、漏水情况；

所述物联网云平台模块用于进行物联网控制终端数据的收集，云平台监控可视化以及信息处理，包括视频监控可视化，包括运行电压显示、运行功率显示、机柜多点温度显示、UPS运行状态显示、温度监控显示、湿度监控显示、漏水状态显示、门禁状态显示、人员信息显示。

进一步地，所述环境监控模块包括温度传感器、湿度传感器、烟感器、水浸传感器、市电传感器、灰尘检测传感器、光照度检测传感器，用于对电力通信机房的温度、湿度、烟雾、进水、市电通断状况、灰尘和光照强度数据进行检测，并将检测数据传输至所述物联网控制终端。

进一步地，所述物联网控制终端还连接终端DTU自诊断模块、报警功能模块和短信警告功能模块；所述终端DTU自诊断模块用于自诊断线路连接情况，以及时发现问题和发出警告；所述报警功能模块用于与终端DTU自诊断模块由继电器连接，在收到报警指令后即会触发有关程序进行报警；所述短信告警功能模块用于通过GSM短信收发模块与所述物联网控制终端连接，以GSM网络将报警信息实时以短信方式传输到短信息中心后再发送到管理员手机，以便于及时处理故障情况。

进一步地，所述物联网控制终端还连接红外学习模块和PWM调光模块，所述红外学习模块用于远程控制空调，所述PWM调光模块用于控制光照度；

所述红外学习模块通过用户先给红外学习模块的串口发送命令，使红外学习模块进入内部或外部存储学习模式，采用空调遥控器对准模块红外接收头，使红外学习模块收到红外编码数据，并将该编码数据存储到红外学习模块内部；当用户发送内部存储的编码数据或直接给红外学习模块发送编码数据时，红外学习模块将编码数据调制为红外载波，通过红外发射头发送达到控制空调的目的；

所述PWM调光模块接收到光照度传感器检测光照度在设定范围外时，通过PWM调光模块进行灯光控制以调节光照度。

进一步地，所述物联网云平台通过WiFi实现与所述物联网控制终端的无线连接，且数据交换基于MQTT物联网传输协议实现；通过MQTT协议实现传输数据的时间性，并在转化为JSON格式后打包所述数据，选择以WiFi网络进行通信，有效确保系统实时性，或，

所述物联网控制终端还通过NB-IOT模块连接所述物联网云平台。

进一步地，所述物联网云平台还连接web客户端和移动终端，所述web客户端和移动终端通过MQTT协议与所述物联网云平台实现数据传输，以远程获取所述物联网云平台中的数据。

进一步地，所述运行状态监控模块由分压与运放电路实现对供电电压的监控，由霍尔式电流传感器实现对电流参数的监控从而计算功率，同时，采用PT100热电偶对电力通信机柜运行温度进行多点监控。

进一步地，所述物联网云平台基于Blinker平台实现，提供服务器、应用、设备端sdk支持，以实现数据云平台链接与可视化，同时生成移动终端同步控制。

本发明的有益效果为：

本发明的运行状态监控模块进行监控数据交换机房核心设备的运行状态，实现供电电压监控、运行功率监控、UPS运行状态以及机柜多点温度监控；环境监控模块进行监控机房环境信息，包括机房温度、湿度、漏水情况；通过物联网控制终端进行门禁子系统控制与信息管理、网络摄像头的控制与数据流上传、运行状态数据监控、环境数据监控以及物联网云平台的数据通信即信息化显示。因而，本发明提供了门禁管理、视频监控、运行状态监控和环境监控的数据采集传输，以及其信息化管理方式，有效解决了机房环境监控问题，使得通信机房监控更加方便同时提高了效率。

附图说明

图1为本发明基于物联网的电力通信机房环境监控设备的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供了一种基于物联网的电力通信机房环境监控设备，包括物联网控制终端、门禁子系统、网络摄像头模块、运行状态监控模块、环境监控模块、通讯模块、物联网云平台，所述物联网控制终端分别连接所述门禁子系统、网络摄像头模块、运行状态监控模块、环境监控模块和通讯模块，所述物联网云平台通过所述通讯模块连接所述物联网控制终端；所述物联网云平台通过WiFi实现与所述物联网控制终端的无线连接，且数据交换基于MQTT物联网传输协议实现；通过MQTT协议实现传输数据的时间性，并在转化为JSON格式后打包所述数据，选择以WiFi网络进行通信，有效确保系统实时性，或，所述物联网控制终端还通过NB-IOT模块连接所述物联网云平台。

MQTT协议是一种网络通信协议，通过MQTT协议可以有效地与云平台进行网络数据交互，达到远程传感器和控制设备与服务器及时通信。

物联网控制终端：

联网控制终端基于ESP32开发，ESP32具有集成化较高、成本低、体积小以及内置了TCP/IP协议栈等特点，大大的缩短了开发的时间。物联网控制终端可以基于WiFi的无线传输，与云平台完成数据交换。与其它模块的连接则可通过常规TTL电平、USB、网线、RS485等串口连接方式完成，也可基于蓝牙的方式进行连接。为了实现高速数据传输的要求，ESP32支持UART和I2C接口，还支持SPI接口、SDIO接口和I2S接口。

所述物联网控制终端用于进行门禁子系统控制与信息管理、网络摄像头的控制与数据流上传、运行状态数据监控、环境数据监控以及物联网云平台的数据通信。

所述物联网控制终端还连接终端DTU自诊断模块、报警功能模块和短信警告功能模块；所述终端DTU自诊断模块用于自诊断线路连接情况，以及时发现问题和发出警告，可有效排除因监控终端自身问题所引起的异常情况；所述报警功能模块用于与终端DTU自诊断模块由继电器连接，在收到报警指令后即会触发有关程序进行报警；所述短信告警功能模块用于通过GSM短信收发模块与所述物联网控制终端连接，以GSM网络将报警信息实时以短信方式传输到短信息中心后再发送到管理员手机，以便于及时处理故障情况，确保通信机房运行的稳定性。

在消息传输中，终端DTU以MQTT协议通过WiFi网络传输机房环境信息到物联网云平台，并将其储存到物联网云平台中加以分析；还可以通过MQTT协议客户端通过订阅云服务器里的有关信息以进行监控。

物联网控制终端还连接红外学习模块和PWM调光模块，所述红外学习模块用于远程控制空调，所述PWM调光模块用于控制光照度；

所述红外学习模块通过用户先给红外学习模块的串口发送命令，使红外学习模块进入内部或外部存储学习模式，采用空调遥控器对准模块红外接收头，使红外学习模块收到红外编码数据，并将该编码数据存储到红外学习模块内部；当用户发送内部存储的编码数据或直接给红外学习模块发送编码数据时，红外学习模块将编码数据调制为红外载波，通过红外发射头发送达到控制空调的目的；

所述PWM调光模块接收到光照度传感器检测光照度在设定范围外时，通过PWM调光模块进行灯光控制以调节光照度。

门禁子系统：

所述门禁子系统用于进行运维人员信息记录与管理，门禁子系统开锁与状态监控以及开锁后与监控摄像头的联动；

门禁子系统开门方式多样，包括RFID刷卡、指纹开锁等。当打开门禁系统后，开门信息会传递至物联网控制终端，由摄像头对人员信息进行采集，记录人员出入信息，既节约了专用的摄像头，又保证了机房的安全，门禁系统与控制终端的通信采用串口通信方式实现。

网络摄像头模块：

所述网络摄像头模块用于进行视频监控及数据流上传，接受物联网控制终端发出的门禁子系统信号完成网络摄像头控制与定点监控；

网络摄像头采用ESP32-CAM实现，通过终端将监控信息视频流或者图片上传至云平台，当接收到终端发送的门禁打开信息时，受终端控制对门禁方向进行运动并监控记录进入人员信息。因机柜较为重要，同时在运行过程中可能会出现一些安全隐患，因此网络摄像头主要监控机柜运行。

运行状态监控模块：

所述运行状态监控模块用于进行监控数据交换机房核心设备的运行状态，实现供电电压监控、运行功率监控、UPS运行状态以及机柜多点温度监控；

所述运行状态监控模块由分压与运放电路实现对供电电压的监控，由霍尔式电流传感器实现对电流参数的监控从而计算功率，同时，采用PT100热电偶对电力通信机柜运行温度进行多点监控。

机柜运行中最大的隐患为发热，因此对机柜的运行温度进行监控采用PT100热电偶对机柜运行温度进行多点监控。热电偶是一种感温元件，将温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度，本发明通过MAX6675芯片制作温度变送器送入主控系统。

环境监控模块：

所述环境监控模块用于进行监控机房环境信息，包括机房温度、湿度、漏水情况；所述环境监控模块包括温度传感器、湿度传感器、烟感器、水浸传感器、市电传感器、灰尘检测传感器、光照度检测传感器，用于对电力通信机房的温度、湿度、烟雾、进水、市电通断状况、灰尘和光照强度数据进行检测，并将检测数据传输至所述物联网控制终端。

温度传感器、湿度传感器采用数字温湿度传感器AM2302(DHT22)采集机房环境温度和湿度。DTH22温湿度传感器的测量分辨率均为16位，为了保证测量精度，在采样过程中采样周期间隔不得低于2s。DTH22温湿度传感器为单总线双向通信方式，通过传感器DATA接口即可完成信号传输。

灰尘检测传感器利用GP2Y1014AU灰尘传感器检测灰尘度。GP2Y1014AU是基于光学传感系统的灰尘传感器，传感器的中间有一个能让空气自然流过的孔，传感器的对角线位置上分别有一个红外发射二极管(IRED)和一个光电探测器(PD)。检测灰尘的原理是红外发射二极管定向发射红外光，当发射的光经过含有不同浓度灰尘的空气时会发生不同的漫反射，不同的光照射在光电探测器上，信号输出引脚则输出不同的电压。输出的电压在一定范围里与灰尘的浓度呈线性关系，在使用该传感器过程中，只要测得信号引脚输出的电压即可计算出空气中的灰尘浓度。

光照度检测传感器采用的16位数字输出型环境光强度传感器BH1750FVI。BH1750FVI是采用I2C总线进行通信的数字型光强度传感器集成电路，传感器模块由光敏二极管(PD)、集成运算放大器(AMP)、ADC采集、内部晶振(OSC)等组成。高灵敏度的光敏二极管接收到光照，将光信号转换成电信号(电流)。这个电流信号被运算放大器放大并转换成电压，ADC将电压转换成数字信号，转换后的数字数据通过光照度计算后存储在内部的寄存器中。接收到的光照越强，转换的电流也越大，电压也就越大。

物联网云平台：

所述物联网云平台模块用于进行物联网控制终端数据的收集，云平台监控可视化以及信息处理，包括视频监控可视化，包括运行电压显示、运行功率显示、机柜多点温度显示、UPS运行状态显示、温度监控显示、湿度监控显示、漏水状态显示、门禁状态显示、人员信息显示。

所述物联网云平台基于Blinker平台实现，提供服务器、应用、设备端sdk支持，以实现数据云平台链接与可视化，同时生成移动终端同步控制。

物联网云平台用于进行数据存储、处理和分析数据。其中，存储数据所用数据存储中心为MYSQL数据库，该数据库的优点在于操作简单且效率较高，可为用户提供灵活的服务，所占资源较少，现已得到广泛应用。处理数据分为系统功耗数据和预警两部分，通过能耗数学模型控制系统中的功耗；预警处理则是通过BP神经网络算法判断系统预警，再以阈值判断所上传数据的异常情况，并分类整合各异常情况以划分预警等级并做出多级预警，最后再整合阈值判断和预警结果。数据分析通过阈值判断的方式对所上传数据进行分析，若数据数值在阈值之上，则会开启预警程序和下发警告短信等。

web客户端和移动终端：

所述物联网云平台还连接web客户端和移动终端，所述web客户端和移动终端通过MQTT协议与所述物联网云平台实现数据传输，以远程获取所述物联网云平台中的数据。

本发明的运行状态监控模块进行监控数据交换机房核心设备的运行状态，实现供电电压监控、运行功率监控、UPS运行状态以及机柜多点温度监控；环境监控模块进行监控机房环境信息，包括机房温度、湿度、漏水情况；通过物联网控制终端进行门禁子系统控制与信息管理、网络摄像头的控制与数据流上传、运行状态数据监控、环境数据监控以及物联网云平台的数据通信即信息化显示。因而，本发明提供了门禁管理、视频监控、运行状态监控和环境监控的数据采集传输，以及其信息化管理方式，有效解决了机房环境监控问题，使得通信机房监控更加方便同时提高了效率。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于物联网的电力通信机房环境监控设备，其特征在于，包括物联网控制终端、门禁子系统、网络摄像头模块、运行状态监控模块、环境监控模块、通讯模块、物联网云平台，所述物联网控制终端分别连接所述门禁子系统、网络摄像头模块、运行状态监控模块、环境监控模块和通讯模块，所述物联网云平台通过所述通讯模块连接所述物联网控制终端；

所述物联网控制终端用于进行门禁子系统控制与信息管理、网络摄像头的控制与数据流上传、运行状态数据监控、环境数据监控以及物联网云平台的数据通信；

所述门禁子系统用于进行运维人员信息记录与管理，门禁子系统开锁与状态监控以及开锁后与监控摄像头的联动；

所述网络摄像头模块用于进行视频监控及数据流上传，接受物联网控制终端发出的门禁子系统信号完成网络摄像头控制与定点监控；

所述运行状态监控模块用于进行监控数据交换机房核心设备的运行状态，实现供电电压监控、运行功率监控、UPS运行状态以及机柜多点温度监控；

所述环境监控模块用于进行监控机房环境信息，包括机房温度、湿度、漏水情况；

所述物联网云平台模块用于进行物联网控制终端数据的收集，云平台监控可视化以及信息处理，包括视频监控可视化，包括运行电压显示、运行功率显示、机柜多点温度显示、UPS运行状态显示、温度监控显示、湿度监控显示、漏水状态显示、门禁状态显示、人员信息显示。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的电力通信机房环境监控设备，其特征在于，所述环境监控模块包括温度传感器、湿度传感器、烟感器、水浸传感器、市电传感器、灰尘检测传感器、光照度检测传感器，用于对电力通信机房的温度、湿度、烟雾、进水、市电通断状况、灰尘和光照强度数据进行检测，并将检测数据传输至所述物联网控制终端。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的电力通信机房环境监控设备，其特征在于，所述物联网控制终端还连接终端DTU自诊断模块、报警功能模块和短信警告功能模块；所述终端DTU自诊断模块用于自诊断线路连接情况，以及时发现问题和发出警告；所述报警功能模块用于与终端DTU自诊断模块由继电器连接，在收到报警指令后即会触发有关程序进行报警；所述短信告警功能模块用于通过GSM短信收发模块与所述物联网控制终端连接，以GSM网络将报警信息实时以短信方式传输到短信息中心后再发送到管理员手机，以便于及时处理故障情况。

4.根据权利要求2所述的基于物联网的电力通信机房环境监控设备，其特征在于，所述物联网控制终端还连接红外学习模块和PWM调光模块，所述红外学习模块用于远程控制空调，所述PWM调光模块用于控制光照度；

所述红外学习模块通过用户先给红外学习模块的串口发送命令，使红外学习模块进入内部或外部存储学习模式，采用空调遥控器对准模块红外接收头，使红外学习模块收到红外编码数据，并将该编码数据存储到红外学习模块内部；当用户发送内部存储的编码数据或直接给红外学习模块发送编码数据时，红外学习模块将编码数据调制为红外载波，通过红外发射头发送达到控制空调的目的；

所述PWM调光模块接收到光照度传感器检测光照度在设定范围外时，通过PWM调光模块进行灯光控制以调节光照度。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的电力通信机房环境监控设备，其特征在于，所述物联网云平台通过WiFi实现与所述物联网控制终端的无线连接，且数据交换基于MQTT物联网传输协议实现；通过MQTT协议实现传输数据的时间性，并在转化为JSON格式后打包所述数据，选择以WiFi网络进行通信，有效确保系统实时性，或，

所述物联网控制终端还通过NB-IOT模块连接所述物联网云平台。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的电力通信机房环境监控设备，其特征在于，所述物联网云平台还连接web客户端和移动终端，所述web客户端和移动终端通过MQTT协议与所述物联网云平台实现数据传输，以远程获取所述物联网云平台中的数据。

7.根据权利要求1所述的基于物联网的电力通信机房环境监控设备，其特征在于，所述运行状态监控模块由分压与运放电路实现对供电电压的监控，由霍尔式电流传感器实现对电流参数的监控从而计算功率，同时，采用PT100热电偶对电力通信机柜运行温度进行多点监控。

8.根据权利要求1所述的基于物联网的电力通信机房环境监控设备，其特征在于，所述物联网云平台基于Blinker平台实现，提供服务器、应用、设备端sdk支持，以实现数据云平台链接与可视化，同时生成移动终端同步控制。