CN206057917U - 一种基于物联网技术的机房环境监控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于物联网技术的机房环境监控装置，包括感知层和网络层，所述的感知层包括若干机房运行环境监控装置；所述的机房运行环境监控装置包括温度测量报警装置、湿度测量报警装置和烟雾浓度测量报警装置，且至少有一个机房运行环境监控装置连接控制空调；所述的网络层包括以太网、CAN总线以及无线WIFI，所述的感知层通过网络层与监控终端通信，实现远程监控报警和多节点组网。本实用新型具有较高的灵活性与实用性，能够保证机房的运行环境安全，达到无人值守、实时集中监控的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种监控装置，特别是涉及一种机房环境监控装置。
背景技术
近年来，随着物联网技术的不断发展，信息技术得到了广泛的应用。计算机系统及通信设备数量与日俱增，中心机房、IDC等已成为各大单位业务管理的核心场所。传统的机房环境监控模式大多是以人为主，依靠轮流值班、人工巡检的方式，无法实现数字化集中监控，效率低、实时性差。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于物联网技术的机房环境监控装置，能够保证机房的运行环境安全，达到无人值守、实时集中监控的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括感知层和网络层；所述的感知层包括若干机房运行环境监控装置；所述的机房运行环境监控装置包括温度测量报警装置、湿度测量报警装置和烟雾浓度测量报警装置，且至少有一个机房运行环境监控装置连接控制空调；所述的网络层包括以太网、CAN总线以及无线WIFI，所述的感知层通过网络层与监控终端通信，实现远程监控报警和多节点组网。
所述的机房运行环境监控装置通过标准RS485接口完成对其他机房监控设备的信息采集，所述的其他机房监控设备包括漏水检测装置、UPS监控装置和消防监控装置。
所述的网络层将感知层发出的测量报警信息以短信的形式通过GPRS模块发送到值班人员手机中。
所述的感知层采用ARM芯片作为控制器；ARM芯片定时向温湿度传感器发送命令控制字，温湿度传感器将温度、湿度测量数据传给ARM芯片；烟雾浓度测量电路将当前环境烟雾浓度转换为模拟电压信号，经过滤波阻抗匹配后提供给ARM芯片；ARM芯片通过GPRS模块将报警信息封装成短信消息，通过通信运营商基站发送到相关已配置移动通信终端；ARM芯片通过红外调制模块控制空调；显示模块通过串行接口与ARM芯片相连，实时显示温湿度、烟雾浓度测量结果以及IP配置参数；ARM芯片连接以太网通信模块、CAN总线高速收发器和无线WIFI模块。
所述的ARM芯片通过以太网通信模块连接RS485转换芯片，通过RS385接口外接其他机房环境监控设备，包括漏水检测装置、UPS监控装置和消防监控装置。
所述的控制器ARM芯片型号为STM32F103ZET6。
本发明的有益效果是：利用ARM芯片STM32F103作为控制和处理核心，采用数字传感器、红外控制器等手段，实现对机房运行环境温度、湿度、烟雾浓度的测量以及普通空调的控制，并提供一路RS485串口服务器，可外接其他机房监控设备实现其接口转换。本发明利用物联网技术，采用多种网络接口(以太网、CAN总线、无线WIFI)以及手机短信实现远程集中互联，与同类产品相比具有较高的灵活性与实用性。本发明提供的监控装置能够保证机房的运行环境安全，达到无人值守、实时集中监控的目的。
附图说明
图1是本发明的系统框图。
图2是本发明的功能结构框图。
图3是本发明的电路结构原理图。
图4是本发明的烟雾浓度测量电路IC4电路原理图。
图5是本发明的电源电路IC11电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
根据物联网技术信息采集、传输、处理的原则，本发明所设计的环境监控系统可分为感知层、网络层、应用层，系统结构框图如图1所示，该装置主要实现感知层、网络层的功能。感知层主要完成对机房环境温度、湿度、烟雾浓度的测量报警，对普通空调调节控制，并设计具有标准RS485接口的串口服务器完成对其他机房监控设备(漏水检测、UPS监控、消防监控等)的信息采集。为了适应多种应用场合，提高组网灵活性，网络层设计以太网、CAN总线以及无线WIFI多种网络接口与监控终端通信，实现远程监控报警和多节点组网；同时在无人值守时，为了提高对突发事件的处理能力和效率，可将监控报警信息以短信的形式通过GPRS模块发送到值班人员手机中，提示人员及时排查干预。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于物联网技术机房环境监控装置，包括ARM控制器芯片IC1，ARM芯片IC1的SPI总线接口SPI2_SCK、SPI2_MOSI引脚，通用IO口PB5～PB7引脚分别与显示模块IC2的串行数据总线SCLK、SDA，控制口RST、RS相连；ARM芯片IC1的IIC总线接口IIC2_SCK、IIC2_SDA引脚与温湿度传感器IC3的SCK、SDA引脚相连；ARM芯片IC1的片内模数转换输入口ADC1_IN0引脚与烟雾浓度测量电路IC4的模拟信号输出ASO1引脚相连；ARM芯片IC1的异步串行通信总线接口USART2_TX、USART2_RX引脚，通用IO口PA7、PA8引脚与GPRS模块IC5的RXD、TXD、RESET、WAKEUP引脚相连；ARM芯片IC1的异步串行通信总线接口USART3_TX、USART3_RX引脚与红外调制控制模块IC6的RXD、TXD引脚相连；ARM芯片IC1的异步串行通信总线接口USART1_TX、USART1_RX引脚，通用IO口PA10引脚与串口转以太网通信模块IC7的RXD1、TXD1、RST引脚相连；以太网通信模块IC7的异步串行通信接口RXD0、TXD0引脚，RS485收发控制RTS0引脚分别与RS485接口电路IC8的DI、RO、引脚相连；ARM芯片IC1的CAN总线控制器接口CAN_TX、CAN_RX引脚与CAN总线高速收发器IC9的RXD、TXD引脚相连；ARM芯片IC1的异步串行通信总线接口USART4_TX、USART4_RX引脚，通用IO口PC8、PC9引脚与无线WIFI通信模块IC10的RXD、TXD、RST、WPS引脚相连；电源电路IC11的输入端外接直流供电设备，其输出给各模块提供+5.0V、+3.3V电源电压。
如图2所示，烟雾浓度测量电路IC4选用MQ-2气体传感器，其输出引脚4、引脚6相连，经过电阻R3、R4分压，同时电阻R3与电容C5组成低通滤波器滤除高频热噪声；电阻R3、R4分压节点经过轨到轨运算放大器LMV931跟随驱动后输出接入ARM芯片IC1的模数转换输引脚；IC1将模拟电压转换为数字量进行量纲换算得出烟雾浓度。
如图3所示，本发明电源电路IC11输入为+7V～+18V，经过开关电源芯片LM2596以及储能电感L1、肖特基二极管D1、电容C1、C2组成斩波电路输出+5V，为烟雾浓度测量电路IC4提供电源电压；同时+5V电压通过低压差线性稳压器(LDO)ASM1117与滤波电容输出+3.3V，为IC1、IC2、IC3、IC5、IC6、IC7、IC8、IC9、IC10提供电源电压。
本发明的工作原理为：
主控制器ARM芯片IC1选用STM32F103ZET6，通过片上接口控制其他模块工作。
显示模块IC2为JLX12864G-1504，通过串行接口与ARM芯片IC1相连，实时显示温湿度、烟雾浓度测量结果以及IP配置等参数信息。
温湿度传感器IC3选用高精度数字温湿度传感器SHT15，ARM芯片IC1定时通过IIC接口向IC3发送命令控制字，使其开始工作，IC3将温度、湿度测量数字量传给IC1，由进行标度变换和软件补偿，将数字量转换成物理量信息。
烟雾浓度测量电路IC4将当前环境烟雾浓度转换为模拟电压信号经过滤波阻抗匹配提供给IC1片上ADC(模数转换器)进行采集。
GPRS模块IC5选用USR-GM3通过UART接口与ARM芯片IC1相连。IC1向IC5发送AT指令以及报警信息，IC5内部将报警信息封装成短信消息通过通信运营商基站发送到相关已配置移动通信终端，以提高对突发事件的处理能力和效率。
红外调制控制模块IC6选用YK003，其内置有丰富的定时器用来调制遥控信号和丰富的空调遥控码数据存储，可覆盖市面绝大部分通用空调设备遥控码，并且具有学习功能。ARM控制器IC1通过串行UART接口发送命令到红外调制模块，红外调解模块根据命令查询出相应控制码并进行载波调制，通过红外二极管实现普通空调控制。
以太网通信模块IC7串口PORT1通过UART接口与ARM芯片IC1相连。IC6选用USR-K3，实现TCP或UDP网络数据包与两路串行接口UART数据透明传输。它内部集成了TCP/IP协议栈，用户利用它可以轻松模块集成10/100M自适应以太网接口，两路UART串口PORT0、PORT1独立工作，可通过网页对两路网口、串口参数进行设置，支持用户定制网页。
RS485转换芯片IC8，完成TTL电平与RS485电平的转换。IC8选用SP3485与IC7串口PORT0相连，将UART数据透明转换为TCP/UDP数据包实现RS485串口服务器，通过RS385接口可外接其他机房环境监控设备(漏水检测、UPS监控、消防监控等)。
为了提高该装置适用性，设计CAN总线网络接口，CAN总线高速收发器IC9采用TJA1050实现ARM芯片内部CAN协议控制器和CAN总线物理差动电平的转换。CAN总线具有布线简单、典型的总线型结构，不同于以太网常用星型拓扑，需要交换机(路由器、集线器等)作为中心节点，可最大限度的节约布线和维护成本。同时具有稳定可靠和传输距离远的特点，最大传输距离可达10Km，适合楼宇间级联通信。
设计无线WIFI通信模块IC10，可在不改变机房原有网络，不增加网络布线的情况下，实现各节点与中心监控计算机无线组网通信。IC10选用USR-WIFI232-T，实现串口到WIFI数据包的双向透明转发，模块内部完成协议转换。模块作为STA(无线站点)通过中心路由AP(无线接入点)接入局域网实现组网。
电源电路IC11由外界提供+7V～+18V直流电压，并为整个电路提供+5V、+3.3V电压。
Claims (6)
1.一种基于物联网技术的机房环境监控装置，包括感知层和网络层，其特征在于：所述的感知层包括若干机房运行环境监控装置；所述的机房运行环境监控装置包括温度测量报警装置、湿度测量报警装置和烟雾浓度测量报警装置，且至少有一个机房运行环境监控装置连接控制空调；所述的网络层包括以太网、CAN总线以及无线WIFI，所述的感知层通过网络层与监控终端通信，实现远程监控报警和多节点组网。
2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的机房环境监控装置，其特征在于：所述的机房运行环境监控装置通过标准RS485接口完成对其他机房监控设备的信息采集，所述的其他机房监控设备包括漏水检测装置、UPS监控装置和消防监控装置。
3.根据权利要求1所述的基于物联网技术的机房环境监控装置，其特征在于：所述的网络层将感知层发出的测量报警信息以短信的形式通过GPRS模块发送到值班人员手机中。
4.根据权利要求1所述的基于物联网技术的机房环境监控装置，其特征在于：所述的感知层采用ARM芯片作为控制器；ARM芯片定时向温湿度传感器发送命令控制字，温湿度传感器将温度、湿度测量数据传给ARM芯片；烟雾浓度测量电路将当前环境烟雾浓度转换为模拟电压信号，经过滤波阻抗匹配后提供给ARM芯片；ARM芯片通过GPRS模块将报警信息封装成短信消息，通过通信运营商基站发送到相关已配置移动通信终端；ARM芯片通过红外调制模块控制空调；显示模块通过串行接口与ARM芯片相连，实时显示温湿度、烟雾浓度测量结果以及IP配置参数；ARM芯片连接以太网通信模块、CAN总线高速收发器和无线WIFI模块。
5.根据权利要求4所述的基于物联网技术的机房环境监控装置，其特征在于：所述的ARM芯片通过以太网通信模块连接RS485转换芯片，通过RS385接口外接其他机房环境监控设备，包括漏水检测装置、UPS监控装置和消防监控装置。
6.根据权利要求4所述的基于物联网技术的机房环境监控装置，其特征在于：所述的控制器ARM芯片型号为STM32F103ZET6。
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