基于智能路由器的樓宇設備監控系統設計方案

目前樓宇設備的監控大部分是靠人工巡檢的，如對于一些需要實(shí)時(shí)監控的設備，一般會(huì )安排維護人員守在設備旁邊。當然，這種模式的弊端也是顯而易見(jiàn)的，不僅耗費了大量的人力資源，也大大增加了監控的成本。而目前的在線(xiàn)設備故障監測系統大多是采用采集卡和 PC 的模式。由采集卡負責采集數據，PC 負責數據處理與傳輸。這種系統體積龐大、成本昂貴，不適合應用在生產(chǎn)設備分散和現場(chǎng)工作環(huán)境惡劣的地方。為了解決這些問(wèn)題，本文將智能路由器相關(guān)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用到設備監控系統的設計方案中，使得設備故障檢測系統具備遠程監控功能。

1、遠程設備監控系統原理

本文設計的基于互聯(lián)網(wǎng)的遠程設備監控系統，主要以樓宇設備或工業(yè)設備、PLC控制柜、智能路由器、遠程服務(wù)器四部分組成，如圖 1。其中樓宇設備可以包括空調、燈光等，PLC 控制柜的主要功能是控制設備的開(kāi)啟與關(guān)閉，遠程服務(wù)器的作用是存儲設備的實(shí)時(shí)監控信息以便用戶(hù)可以通過(guò)電腦、平板或者是手機實(shí)時(shí)進(jìn)行查看，服務(wù)器的另外一個(gè)作用是當檢測到設備數據發(fā)生不正常的情況下，可以向用戶(hù)終端推送警報消息。

2、智能路由器設計

本文將采用 Cortex-A8 嵌入式板來(lái)仿照智能路由器。智能路由器的軟件設計主要包括嵌入式 linux 操作系統、Web 服務(wù)器lighttpd、數據庫mysql、modbus 協(xié)議以及監控設備的應用程序。智能路由器上主要的硬件包括處理器、3G 模塊、以太網(wǎng)口、串口以及 SD 卡卡槽。

2.1 數據采集

本文以 modbus 作為設備實(shí)時(shí)數據的傳輸協(xié)議，以串口和以太網(wǎng)口作為數據采集方式，最終數據通過(guò)以太網(wǎng)或 3G網(wǎng)絡(luò )傳輸到服務(wù)器端，并將數據保存在服務(wù)器數據庫中。從設備獲取的數據將全部存儲在智能路由器的SD卡里，而上傳到服務(wù)器端的數據只需其中關(guān)鍵的部分。當需要獲取全部詳盡的數據是也可以遠程登錄智能路由器進(jìn)行查看。這樣做不僅可以大大減少服務(wù)器存儲數據的容量，也可以大大減少客戶(hù)端所需寬帶流量。

2.2 主要軟件說(shuō)明

Open Wrt是一個(gè)開(kāi)源的 linux 發(fā)行版，具有很好的擴展性和強大的網(wǎng)絡(luò )組件，適用于各類(lèi)嵌入式設備和路由設備。Open Wrt 的文件系統是可寫(xiě)的，即用戶(hù)無(wú)需重新編譯整個(gè)系統固件就能隨意添加自己需要的功能。Lighttpd 是一個(gè)開(kāi)源的網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器軟件，專(zhuān)門(mén)針對高性能網(wǎng)站，具有性能好、內存開(kāi)銷(xiāo)低、豐富的模塊以及非常低的CPU 占用率等特點(diǎn)。Lighttpd 是為了提供一個(gè)專(zhuān)門(mén)針對高性能網(wǎng)站，兼容性好、快速、安全且靈活的網(wǎng)站服務(wù)器環(huán)境而設計的。

3、系統部分軟件實(shí)現

3.1 添加新待監控設備

每個(gè)待監控的設備都由自己的設備名、設備 ip、設備 id、設備端口唯一確定，同時(shí)系統也會(huì )給該設備生成一個(gè)唯一的hash 值。在數據監控中，系統也將該 hash 值作為該設備的唯一標識進(jìn)行數據存儲。這樣做的目的是為了使將來(lái)修改設備的信息是可以不用修改過(guò)多的數據表。一般情況下，為了更好的了解一個(gè)設備的運行狀態(tài)，往往不僅僅只是監控設備的一個(gè)設備點(diǎn)，而是多個(gè)，且各個(gè)被監控點(diǎn)可能由其自身數據的敏感程度的不同而需要不同的數據監測速度。為了方便用戶(hù)添加新設備及其需監控的設備點(diǎn)和報警點(diǎn)的各種信息，系統為用戶(hù)提供了 tftp的傳輸模式，使用戶(hù)可直接通過(guò)傳輸具有指定格式的監控文件到智能路由器端。用戶(hù)只需在添加新設備的同時(shí)把相關(guān)文件名和 tftp 服務(wù)器 ip 填寫(xiě)上去即可。

3.2報警處理

本文所設計的監控系統為了適用于大部分被監控設備，除了監控像燈泡這種只有開(kāi)和關(guān)兩種狀態(tài)的開(kāi)關(guān)量外，還需監控像溫度濕度這種數值量。開(kāi)關(guān)量與數值量相比監控起來(lái)會(huì )比較簡(jiǎn)單。而數值量的監控就稍微復雜些，因為數值量的值是平滑的，致使其值可能在外部干擾的情況下上下波動(dòng)于報警值。最終系統會(huì )出現時(shí)而報警時(shí)而不報警的情形。為了解決上述問(wèn)題，本文為數值量的報警值設置了緩沖區。當狀態(tài)為不報警的情況下，只有當數值量的值比報警點(diǎn)的值大時(shí)才會(huì )啟動(dòng)報警。而當狀態(tài)為報警的情況下，只有當數值量的值比報警點(diǎn)的值小時(shí)才會(huì )取消報警。主要包括數據采集程序和報警程序。另外，考慮到數據可能因為外部干擾出現數據抖動(dòng)的情況，只有當數據值達到狀態(tài)變換區且在該區持續一定時(shí)間才給予處理。

結語(yǔ)

本文重點(diǎn)闡述了系統工作的基本原理，并詳細介紹了系統主要部分硬件電路的設計及系統軟件。與傳統的 IT 運維服務(wù)相比，基于互聯(lián)網(wǎng)的 IT 運維服務(wù)具有更多的優(yōu)點(diǎn)。隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)應用領(lǐng)域的不斷深入，智能路由器將會(huì )得到更為廣泛的應用和發(fā)展，本文設計遠程監控系統也將發(fā)揮積極的功能和作用。