基于ZigBee技術(shù)的機房監控系統

近年來(lái)，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展和成熟，國內院校越來(lái)越重視數字化校園的建設并取得了可喜的成果，校園出現了許多配置有大量計算機或網(wǎng)絡(luò )設備的機房，如網(wǎng)管中心的機房就配備有數目可觀(guān)的路由、交換設備；某些向學(xué)生提供學(xué)習計算機課程、上網(wǎng)服務(wù)的計算中心機房?jì)扰鋫溆锌赡芏噙_幾百上千臺的PC機及網(wǎng)絡(luò )交換設備。這些設備在校園內分布廣，有的需全天運行，有的功耗較大(如大型的路由器)，有的設備使用年限較長(cháng)(如計算中心的微機)，需進(jìn)行密切的監控，以防發(fā)生安全事故。以前的管理方式一般通過(guò)人工或視頻監控的方式進(jìn)行，不僅要耗費大量的人力，更加嚴重的是有時(shí)還不能及時(shí)發(fā)現隱患，造成更大的安全事故，因此迫切需要建設功能完善的機房監控系統，并在機房系統建設完成的條件下，動(dòng)態(tài)配置各種傳感器。
基于短距無(wú)線(xiàn)通信的監控系統框架結構能更好地滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)、智能、實(shí)時(shí)監控系統的需求。在標準林立的短距離無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域，ZigBee技術(shù)以其低功耗、低成本、網(wǎng)絡(luò )擴展性好、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，獲得各大元器件制造商和眾多開(kāi)發(fā)者的青睞，并廣泛應用于各個(gè)領(lǐng)域，截至200 8年，ZigBee的節點(diǎn)數量已增至1億個(gè)?；诖?，這里提出一種基于ZigBee技術(shù)的機房監控系統設計。

1 系統總體設計方案
機房監控系統的首要任務(wù)是收集機房?jì)鹊母鱾鞲衅魈綔y得到的環(huán)境參數，機房中安裝上溫度、煙感、火警探頭并將這些探頭探測出的數據通過(guò)ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸到中心控制機房中，或通過(guò)設備接入已經(jīng)建設好的有線(xiàn)校園網(wǎng)絡(luò )甚至互聯(lián)網(wǎng)，將這些信息傳送至遠程監控點(diǎn)供管理者查看。這不僅避免了維護人員的奔波之苦，更提高了機房管理的效率，杜絕安全事故的發(fā)生。
另一方面，利用ZigBee網(wǎng)絡(luò )的雙向通信特性，將上述的傳感數據經(jīng)中心控制機房PC機的信息融合處理后，生成控制指令通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )反饋給遠端受控節點(diǎn)，從而形成一個(gè)閉環(huán)的自動(dòng)控制系統。如在監測并控制機房?jì)饶硞€(gè)大型路由器設備的溫度時(shí)，當前常用的措施是在機房?jì)劝惭b帶有自動(dòng)恒溫功能空調，但這有2個(gè)缺陷：1)其控制溫度用到的傳感器測量的只是空調所在位置的溫度，不能精確反應所要監控設備的溫度(一些設備的局部位置溫度會(huì )較高，通常達到40℃)，不能實(shí)時(shí)控制溫度，同時(shí)浪費能源；2)空調自身溫控自成一體，缺乏靈活的數據接口，不能將機房?jì)鹊臏囟惹闆r傳送給監控設備供管理人員查看。在這種情況下，可將帶有溫度傳感器的ZigBee節點(diǎn)直接放在離路由器很近的機柜內或設備的敏感區域附近，此節點(diǎn)每隔一段時(shí)間向中心控制機房的主控計算機報告路由器的實(shí)時(shí)溫度，當此溫度超過(guò)軟件設置的溫度上限時(shí)，主控計算機向機房?jì)鹊目照{控制ZigBee節點(diǎn)發(fā)送空調開(kāi)啟命令，從而實(shí)施機房?jì)鹊慕禍剡^(guò)程；當機房或設備的溫度下降到設定值后，則下達空調停止工作的指令，及時(shí)關(guān)閉空調，以節約能源。圖1為ZigBee技術(shù)在計算中心機房監控中的應用示意圖。

圖1中所示的局域網(wǎng)為計算中心機房?jì)雀髋_PC之間互聯(lián)所用的以太網(wǎng)，學(xué)生在上機之前需使用學(xué)校配發(fā)的ID卡在刷卡服務(wù)器上進(jìn)行刷卡動(dòng)作，登錄到機房管理系統，之后方能使用機房?jì)鹊腜C機。電子公告牌上也是一個(gè)ZigBee節點(diǎn)，可顯示各個(gè)機房?jì)鹊膶?shí)時(shí)溫度、濕度、PC機使用情況等。

2 系統硬件設計
隨著(zhù)ZigBee規范的建立和不斷升級完善，各大元器件制造商不斷推出各具特色的ZigBee產(chǎn)品，但從芯片的集成度、成本、開(kāi)發(fā)環(huán)境完善程度和可持續升級等方面綜合考慮，該系統設計選用Texas Instrument的CC2430實(shí)現ZigBee的通信功能，該器件的特性如下：高性能、低功耗的8051微控制器內核；兼容IEEE 802．15．4的2．4 GHz射頻收發(fā)器；AES安全協(xié)處理器；內置溫度傳感器。圖2為CC2430的通信模塊原理圖。由圖2看出，CC2430可稱(chēng)作一個(gè)小規模的SoC，配上很少的外圍元件和天線(xiàn)(可選鞭狀天線(xiàn)或板載天線(xiàn))即可組成一個(gè)完整的ZigBee通信節點(diǎn)。