摘 要:本文介绍了一种基于CAN总线和以太网接口的远程温湿度监测报警系统;详细描述了系统的总体组成、硬件结构和软件设计。试验结果表明,该系统不仅能实时监测局域网内各种设备的温湿度,还能通过全球移动通讯系统和互联网实现远程报警和数据上传,很好地满足机房温湿度监控要求。
关键词:远程 监测 报警 实现
中图分类号:U285.6文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)12-0081-02
Abstract:This paper presents a CAN bus and Ethernet interface based remote monitoring system for temperature and humidity;detailed description of the overall composition of the system,hardware and software design.The results show that the system not only can real-time monitoring devices in LAN temperature and humidity,but also through the Global System for Mobile Communications and the Internet for remote alarm and data upload,good to meet room temperature and humidity monitoring requirements.
Key Words:remote monitoring and alarming realization
1 前言
由于发射机房内的发射机及其附属设备工作时产生大量的热量,要保证其正常运行,对环境温度和湿度的要求比较高,而有时空调停止工作、设备热负荷超高、局部设备打火、服务器局部过热等因素存在,如果不被及时监控发现,将会造成极坏的后果,如:网络设备传输误码率增高甚至失效、服务器自动保护停止工作、服务器硬盘损坏、引起火灾;发射机的设备温度过高,造成发射机工作状态不稳定,影响设备器件工作寿命;加上现在设备的备件大多数都是电子产品,如存放的环境温湿度过高,都会影响使用寿命,严重的甚至直接损坏;实现将来无人值班有人留守工作模式提供技术安全保障;再则无人值班有人留守工作模式时,一般用巡查方式,不能第一时间发现隐患。因此采用机房温湿度监控报警系统实时监控环境温湿度非常具有必要性！
2 远程监测系统组成
2．1 系统组成
系统结构模型如图1所示,系统由监测单元、CAN服务器和监控端三部分组成,其中监测单元的个数主要取决于温度机房和湿度机房的监测节点数。
监测单元主要完成节点处温湿度等相关参数的获取和处理,并通过CAN总线传送到微控制器LPC2300所在的CAN服务器上;而CAN服务器除了完成同各监测单元的通讯外,还负责将接收到的温湿度数据通过以太网接口(以LPC2300以太网控制器为依托,以DP83848I为PHY设备设计的一种自适应以太网接口)传送到监控端,交由服务器处理,采用此方式方便该系统同单位内部局域网现有线路资源的对接;监控端在整个系统中起到了上位机的作用,主要完成监测数据的汇总、上传、数据库保存和二次处理,并通过GSM模块实现远程监测报警功能。
当温度机房和湿度机房所在监测点温湿超标时,监测单元通过蜂鸣器和红色LED发出声光报警指示;此外,监控端的上位机软件也会醒目地报告具体机房位的温湿度超标值,同时也会通过GSM模块向机房管理员发出短信报警,真正实现24小时无人看守的远程监测报警功能。
2．2 监测单元硬件结构
监测单元的硬件结构如图1所示。该单元主要包括:P8xC591单片机、CAN收发器PCA82C250(类似CAN服务器也可采用CTM8251)、温湿度采集模块SHl75、声光报警模块、LCD显示模块ST7920、实时时钟DSl302、EEPROM芯片、AT24C512及相关辅助电路等。
监测单元采用P8xC591这一8位高性能单片机作为微控制器,它兼容80C51,并成功地包括了增强型的Philips半导体SJAl000 CAN控制器的PeliCAN功能。此方案简化了开发流程,易于实现同CAN服务器LPC2300的通讯。
SHTxx系列传感器是一款含有已校准数字信号输出的单芯片温湿度复合传感器,包括一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件,并与一个14位的A/D转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接,湿度精度±1．8％RH,温度精度±0．3℃符合机房监测要求。采用此方式简化了硬件设计,大大提高了系统的可靠性和稳定性。
串行电可擦可编程存储器AT24C512其作用是用来保存监测单元的一些设置参数,如CAN波特率、ID号、验收屏蔽码及温湿度值等重要信息。
2.3 CAN服务器硬件结构
本设计采用LPC2300系列ARM7微处理器,它包含了2路CAN 2．0B通道和10Mbps／100Mbps以太网控制器,硬件接口只需扩展相应收发器和少量的元器件就可同各监测单元和监控端进行有效的数据通讯。
3 系统软件设计
系统软件设计分为监测单元、CAN服务器和监控端三部分,在此暂且将监测单元和CAN服务器归为下位机,而监控端归为上位机。
3.1 下位机软件设计
监测单元核心部分为P8xC591,该部分软件包括PSxC591的初始化,特别是关于CAN控制器的初始化,还有温湿度及时钟的读取、处理、存储、传送和显示,具体流程图如图2所示。其中,利用CAN接收中断自动接收总线上的数据,并存入预先定义的用户数据接收缓冲区。
以LPC2300为核心的CAN服务器,一方面通过CAN收发器实现同各监测单元的通讯;另一方面通过PHY收发器接收来自监控端的命令,并向监控端上传温湿度数据。
3．2 上位机软件设计
监控端在整个系统中起到了上位机的作用,采用C／S结构进行设计。后台用SQL Server 2005实现对温湿度、系统初始化参数、用户信息的有效管理,前台主要完成人机界面显示、系统初始化(如报警设置、监测单元和CAN服务器设置等)、监测控制、数据上传存储、打印、短信收发(PDU模式)等主要功能。
4 结语
本文采用了集散控制系统分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活的思想,以CAN总线和以太网作为通讯手段,综合了计算机、显示和控制等技术,实现了远程温湿度监测报警功能,有效地保证机房内各机器的安全运行。
