基于ZigBee的机房环境远程监控系统的研究与实现

摘 要： 采用无线传感网络技术、嵌入式技术、网络传输技术、数据采集及现场监控技术,以ARM9嵌入式计算机为核心单元，以WinCE实时多任务操作系统作为管理平台，通过ZigBee无线网络采集及传送终端数据，应用PHPRPC协议进行软件间通信、数据交换，实现了基于Web远程监控。使机房监控达到更高的实时性、安全性和稳定性。
关键词： ZigBee； ARM9； PHPRPC； Web

随着无线传感网络、信息技术的迅猛发展，互联网的迅速普及和嵌入式系统的广泛应用，计算机及网络技术已经渗透到了各行各业。整个社会对计算机信息系统的依赖在不断地加深，信息传输更多采用网络化与智能化。因而对于机房信息的实时性、安全性、稳定性和维护管理方面提出更高的要求。
ZigBee无线传感网络已经在很多方面得到了广泛的应用，并且可达到运行可靠稳定。有些机房当中存在布线困难、扩展性和移植性差等问题。面对现有机房监控系统的弊端和局限性，为了保证机房的安全运行，减轻机房维护人员负担，降低系统成本，希望能有一套基于无线传感器网络，安装方便、运行稳定可靠、维护简单、移植性好、可远距离监控，同时具有经济性的数据实时采集的机房环境监控系统。实现机房设备集中监控，监视各种设备的状态及参数，可诊断设备部件运行情况，在发生异常状况或故障时发出警报，并支持通过浏览器远程监视设备运行的情况[1，2]。
1 系统构架
整个系统分布部署拓扑图如图1所示，大致可以划分为五部分：ZigBee无线传感网络，数据采集终端IDU(Integrated Data Unit)、嵌入式服务器端、报警端、监控中心与远程浏览站。

ZigBee无线传感网络主要负责对环境设备(如空调、漏水、温湿度、UPS、电量仪等)数据参数进行采集，以无线的方式进行数据传输，通过ZigBee协调处理器节点把采集到的数据上传到IDU。IDU主要负责对数据进行整合，上报到嵌入式服务器，同时， IDU也可以直接通过RS232/RS485等有线的方式接入环境设备采集数据。嵌入式服务器负责对采集到的数据进行处理、存储、分析和执行报警动作。报警设备主要有短信报警、电话报警、声光报警和邮件报警。监控中心与远程浏览站负责对机房的集中管理，采集机房传来的实时信息，并以表格和状态图的方式显示在监控中心计算机屏幕上。管理员可以通过远程浏览站以WEB形式监控设备中的状态数据，也可以通过远程发命令来操纵监控设备实施开关等动作。
2 硬件设计
硬件部分是本监控系统的重要组成部分之一，其指标参数及可靠性决定了整个系统的性能。为了监控系统的需要，硬件要做到体积小、价格低、监控参数精度高、可靠性高、功耗低等[2]。
2.1 ZigBee无线传感器
　ZigBee模块核心选择CC2430芯片，它是由Chipcon公司推出的实现嵌入式ZigBee应用的片上系统，是一颗真正的系统芯片(SoC)CMOS解决方案。这种解决方案能够提高性能并满足以ZigBee为基础的2.4 GHz ISM波段应用，并能满足系统低成本、低功耗的要求。它结合一个高性能2.4 GHz DSSS(直接序列扩频)射频收发器核心和一颗工业级小巧高效的8051控制器。CC2430芯片需要很少的外围部件配合就能实现信号的收发功能，且外设资源丰富。各个ZigBee终端节点主要是通过RS232/RS485与各设备（空调、UPS等）进行通信，采集各设备传感器数据。
2.2 ARM9嵌入式系统