摘要：本文以單片機(jī)STC12C5A60S2為控制核心，以LabVIEW為操作平臺，提出了日照鐵運(yùn)公司機(jī)房多機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。主要介紹了遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)、硬件電路組成、軟件編寫等，在設(shè)計(jì)中將GSM通訊模塊與檢測回路合并，縮小了硬件體積，保證通訊的可靠性。機(jī)房遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過一段時間運(yùn)行取得滿意效果，為日照鐵運(yùn)公司節(jié)省了大量的人力、物力，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣泛的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：無線監(jiān)控系統(tǒng)；多機(jī)通訊；GSM模塊；數(shù)據(jù)庫

0 引言
    近年來，隨著信息化進(jìn)程的加快，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及無線通訊技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)、服務(wù)器等機(jī)房的建立十分普遍，如電力、電信、海關(guān)、各車間動力機(jī)房以及計(jì)算機(jī)機(jī)房等。機(jī)房里都有其獨(dú)立的一套設(shè)備，如交換機(jī)、服務(wù)器、空調(diào)設(shè)備、發(fā)電機(jī)等。如今面對如此多的機(jī)房及相關(guān)設(shè)備，傳統(tǒng)的人工輪訓(xùn)檢查的方式已經(jīng)無法實(shí)現(xiàn)，代之而起的是無人值守的智能遠(yuǎn)程監(jiān)控方式。因此，通過合理配置機(jī)房環(huán)境和設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效提高設(shè)備故障的檢出速率，做到對設(shè)備故障、環(huán)境情況及安全性的迅速、準(zhǔn)確反應(yīng)和有目的性的維護(hù)，提高維護(hù)管理質(zhì)量，降低維護(hù)費(fèi)用，同時保障系統(tǒng)處于良好的工作狀態(tài)，從而降低運(yùn)行成本。
    本文在了解國內(nèi)外無人值守機(jī)房無線監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢的基礎(chǔ)上，結(jié)合日照港鐵運(yùn)公司機(jī)房現(xiàn)狀，研制了基于LabVIEW的機(jī)房遠(yuǎn)程多機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)，對機(jī)房內(nèi)的空調(diào)、設(shè)備電源以及UPS運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，真正實(shí)現(xiàn)了機(jī)房遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1 機(jī)房遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
    本無線監(jiān)控系統(tǒng)主要由四部分構(gòu)成：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、后臺監(jiān)控模塊。
    圖1為遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)的硬件框圖。主要包括數(shù)據(jù)采集模塊(單片機(jī)STC12C5A60S2、電壓檢測模塊、溫度檢測模塊)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(GSM ／GPRS模塊)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(繼電器等)、后臺監(jiān)控模塊(監(jiān)控軟件、GSM／GPRS模塊)。

    在系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)中，每個區(qū)域有自己固定的ID號，ID即設(shè)備地址，是系統(tǒng)各主從設(shè)備之間通訊的唯一身份代碼。各個現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機(jī)處理之后通過GSM將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺GSM，上位機(jī)通過LabVIEW編寫的上位機(jī)監(jiān)控軟件將數(shù)據(jù)從GSM中讀出，根據(jù)ID號將數(shù)據(jù)放在對應(yīng)的區(qū)域。同樣，后臺根據(jù)用戶所要控制的設(shè)備將控制指令和ID號通過后臺GSM將數(shù)據(jù)發(fā)送到對應(yīng)的ID號的設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)后臺對不同區(qū)域設(shè)備的控制。
    設(shè)計(jì)中，電源模塊為單片機(jī)、檢測電路及GSM通訊模塊提供電源；單片機(jī)作為整個檢測控制系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)處理相應(yīng)電路和傳感器采集的數(shù)據(jù)，并且控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)控制要求，另外實(shí)行與GSM的通訊；溫度采集模塊通過高精度的溫度傳感器實(shí)現(xiàn)溫度檢測；市電電壓檢測模塊則是通過相應(yīng)的硬件檢測電路實(shí)現(xiàn)對市電電壓的檢測；設(shè)備電壓檢測模塊是為了判斷當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)而設(shè)計(jì)的；GSM通訊模塊實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場與后臺的無線通訊；執(zhí)行機(jī)構(gòu)則是對用戶的控制要求完成執(zhí)行的模塊。此外，為方便用戶的操作，在設(shè)備上設(shè)計(jì)現(xiàn)場操作按鍵。

2 機(jī)房遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
2．1 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
    在此系統(tǒng)中，溫度檢測值會和用戶的設(shè)定值進(jìn)行實(shí)時比較，當(dāng)檢測值高于用戶的設(shè)定值時，單片機(jī)會通過串口將數(shù)據(jù)傳給GSM，GSM模塊會將數(shù)據(jù)以無線傳送給后臺的GSM，后臺GSM則通過RS232與PC機(jī)相連，數(shù)據(jù)通過PC機(jī)串口進(jìn)入PC機(jī)，然后由監(jiān)控程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的解碼、處理，最后以相應(yīng)的形式顯示給用戶。
    當(dāng)用戶通過后臺對現(xiàn)場進(jìn)行控制時，控制指令按照編碼協(xié)議首先進(jìn)行編碼，然后由RS232傳送給后臺GSM，通過GSM發(fā)送到現(xiàn)場，現(xiàn)場GSM接收之后將數(shù)據(jù)送到單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行解碼，完成之后，根據(jù)協(xié)議控制現(xiàn)場的相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(繼電器)動作，達(dá)到控制的目的。
2．1．1 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)要求
    單片機(jī)作為下位機(jī)的控制核心，軟件設(shè)計(jì)也是以此為基礎(chǔ)，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：1)實(shí)現(xiàn)對相關(guān)設(shè)備電壓檢測數(shù)據(jù)的采集和處理；2)實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場溫度值的采集和處理；3)實(shí)現(xiàn)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制；4)負(fù)責(zé)與GSM模塊之間的485通訊；5)采集按鍵狀態(tài)，完成現(xiàn)場操作控制。
2．1．2 下位機(jī)監(jiān)控軟件工作流程圖
    機(jī)房遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)軟件主要包括串口、GSM、定時器初始化；市電電壓、UPS電壓及設(shè)備工作電壓的采集及處理；空調(diào)啟動以及設(shè)備開關(guān)控制；與GSM模塊的通信，程序流程圖如圖2所示。

2．2 上位機(jī)監(jiān)控界面及功能
    LabVIEW是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言。被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所廣泛接受，視為一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP／   IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。
    利用LabVIEW建立上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)界面如圖3，下面具體介紹具體功能。

    (1)空調(diào)控制及溫度檢測
    上位機(jī)顯示由下位機(jī)采集發(fā)送來的現(xiàn)場溫度狀況，采用數(shù)字和圖形控件顯示形象準(zhǔn)確；此外，用戶可以通過點(diǎn)擊監(jiān)控上的相應(yīng)按鈕實(shí)現(xiàn)對后臺空調(diào)的控制以及現(xiàn)場溫度的采集，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制，包括：空調(diào)電源斷電、溫度以及控制空調(diào)啟動。
    (2)現(xiàn)場設(shè)備開關(guān)控制
    遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場設(shè)備的開關(guān)，為保證動作執(zhí)行后相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)確實(shí)完成動作，設(shè)計(jì)中添加了相應(yīng)的檢測電路，執(zhí)行機(jī)構(gòu)每次動作完成之后，通過檢測電路得到動作后的狀態(tài)，從而確保動作完成，避免外界環(huán)境引起的誤操作。
    (3)歷史數(shù)據(jù)查看
    設(shè)計(jì)中，為了方便用戶查看操作記錄及相應(yīng)的報警信息，設(shè)計(jì)了基于Access數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲模塊，該模塊用于存儲所有的故障報警信息及用戶的操作記錄。
    鑒于數(shù)據(jù)查看方便，監(jiān)控中查看的歷史數(shù)據(jù)為最近30天的數(shù)據(jù)，用戶如果需要查看之前的歷史數(shù)據(jù)，則可以從數(shù)據(jù)庫查看，如圖4所示。

    (4)打印功能
    可以打印輸出數(shù)據(jù)庫中的報表信息。
    (5)用戶管理
    根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)中的操作指令必須根據(jù)操作人員的職權(quán)授予不同的使用權(quán)限，高級管理人員除具備監(jiān)測任務(wù)之外還具備監(jiān)控任務(wù)，通過輸入正確的密碼和用戶名控制現(xiàn)場設(shè)備。
    (6)故障報警功能
    當(dāng)監(jiān)控室溫度過高或市電掉電及UPS的電源工作時，監(jiān)控指示燈會變?yōu)楫惓顟B(tài)并伴有警報報警，以通知相關(guān)人員進(jìn)行處理。

3 結(jié)論
    本文提出了日照鐵運(yùn)公司機(jī)房遠(yuǎn)程無線多機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，構(gòu)建了整套監(jiān)控系統(tǒng)，并進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。經(jīng)過一段時間運(yùn)行，各個區(qū)域的運(yùn)行狀況達(dá)到設(shè)計(jì)要求，性能穩(wěn)定，成功應(yīng)用到無人機(jī)房監(jiān)控中?；?strong>LabVIEW的機(jī)房遠(yuǎn)程多機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，為日照鐵運(yùn)公司節(jié)約了大量人力、物力，是現(xiàn)代無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重要應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。