基于ZigBee技術的機房監控系統

近年來，隨著網絡技術的發展和成熟，國內院校越來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絡設備的機房，如網管中心的機房就配備有數目可觀的路由、交換設備；某些向學生提供學習計算機課程、上網服務的計算中心機房內配備有可能多達幾百上千臺的PC機及網絡交換設備。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(如計算中心的微機)，需進行密切的監控，以防發生安全事故。以前的管理方式一般通過人工或視頻監控的方式進行，不僅要耗費大量的人力，更加嚴重的是有時還不能及時發現隱患，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，動態配置各種傳感器。
基于短距無線通信的監控系統框架結構能更好地滿足動態、智能、實時監控系統的需求。在標準林立的短距離無線通信領域，ZigBee技術以其低功耗、低成本、網絡擴展性好、安全性能高等優點，獲得各大元器件制造商和眾多開發者的青睞，并廣泛應用于各個領域，截至200 8年，ZigBee的節點數量已增至1億個。基于此，這里提出一種基于ZigBee技術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是收集機房內的各傳感器探測得到的環境參數，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ZigBee無線網絡傳輸到中心控制機房中，或通過設備接入已經建設好的有線校園網絡甚至互聯網，將這些信息傳送至遠程監控點供管理者查看。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，杜絕安全事故的發生。
另一方面，利用ZigBee網絡的雙向通信特性，將上述的傳感數據經中心控制機房PC機的信息融合處理后，生成控制指令通過無線網絡反饋給遠端受控節點，從而形成一個閉環的自動控制系統。如在監測并控制機房內某個大型路由器設備的溫度時，當前常用的措施是在機房內安裝帶有自動恒溫功能空調，但這有2個缺陷：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較高，通常達到40℃)，不能實時控制溫度，同時浪費能源；2)空調自身溫控自成一體，缺乏靈活的數據接口，不能將機房內的溫度情況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，此節點每隔一段時間向中心控制機房的主控計算機報告路由器的實時溫度，當此溫度超過軟件設置的溫度上限時，主控計算機向機房內的空調控制ZigBee節點發送空調開啟命令，從而實施機房內的降溫過程；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，及時關閉空調，以節約能源。圖1為ZigBee技術在計算中心機房監控中的應用示意圖。

圖1中所示的局域網為計算中心機房內各臺PC之間互聯所用的以太網，學生在上機之前需使用學校配發的ID卡在刷卡服務器上進行刷卡動作，登錄到機房管理系統，之后方能使用機房內的PC機。電子公告牌上也是一個ZigBee節點，可顯示各個機房內的實時溫度、濕度、PC機使用情況等。

2 系統硬件設計
隨著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產品，但從芯片的集成度、成本、開發環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射頻收發器；AES安全協處理器；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可稱作一個小規模的SoC，配上很少的外圍元件和天線(可選鞭狀天線或板載天線)即可組成一個完整的ZigBee通信節點。