基于嵌入式Linux的機(jī)房遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

摘要：為滿(mǎn)足機(jī)房實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)和視頻信息的需要，本文綜合運(yùn)用嵌入式技術(shù)、WEB 技術(shù)和信息檢測(cè)技術(shù)，研究并設(shè)計(jì)一種基于B/S 架構(gòu)的嵌入式機(jī)房遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)傳感器采集并遠(yuǎn)程傳輸機(jī)房溫度和圖像數(shù)據(jù)，在遠(yuǎn)程瀏覽器端動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示，為及時(shí)掌握機(jī)房環(huán)境數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)房科學(xué)管理提供良好的平臺(tái)。

1 引言

信息化高度發(fā)展的今天，機(jī)房作為數(shù)據(jù)傳輸中心、處理中心和數(shù)據(jù)交換中心，在整個(gè)信息網(wǎng)絡(luò)工程中占據(jù)著重要的位置，對(duì)機(jī)房環(huán)境以及視頻信息的監(jiān)測(cè)具有重要意義。

經(jīng)過(guò)調(diào)查分析，機(jī)房環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要應(yīng)用需求包括： ①溫度是機(jī)房環(huán)境中最重要的參數(shù)，合理的溫度保證了機(jī)房設(shè)備的正常運(yùn)行； ②數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量高、實(shí)時(shí)性好，以保證對(duì)機(jī)房環(huán)境的實(shí)時(shí)和有效監(jiān)測(cè)；③支持遠(yuǎn)程訪問(wèn)，便于對(duì)多個(gè)機(jī)房環(huán)境的集中監(jiān)測(cè)。針對(duì)上述需求，設(shè)計(jì)了一種基于B /S 架構(gòu)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以滿(mǎn)足遠(yuǎn)程訪問(wèn)、低成本、實(shí)時(shí)性好的機(jī)房環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)需求。

2 總體方案設(shè)計(jì)

2. 1 系統(tǒng)方案及總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)的機(jī)房遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。系統(tǒng)由溫度和圖像傳感器、嵌入式服務(wù)器和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)構(gòu)成。其中，溫度和圖像傳感器負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)的溫度和圖像數(shù)據(jù)，基于ARM 處理器的嵌入式服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，它控制、調(diào)度各系統(tǒng)資源，通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)將所獲取數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控端瀏覽器動(dòng)態(tài)顯示。遠(yuǎn)程監(jiān)控在實(shí)現(xiàn)方式上采用“B /S”模式，在客戶(hù)端的瀏覽器上輸入存儲(chǔ)嵌入式服務(wù)器的網(wǎng)頁(yè)地址即可對(duì)機(jī)房環(huán)境狀況進(jìn)行監(jiān)控。

圖1 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2. 2 系統(tǒng)硬件平臺(tái)

系統(tǒng)的硬件平臺(tái)選擇主要考慮低功耗、處理能力強(qiáng)、擴(kuò)展性好、穩(wěn)定性高和兼容性好等因素。嵌入式硬件平臺(tái)的配置從根本上決定了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行性能的好壞。整個(gè)機(jī)房遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由下位機(jī)嵌入式服務(wù)器和上位機(jī)遠(yuǎn)程瀏覽器組成。其中下位機(jī)嵌入式服務(wù)器平臺(tái)包括眾多硬件模塊： 嵌入式微處理器S3C2440、存儲(chǔ)器、電源和時(shí)鐘模塊、外圍電路及接口、3. 5 寸液晶顯示屏、ZC0301 攝像頭和DS18B20 溫度傳感器等。下面將對(duì)各個(gè)硬件設(shè)備和模塊做具體闡述。

2. 2. 1 中心處理器

S3C2440 處理器是韓國(guó)電子公司三星推出的一款基于ARM920T 內(nèi)核的16 / 32 位RISC 嵌入式處理器，ARM920T 核由ARM9TDM1、存儲(chǔ)管理單元（ MMU） 和高速緩存三部分組成，主頻可達(dá)533MHz。本系統(tǒng)采用S3C2440 為核心，外圍硬件資源包括64M SDRAM， 256M NAND FLASH，2 M NOR FLASH。

2. 2. 2 攝像頭

攝像頭采用基于301PLUS 快速高性能圖像壓縮主控芯片的中芯微ZC0301 攝像頭。其能夠輸出高清晰MJPEG 視頻流數(shù)據(jù)，具有圖像信號(hào)處理（ ISP） 、圖像數(shù)據(jù)壓縮及數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，可達(dá)到6: 1 的壓縮率，同時(shí)支持同步和異步數(shù)據(jù)傳輸，兼容性好。其工作電壓為3. 3V，工作電流僅為200mA，耗電量小。

2. 2. 3 溫度傳感器

溫度傳感器采用美國(guó)Dallas 公司生產(chǎn)的單總線(xiàn)數(shù)字式溫度傳感器－ DS18B20，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要外接電路，可用一根I /O 數(shù)據(jù)線(xiàn)既供電又傳輸數(shù)數(shù)據(jù)，將溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送給微處理器，電路簡(jiǎn)單，成本低，操作方便。DS18B20 與ARM 處理器接口電路如圖2 所示。

圖2 DS18B20 與ARM 處理器接口電路