GPRS機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)

【摘    要】本文提出了一種基于GPRS的機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方案。本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、GPRS無線數(shù)傳（DTU）、監(jiān)控服務(wù)器組成，以較低的成本和較高的精度實(shí)現(xiàn)了機(jī)房監(jiān)控。本系統(tǒng)極大地提高了機(jī)房監(jiān)控的實(shí)時性和連續(xù)性，能夠真實(shí)地反映機(jī)房的情況，為機(jī)房監(jiān)控提供了實(shí)時可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。本系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用較低，能節(jié)省大量的財(cái)力、物力和人力，具有良好的應(yīng)用價值。

【關(guān)鍵詞】GPRS；機(jī)房監(jiān)控；無線數(shù)傳；無線監(jiān)控；在線

一、引言

隨著感知技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用被推廣到遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，是當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域的一個發(fā)展趨勢。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是指在遠(yuǎn)離被控對象的情況下，能夠及時獲知被控對象的工作狀況，必要時發(fā)出指令對其進(jìn)行遙控的系統(tǒng)。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，使工作人員不需要到達(dá)現(xiàn)場，只要在監(jiān)控中心就能夠掌握全局，實(shí)時獲取被控對象的詳細(xì)情況，迅速做出決策并有效地執(zhí)行，大大提高了工作效率，節(jié)省了人力物力，也提高了系統(tǒng)對突發(fā)事件的應(yīng)變能力。

二、系統(tǒng)組成

機(jī)房監(jiān)控成熟的方案很多，一般均使用寬帶專網(wǎng)的方式進(jìn)行組網(wǎng)，在這里為什么要選擇窄帶的GPRS技術(shù)呢？這與監(jiān)控對象的需求和整體投入費(fèi)用等因素有關(guān)。

機(jī)房的特點(diǎn)是數(shù)量龐大，種類多，為實(shí)現(xiàn)機(jī)房監(jiān)控，傳統(tǒng)方式需要借用已有網(wǎng)絡(luò)如光纖、寬帶等將監(jiān)控信息傳至監(jiān)控主機(jī)，但由于機(jī)房各種設(shè)備都有自己固有的運(yùn)行環(huán)境，為了增加一個接入，可能會造成整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定。如果采用自有網(wǎng)絡(luò)接入方式，則可以與既有通信系統(tǒng)隔離，從而真正實(shí)現(xiàn)對機(jī)房的獨(dú)立性監(jiān)控。在我們的方案中，采用GPRS無線數(shù)傳作為網(wǎng)絡(luò)接入方式，不占用既有通信資源，也不用布線，很好地解決了上述問題。另外，對于無通信條件或不接入外網(wǎng)的機(jī)房，這種方式也能無縫兼容。

由于監(jiān)控服務(wù)器要接收通過Internet發(fā)來的IP數(shù)據(jù)包，機(jī)房的監(jiān)控主機(jī)要以TCP/IP方式與之創(chuàng)建連接，因此監(jiān)控主機(jī)需要規(guī)劃一個固定的公網(wǎng)IP地址。作為建設(shè)期間臨時調(diào)試階段，也可采用臨時公網(wǎng)IP或花生殼動態(tài)域名方式。

監(jiān)控服務(wù)器需要實(shí)時記錄每天每個機(jī)房實(shí)時上報的機(jī)房狀態(tài)信息，記錄機(jī)房人員進(jìn)出開門記錄等，供管理查詢分析使用，所以服務(wù)器需安裝數(shù)據(jù)庫，根據(jù)需要可選用SQL Server 或MySQL。

機(jī)房的監(jiān)控由各種傳感器和采集器獲機(jī)房信息如溫度、濕度等，轉(zhuǎn)由GPRS無線數(shù)傳（DTU）將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至監(jiān)控服務(wù)器。本方案中GPRS無線數(shù)傳（DTU）的任務(wù)就是與監(jiān)控服務(wù)器創(chuàng)建可靠的TCP/IP透明傳輸通道。

GPRS無線數(shù)傳（DTU）是本方案中組網(wǎng)的核心部件，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性也取決于該設(shè)備創(chuàng)建的TCP/IP連接的可靠性及異常中斷下的恢復(fù)能力。所以對GPRS無線數(shù)傳（DTU）連接的可靠性測試十分重要，在選型時，主要包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容：

（1）在線空閑測試。即不發(fā)心跳包或數(shù)據(jù)，檢測能否維持平均1 h以上的鏈路而不中斷。維持時間越長越好。

（2）頻繁雙向小數(shù)據(jù)量測試。相當(dāng)于模擬日常運(yùn)行中的小數(shù)據(jù)包，加快速度測試，檢查中斷情況。

（3）雙向大數(shù)據(jù)壓力測試。本項(xiàng)目雖然不涉及大數(shù)據(jù)傳輸，但此方法可反映出模塊的穩(wěn)定性。

（4）去天線測試。檢測當(dāng)GPRS/GSM信號臨時中斷或變?nèi)鯐r是否會產(chǎn)生中斷。

三、系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)調(diào)試分為模塊單獨(dú)調(diào)試和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，要進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，要求各模塊的功能基本正常。

監(jiān)控服務(wù)器通信功能驗(yàn)證可在一臺或多臺PC上開啟多個TCP/IP的客戶端軟件，按通信協(xié)議的格式向服務(wù)器端上報告警信息、當(dāng)前溫度或執(zhí)行指令后的回復(fù)信息，查看服務(wù)器端是否能正常接收并以圖形方式模擬顯示；同樣服務(wù)器端通過操作圖形界面分別對不同的客戶端發(fā)送指令，檢查客戶端收到的指令是否符合通信協(xié)議規(guī)范，以此方式驗(yàn)證監(jiān)控服務(wù)器的通信功能。

GPRS模塊的調(diào)試使用串口調(diào)試助手和TCP調(diào)試助手軟件，服務(wù)器端使用臨時公網(wǎng)IP地址，端口為50123，驗(yàn)證TCP/IP連接是否成功，透明傳輸數(shù)據(jù)是否正常。

四、結(jié)論

本方案是針對典型的機(jī)房監(jiān)控，監(jiān)控內(nèi)容為動力環(huán)境參數(shù)，因此GPRS組網(wǎng)的整體流量有限，采用適當(dāng)套餐后的網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用也會在較低水平。但如果要在機(jī)房增加視頻監(jiān)控，一方面帶寬的限制會導(dǎo)致圖像不流暢，另外網(wǎng)絡(luò)流量費(fèi)用也會大增，解決辦法是將GPRS無線數(shù)傳（DTU）換成4G無線數(shù)傳（DTU）即可，可適應(yīng)各種需求。