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

摘要：為滿足機(jī)房實(shí)時監(jiān)測環(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)和信息檢測技術(shù)，研究并設(shè)計一種基于B/S 架構(gòu)的嵌入式機(jī)房遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。通過傳感器采集并遠(yuǎn)程傳輸機(jī)房溫度和圖像數(shù)據(jù)，在遠(yuǎn)程瀏覽器端動態(tài)實(shí)時顯示，為及時掌握機(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。

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，在整個信息網(wǎng)絡(luò)工程中占據(jù)著重要的位置，對機(jī)房環(huán)境以及視頻信息的監(jiān)測具有重要意義。

經(jīng)過調(diào)查分析，機(jī)房環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(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)時性好，以保證對機(jī)房環(huán)境的實(shí)時和有效監(jiān)測；③支持遠(yuǎn)程訪問，便于對多個機(jī)房環(huán)境的集中監(jiān)測。針對上述需求，設(shè)計了一種基于B /S 架構(gòu)的遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，以滿足遠(yuǎn)程訪問、低成本、實(shí)時性好的機(jī)房環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測需求。

2 總體方案設(shè)計

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)計的機(jī)房遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(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)器是整個系統(tǒng)的控制中心，它控制、調(diào)度各系統(tǒng)資源，通過有線網(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，在客戶端的瀏覽器上輸入存儲嵌入式服務(wù)器的網(wǎng)頁地址即可對機(jī)房環(huán)境狀況進(jìn)行監(jiān)控。

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

2. 2 系統(tǒng)硬件平臺

系統(tǒng)的硬件平臺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。嵌入式硬件平臺的配置從根本上決定了整個系統(tǒng)運(yùn)行性能的好壞。整個機(jī)房遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(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)器平臺包括眾多硬件模塊： 嵌入式微處理器S3C2440、存儲器、電源和時鐘模塊、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。下面將對各個硬件設(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Dallas 公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字式溫度傳感器－ DS18B20，它結(jié)構(gòu)簡單，不需要外接電路，可用一根I /O 數(shù)據(jù)線既供電又傳輸數(shù)數(shù)據(jù)，將溫度信號直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送給微處理器，電路簡單，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