基于物联网的节能型机房环境控制系统设计实现

论文摘要

近几年,中国的电信业发展迅速,电信行业用通信机房的数量也因此急剧增加。随着人们对环境保护越来越重视,对能源大量消耗越来越担忧,通信机房的节能改造工作成为电信行业十分重视的问题。通信机房的能源消耗主要是机房内的各种电气设备的电能消耗。为了让通信设备能稳定的工作,必须维持机房的温湿度等环境参数在一个适当的范围内。通常,机房内都会配备空调设备来调节室内的温湿度。这些空调设备一年四季不停运行,因此造成了电能的极大消耗和空调设备的严重损耗。本课题的目标就是设计实现-种风扇加空调且基于物联网的分布式控制方式的节能型机房环境控制系统,从而替代现有的纯空调独立运行机房环境以降低机房的能耗。本文首先介绍了电信通信机房的环境特点和现有空调系统存在的问题,并以此为基础提出了一种基于物联网的节能型机房环境控制系统的解决方案。然后,文章重点阐述了机房节能测控系统的模型及其节能原理,系统的总体设计方案。本系统按照物联网的网络层次模型被划分为三部分：测控节点、主控节点和远端测控中心监控终端。测控节点构成了物联网的感知层,主控节点构成了物联网的网络层,监控终端构成了物联网的应用层。测控节点和主控节点之间使用有线RS485或无线RF方式通信,主控节点通过以太网、路由器和Internet连接到远端测控中心。其次,文章详细描述了节能控制系统各部分的软硬件设计及其实现。测控节点以STC单片机为控制核心,主要负责传感器的数据采集和设备控制工作。主控节点以ARM处理器为控制核心,负责其机房内所有测控节点和远端测控中心之间通信数据的中转工作,为用户提供机房内设备的人机交互界面。通过远端测控中心内的工业控制计算机,用户可以监测系统中所有机房内的环境参数和系统工作情况。最后通过测试,得出节能控制系统能有效降低电能消耗,帮助用户节约运营成本,达到节能减排的目的。本系统运用物联网实现了通信机房的远程监控,为机房的无人值守化提供了安全保障。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的研究背景和研究现状
• 1.2.1 课题的研究背景
• 1.2.2 课题的研究现状
• 1.2.3 课题来源
• 1.2.4 应用需求分析
• 1.3 通信机房概述
• 1.3.1 机房环境特点
• 1.3.2 机房现有空调系统及存在问题
• 1.4 本设计解决方案概述
• 1.5 本设计的主要内容与论文结构
• 1.5.1 本设计的主要内容
• 1.5.2 论文结构
• 第2章 机房节能测控系统模型构建
• 2.1 机房节能改造中应注意的问题
• 2.2 机房节能测控系统模型
• 2.2.1 系统节能原理和模型结构
• 2.2.2 系统的节能效益
• 3 章机房节能测控系统总体设计
• 3.1 分布式机房节能测控系统的物联网结构
• 3.1.1 物联网基本结构特征
• 3.1.2 物联网的应用
• 3.2 机房节能测控系统的物联网结构
• 3.2.1 测控节点及其功能
• 3.2.2 主控节点及其功能
• 3.2.3 远端测控中心监控终端及其功能
• 3.3 通信协议的制定
• 3.3.1 系统中通信数据
• 3.3.2 通信帧格式
• 第4章 测控节点设计与实现
• 4.1 测控节点硬件设计
• 4.1.1 测控核心电路设计
• 4.1.2 显示电路设计
• 4.1.3 通信接口电路设计
• 4.1.4 传感器数据采集电路
• 4.1.5 设备隔离驱动电路设计
• 4.2 测控节点PCB设计实现
• 4.3 测控节点软件设计
• 4.3.1 监控主程序
• 4.3.2 传感器数据采集与处理程序
• 4.3.3 显示程序
• 4.3.4 通信处理程序
• 4.3.5 设备驱动程序
• 第5章 主控节点设计与实现
• 5.1 主控节点硬件设计
• 5.1.1 处理器简介
• 5.1.2 系统存储器
• 5.1.3 基于DM9161A的以太网接口电路设计
• 5.1.4 CAN总线接口电路设计
• 5.1.5 串行接口及其它接口电路设计
• 5.2 主控节点PCB设计实现
• 5.3 Linux操作系统的构建
• 5.3.1 系统存储映射与启动方式
• 5.3.2 建立交叉编译环境
• 5.3.3 系统启动详细流程和Bootloader的移植
• 5.3.4 Linux操作系统的移植
• 5.4 主控节点软件设计
• 5.4.1 节点状态显示模块
• 5.4.2 运行参数设置模块
• 5.4.3 系统设置模块
• 第6章 远端测控中心监控终端设计与实现
• 6.1 监控终端数据库的构建
• 6.2 监控终端软件设计与实现
• 6.2.1 监控终端软件结构
• 6.2.2 设备状态显示模块
• 6.2.3 系统配置模块
• 6.2.4 设备运行总览模块
• 6.2.5 故障处理模块
• 第7章 系统测试与性能分析
• 7.1 系统搭建和设备安装连接方法
• 7.1.1 机房内设备线路连接
• 7.1.2 系统配置
• 7.2 测试结果及性能分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 机房节能测控系统通信协议
• 附录2 电路图及实物图
• 攻读硕士学位期间发表的论文