隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，計算機系統(tǒng)的數(shù)量與日俱增，計算機機房已成為各大型單位的信息樞紐。機房中的環(huán)境設(shè)備（如空調(diào)、UPS電源、配電柜、消防設(shè)備等）為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全運行提供了環(huán)境保障。同時，環(huán)境設(shè)備自身的安全運行，也成為機房管理的重要內(nèi)容之一。一旦機房的環(huán)境設(shè)備出現(xiàn)故障，就會直接影響計算機系統(tǒng)的正常運行，嚴重的還會造成機房內(nèi)的相關(guān)設(shè)備損壞，甚至導致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓[1]。因此，對機房環(huán)境設(shè)備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，是保證機房設(shè)備安全運行的關(guān)鍵措施。

　?、策h程監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析

　　對機房環(huán)境設(shè)備的監(jiān)控主要涉及以下幾個方面的內(nèi)容：對配電系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)視；對機房的溫濕度、生活用水和供暖制冷系統(tǒng)漏水情況等進行監(jiān)測、報警，以及對門禁系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、保安系統(tǒng)等的管理。由于這些環(huán)境設(shè)備是連續(xù)工作的，因此要求監(jiān)控系統(tǒng)也必須是長時間連續(xù)工作的。這樣就對系統(tǒng)設(shè)計的可靠性、安全性、可維護性等方面提出了更高的要求[1]，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

　　⑴高可靠性。要求監(jiān)控系統(tǒng)可長時間不間斷運行，無故障運行時間要長，且系統(tǒng)的維護快速簡便。

　?、聘甙踩?。系統(tǒng)應能夠提供多種安全保護措施，對異常狀態(tài)進行分析、記錄、及時報警，以便讓管理人員能夠盡快了解所發(fā)生的情況并及時處理。

　?、禽^強的實時性。監(jiān)控系統(tǒng)對信息的傳輸要及時，不能有過大的延時，否則難以及時跟蹤被監(jiān)控對象的當前狀況。

　?、纫子眯院鸵拙S護性。機房環(huán)境設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，應以GUI的方式提供良好的人機界面，便于人機交互。同時，監(jiān)控系統(tǒng)要有通用性和靈活性，即可以在對系統(tǒng)進行少量修改或擴充就可增加新的監(jiān)控項目，擴充監(jiān)測點數(shù)，以滿足新的監(jiān)控要求。

　?、韶S富的系統(tǒng)功能。要求監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠提供一般的報警功能，對采集的當前數(shù)據(jù)進行記錄且保存歷史數(shù)據(jù)，并以圖形方式對環(huán)境設(shè)備運行狀態(tài)和參數(shù)進行直觀顯示。

　　實施監(jiān)控的主要方法，即是在現(xiàn)場控制器的控制之下，實時地采集數(shù)據(jù)并與預設(shè)的值進行比較，如果超出相應的閥值則給出報警，以提示有關(guān)人員進行相應處理。根據(jù)對環(huán)境設(shè)備監(jiān)控的位置不同，可把監(jiān)控系統(tǒng)分為本地監(jiān)控和遠程監(jiān)控兩大類。本地監(jiān)控方式往往需要派人長期現(xiàn)場值守，管理成本較高；而借助于公共的Internet或企業(yè)內(nèi)部的Intranet網(wǎng)絡(luò)實施遠程監(jiān)控則可做到無人值守，從而大幅度地節(jié)約管理成本、提高機房管理水平和效率，因此成為監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。

　?、尺h程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

　　基于對遠程監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析，進行系統(tǒng)設(shè)計時應重點考慮如下幾種因素：首先，要考慮現(xiàn)場總線與數(shù)據(jù)網(wǎng)的互聯(lián)問題。由于被監(jiān)控對象的信號種類較多，所采用的現(xiàn)場總線標準各異，因此不同總線標準之間的轉(zhuǎn)換以及現(xiàn)場總線與數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的互聯(lián)是系統(tǒng)設(shè)計時需要重點考慮的問題[2]。其次，實時性要求是遠程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)區(qū)別于普通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本特征。如果監(jiān)控系統(tǒng)的實時性得不到保障，現(xiàn)場監(jiān)控就失去了實用價值。第三，為滿足監(jiān)控系統(tǒng)的高可靠性要求，應分別對硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進行抗干擾設(shè)計。第四，根據(jù)遠程連接方式不同，應采用不同的安全措施以保證信息的安全傳輸。

　　3.1監(jiān)控系統(tǒng)的功能設(shè)計

　　監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能主要包括：現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集、發(fā)送和顯示；對采集到的數(shù)據(jù)進行處理和存儲；對數(shù)據(jù)處理的結(jié)果進行分析、判斷和報警；提供多種業(yè)務(wù)支持功能。

　　3.1.1實時數(shù)據(jù)采集

　　實時數(shù)據(jù)采集是實施系統(tǒng)監(jiān)控的基礎(chǔ)。在環(huán)境設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)中，需要實時采集的數(shù)據(jù)主要包括高低壓配電系統(tǒng)及UPS電源的電壓、電流、電源開關(guān)狀態(tài)等參數(shù)，空調(diào)機的冷熱水溫度、流量、送風量、送風溫度、新風量等狀態(tài)參數(shù)，以及機房內(nèi)部的環(huán)境參數(shù)（如溫度、濕度、水浸、煙感、門禁等）。不同的參數(shù)采用的總線標準不同（如RS232/485總線、Lonworks總線），只有把它們統(tǒng)一到TCP/IP協(xié)議上，才能實現(xiàn)真正意義上的遠程監(jiān)控。

　　3.1.2報警功能

　　報警是監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能之一。監(jiān)控系統(tǒng)對采集到的數(shù)據(jù)進行分析、處理，如果發(fā)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)超限、數(shù)據(jù)異常，則說明環(huán)境設(shè)備出現(xiàn)異常情況，此時應發(fā)出相應報警。設(shè)計報警功能時，需要考慮被監(jiān)控對象的自身特性、優(yōu)先級別等因素，對多個報警信號進行加權(quán)處理，以保證系統(tǒng)的所有重要報警都能被及時處理。

　　3.1.3多種業(yè)務(wù)支持功能

　　靈活的查詢和豐富的報表功能是對監(jiān)控系統(tǒng)基本功能的擴展。通過對設(shè)備運行狀態(tài)的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)進行對比分析，從不同角度向管理者提供設(shè)備運行和維護信息，為設(shè)備的維護、大修、更新、改造等質(zhì)量管理提供可靠依據(jù)。

　　3.2監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　遠程監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備（可以為多個設(shè)備）、本地Web服務(wù)器和遠端監(jiān)控主機三部分構(gòu)成[3]。Web服務(wù)器通過現(xiàn)場總線與本地數(shù)據(jù)采集設(shè)備直接相連，并負責把本地傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行簡單處理，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠端的監(jiān)控主機上，從而為實現(xiàn)無人值守的管理方式創(chuàng)造條件。

　　遠程監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計時需要解決的關(guān)鍵問題，就是將不同類型的現(xiàn)場總線或控制網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)進行互聯(lián)互通，從而實現(xiàn)監(jiān)控信息的遠程實時傳輸。目前，實施遠程監(jiān)控主要有如下幾種方法：①基于PSTN的傳統(tǒng)方法，即通過Modem連接異地的現(xiàn)場設(shè)備；②基于OPC技術(shù)。采用支持多種現(xiàn)場總線規(guī)范的OPC Server，通過OPC 接口實現(xiàn)現(xiàn)場總線到Internet或Intranet網(wǎng)絡(luò)的無縫連接；③基于嵌入式平臺實現(xiàn)遠程監(jiān)控。在嵌入式平臺上完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集，通過現(xiàn)場總線與數(shù)據(jù)網(wǎng)的互連，將Server端的數(shù)據(jù)通過TCP/IP協(xié)議提供給遠端的監(jiān)控主機（即Client端）；④采用其它自定義方法實施遠程監(jiān)控。

　　3.2.1基于OPC的監(jiān)控系統(tǒng)

　　OPC 是以O(shè)LE/COM/DCOM機制作為應用程序級的通信標準，采用客戶/服務(wù)器模式，把開發(fā)訪問接口的任務(wù)放在硬件生產(chǎn)廠家或第三方廠家，以O(shè)PC服務(wù)器的形式向用戶提供通用的接口，解決了軟、硬件廠商之間的矛盾，提高了系統(tǒng)的開放性和互操作性[4]?；贠PC架構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，OPC DA Server為數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，OPC AE Server為報警服務(wù)器。OPC Server 提供多種接口規(guī)范，應用程序和Web瀏覽器（即OPC Client）可以通過這些接口取得與OPC Server相連的硬件設(shè)備信息，從而實現(xiàn)OPC Client通過以太網(wǎng)對OPC Server的訪問。同時OPC Server也可以將采集到的數(shù)據(jù)或報警信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到客戶端或Web瀏覽器端。

　　在基于OPC的體系架構(gòu)中，由于 COM/DCOM 已被視為網(wǎng)絡(luò)功能的具體實現(xiàn)方法，使得Client對OPC Server的遠程訪問成為標準的網(wǎng)絡(luò)訪問方式。但是OPC技術(shù)的缺點也是非常明顯的，由于LE/COM/DCOM機制是一個純軟件的架構(gòu)，對系統(tǒng)資源配置的要求高。當系統(tǒng)規(guī)模較大或監(jiān)控點數(shù)較多時，系統(tǒng)的實時性將會明顯下降。

　　3.2.2基于嵌入式平臺的監(jiān)控系統(tǒng)

　　實時監(jiān)控系統(tǒng)需要長時間不間斷地工作，對系統(tǒng)的可靠性和實時性均有較高要求。為此必須從系統(tǒng)功能、體系架構(gòu)、軟硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定性、設(shè)備功耗等方面進行綜合考慮（例如選用工控級的產(chǎn)品），設(shè)計小型化的智能型監(jiān)控系統(tǒng)。而建立在RTOS之上的嵌入式系統(tǒng)為控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、小型化提供了有效途徑，嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制已成為監(jiān)控系統(tǒng)未來發(fā)展的重點方向之一。

　　基于嵌入式平臺的遠程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，嵌入式Web服務(wù)器既是遠程監(jiān)控系統(tǒng)的中心節(jié)點，也是控制網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進行互聯(lián)的網(wǎng)關(guān)，通過TCP/IP協(xié)議將其連接到以太網(wǎng)上，監(jiān)控主機則通過以太網(wǎng)（或Internet）在遠程實時地監(jiān)視現(xiàn)場信號的動態(tài)變化，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控的目標。對于能夠直接支持TCP/IP協(xié)議的現(xiàn)場檢測設(shè)備，則可以將其直接連接到以太網(wǎng)上，圖中的液體泄漏檢測儀即是如此；對于采用其他總線標準的現(xiàn)場設(shè)備，則需要通過嵌入式Web服務(wù)器進行信號轉(zhuǎn)換之后把現(xiàn)場總線連接到以太網(wǎng)上