機(jī)房多參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、第1章 緒論1.1 設(shè)計(jì)背景近年來(lái)隨著通信行業(yè)的發(fā)展，對(duì)于機(jī)房監(jiān)測(cè)控制技術(shù)也發(fā)生了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。機(jī)房主要用來(lái)放置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或通信網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備，為了保證設(shè)備正常運(yùn)行，防止事故的發(fā)生，機(jī)房裝有許多配套設(shè)備,這些配套設(shè)備必須24小時(shí)處于監(jiān)控狀態(tài)，任何一種異常情況都必須得到及時(shí)有效地處理。否則,將對(duì)機(jī)房中各系統(tǒng)的正常工作帶來(lái)嚴(yán)重危害，后果不堪設(shè)想。所以能夠設(shè)計(jì)一種能都對(duì)機(jī)房系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備意義非常重大。年來(lái)隨著電信產(chǎn)業(yè)和計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)機(jī)房工程這一新興的產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展 。機(jī)房的設(shè)備大都價(jià)值昂貴，而且承擔(dān)著重要而艱巨的任務(wù)。為了管好和用好這些設(shè)備，各地監(jiān)測(cè)站在機(jī)房?jī)?nèi)都配備了各種物理環(huán)境

2、保障設(shè)備，如ups、配電柜、精密空調(diào)、新風(fēng)機(jī)、視頻、門禁等供配電及環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備。從理論上講，要管好這些機(jī)房設(shè)備，需要管理人員具有全面的、跨專業(yè)的知識(shí)。機(jī)房管理知識(shí)涉及眾多專業(yè)，機(jī)房管理人員無(wú)法精通各方面的專業(yè)知識(shí)，因此該監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能夠提供各種直觀、有效、簡(jiǎn)易的輔助管理工具，如數(shù)據(jù)報(bào)表管理、權(quán)限管理、精確報(bào)警管理、設(shè)備間聯(lián)動(dòng)管理、設(shè)備運(yùn)維管理、遠(yuǎn)程控制管理等，以實(shí)現(xiàn)機(jī)房的智能化管理，大大降低機(jī)房管理人員工作難度，有效解決機(jī)房管理專業(yè)知識(shí)要求高、專業(yè)管理人員不足的問(wèn)題。面對(duì)當(dāng)前通信機(jī)房管理維護(hù)工作中存在的問(wèn)題，進(jìn)行科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理的投資，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建設(shè)現(xiàn)有

3、通信機(jī)房的動(dòng)力環(huán)境、保安、消防基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建可控制、可管理、易維護(hù)的集中監(jiān)控系統(tǒng)，真正做到通信機(jī)房的無(wú)人值守。本系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)如下：（1）具備高度聯(lián)網(wǎng)集成能力監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)用戶網(wǎng)絡(luò)可全面實(shí)現(xiàn)對(duì)各地監(jiān)測(cè)站機(jī)房?jī)?nèi)各種類型設(shè)備的監(jiān)控，能夠快速、精確反映機(jī)房動(dòng)力環(huán)境運(yùn)行情況，具有及時(shí)提供報(bào)警提示、故障處理建議的功能。（2）具備高穩(wěn)定性和可靠性本監(jiān)控系統(tǒng)自身具備724小時(shí)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的高可靠性，確保監(jiān)控功能和服務(wù)的不間斷性，可為機(jī)房核心設(shè)備的持續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。構(gòu)建該監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)從系統(tǒng)架構(gòu)、硬件選型以及軟件配置等各個(gè)方面進(jìn)行全面考慮，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。（3）具備高端管理功能機(jī)房管理知識(shí)

4、涉及眾多專業(yè)，機(jī)房管理人員無(wú)法精通各方面的專業(yè)知識(shí)，因此該監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能夠提供各種直觀、有效、簡(jiǎn)易的輔助管理工具，如數(shù)據(jù)報(bào)表管理、權(quán)限管理、精確報(bào)警管理、設(shè)備間聯(lián)動(dòng)管理、設(shè)備運(yùn)維管理、遠(yuǎn)程控制管理等，以實(shí)現(xiàn)機(jī)房的智能化管理，大大降低機(jī)房管理人員工作難度，有效解決機(jī)房管理專業(yè)知識(shí)要求高、專業(yè)管理人員不足的問(wèn)題。（4）具備強(qiáng)大可持續(xù)性擴(kuò)展功能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該具備結(jié)構(gòu)、容量、接口技術(shù)等方面的快速擴(kuò)展功能，能夠根據(jù)用戶機(jī)房建設(shè)不同階段的要求，滿足機(jī)房設(shè)備、機(jī)房數(shù)量、管理功能等方面的不斷升級(jí)擴(kuò)容的需求，并保護(hù)用戶原有投資不因系統(tǒng)升級(jí)擴(kuò)容而廢棄。此外，維護(hù)人員要在監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)作過(guò)程中，提高其適應(yīng)性，尤其是加

5、強(qiáng)管理功能和智能分析處理功能，引入專家系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)，從而不斷完善監(jiān)控系統(tǒng)而提高其自身的價(jià)值而有效的實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的價(jià)值。1.2 國(guó)內(nèi)外的技術(shù)發(fā)展國(guó)內(nèi)外目前已經(jīng)有很多企業(yè)開(kāi)始生產(chǎn)該類設(shè)備，其技術(shù)已經(jīng)涉及到很多方面。像機(jī)房動(dòng)力系統(tǒng)配置技術(shù)，環(huán)境系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒欤芏喈a(chǎn)品有自己的特色。不過(guò)大多數(shù)的產(chǎn)品只是突出在某一方面的涉及上，沒(méi)有能夠?qū)φw機(jī)房系統(tǒng)所涉及到各個(gè)因素進(jìn)行考慮?，F(xiàn)有的機(jī)房大多沒(méi)有一套真正適合自己的監(jiān)控管理系統(tǒng)，已有監(jiān)控系統(tǒng)多為設(shè)備廠商提供的專用監(jiān)管平臺(tái)。另外，部分軟件公司也會(huì)針對(duì)某一方面的專業(yè)應(yīng)用需求開(kāi)發(fā)局部監(jiān)控功能軟件，如溫濕度采集、視頻監(jiān)控、設(shè)備管理等，但問(wèn)題是，這些

6、監(jiān)控軟件通常只針對(duì)某類設(shè)備、環(huán)境進(jìn)行專業(yè)開(kāi)發(fā)，通用性、可擴(kuò)展性、可移植性都比較差。由于這些監(jiān)控軟件彼此獨(dú)立，不能實(shí)現(xiàn)集中化管理。因此，還未形成一套高效的管理模式，當(dāng)前以現(xiàn)場(chǎng)人工巡檢為主的機(jī)房管理模式已無(wú)法滿足日益提高的管理要求，需要建設(shè)一套依托最新技術(shù)的統(tǒng)一集中管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各地機(jī)房的無(wú)人值守管理。使得機(jī)房系統(tǒng)能夠良好的運(yùn)行，避免事故發(fā)生及財(cái)產(chǎn)損失。未來(lái)兩三年內(nèi)，用戶對(duì)機(jī)房監(jiān)控管理的需求會(huì)很大。當(dāng)前市場(chǎng)上做類似產(chǎn)品的有中興通訊eguard集中監(jiān)控解決方案和艾默生網(wǎng)絡(luò)能源公司的動(dòng)力設(shè)備、機(jī)房環(huán)境及安全監(jiān)控系統(tǒng)。egilard集中監(jiān)控解決方案采用分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以多級(jí)監(jiān)控中心自下而上逐

7、級(jí)匯接成，每個(gè)級(jí)別的監(jiān)控中心連接成一對(duì)多的監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為監(jiān)控中心、傳輸線路及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元。監(jiān)控中心主要功能為實(shí)時(shí)監(jiān)控基站的動(dòng)力設(shè)備及環(huán)境量，對(duì)基站、機(jī)房上報(bào)的各種信息進(jìn)行智能分析處理，實(shí)現(xiàn)告警聯(lián)動(dòng)。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元，負(fù)責(zé)采集基站的動(dòng)力設(shè)備及環(huán)境參量的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)定期上報(bào)監(jiān)控中心(告警信息實(shí)時(shí)上報(bào))，同時(shí)接收并執(zhí)行監(jiān)控中心發(fā)送來(lái)的遙控命令?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元可對(duì)高低壓配電設(shè)備、油機(jī)、整流器、蓄電池、空調(diào)、環(huán)境參量等進(jìn)行監(jiān)控，可以轉(zhuǎn)換智能油機(jī)、智能開(kāi)電源、智能空調(diào)等智能設(shè)備的監(jiān)控協(xié)議，并對(duì)其他監(jiān)控系統(tǒng)提供透明傳輸接口?；颈O(jiān)控單元主要由各種監(jiān)控模塊及通訊設(shè)備組成。艾默生網(wǎng)絡(luò)能源開(kāi)發(fā)的動(dòng)力設(shè)備、

8、機(jī)房環(huán)境及安全監(jiān)控系統(tǒng)適用于對(duì)通信局站內(nèi)各種動(dòng)力設(shè)備(通信電源、電池、ups、油機(jī)、低壓配電)、空調(diào)設(shè)備及其環(huán)境(門禁、溫度、濕度、煙感、水浸、紅外、場(chǎng)景)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和統(tǒng)一管理，以保障電信系統(tǒng)正常運(yùn)行。除上述的典型產(chǎn)品外，還有很多公司也開(kāi)發(fā)出了功能類似的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。1.3 機(jī)房監(jiān)測(cè)中存在的問(wèn)題大型機(jī)房溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集屬于多點(diǎn)式溫度巡回檢測(cè)。通過(guò)調(diào)研和查閱資料發(fā)現(xiàn)，這類系統(tǒng)雖然在國(guó)內(nèi)外某些領(lǐng)域包括機(jī)房系統(tǒng)中已有應(yīng)用，但在某些方面仍然存在不足之處。首先，溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。傳統(tǒng)的機(jī)房溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，傳感器的選擇主要是模擬溫度傳感器，因此，當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)較多時(shí)，傳輸線、供電線路數(shù)量多、用量

9、大，同樣的原因，數(shù)據(jù)采集部分也相應(yīng)地變得復(fù)雜起來(lái)。這些問(wèn)題不僅提高了成本，還增加了系統(tǒng)施工、調(diào)試和維護(hù)的難度。其次，溫度檢測(cè)精度不高。以往的機(jī)房溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)溫精度一般在1， 這對(duì)于普通意義的機(jī)房通信設(shè)備的要求雖然己經(jīng)足夠了，但對(duì)于某些高精度的通信元件對(duì)溫度的影響，這樣的精度卻往往顯得不夠。另外檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸距離較短。從數(shù)據(jù)處理的層次關(guān)系來(lái)看，一般有上位機(jī)、下位機(jī)和溫度傳感器三大部分。下位機(jī)與上位機(jī)之間的通信距離受限于傳輸方式。早期的類似系統(tǒng)中采用rs232接口規(guī)范組成通信網(wǎng)絡(luò)，由于傳輸距離短(十幾米到幾十米)，因此很不實(shí)用。目前的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)越來(lái)越多的在機(jī)房中加入嵌入式的設(shè)備剴和各種傳感器，采

10、集各種數(shù)據(jù)，并發(fā)送到管理端進(jìn)行處理。為了提供更多的功能，嵌入式的設(shè)備越來(lái)越復(fù)雜。在這種情況下，就需要對(duì)嵌入式設(shè)備中可能出現(xiàn)的硬件故障和軟件問(wèn)題(包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件)如應(yīng)用程序意外退出，進(jìn)程非法關(guān)閉，系統(tǒng)崩潰，感染病毒等一實(shí)現(xiàn)有效的監(jiān)控和管理。目前，基于軟件的管理應(yīng)用，一旦操作系統(tǒng)故障即無(wú)法工作。而且，由于通信機(jī)房數(shù)量眾多，位置分散，絕大部分機(jī)房無(wú)人值守，所以即使只是開(kāi)關(guān)機(jī)、重新啟動(dòng)系統(tǒng)這種簡(jiǎn)單的操作，執(zhí)行起來(lái)也相當(dāng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而且，本系統(tǒng)也用于監(jiān)控鐵通公司的公網(wǎng)機(jī)房，這一部分的網(wǎng)絡(luò)傳輸是通過(guò)internet進(jìn)行的，面臨著更加嚴(yán)重的病毒、非法入侵等安全問(wèn)題。在本監(jiān)控管理系統(tǒng)中，前置機(jī)設(shè)備(is

11、細(xì)介紹見(jiàn)下文)的硬件和軟件面臨著如下可能遇到的問(wèn)題：硬件設(shè)備故障由于該設(shè)備用于無(wú)人值守的通信機(jī)房，在出現(xiàn)硬件設(shè)備故障時(shí)監(jiān)控中心難以發(fā)現(xiàn)并及時(shí)做出處理；應(yīng)用軟件故障前置機(jī)端運(yùn)行的應(yīng)用程序擔(dān)負(fù)著監(jiān)控中心與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元通信的任務(wù)，一旦軟件出現(xiàn)異常，監(jiān)控中心無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，就會(huì)導(dǎo)致該機(jī)房監(jiān)控單元與系統(tǒng)通信中斷的問(wèn)題；面臨的情況更為嚴(yán)重。綜上，在有設(shè)備處于大量無(wú)人值守通信機(jī)房的情況下，純軟件管理和安全解決方案己無(wú)法在基本限制范圍內(nèi)取得效果：它們無(wú)法管理或保護(hù)軟件關(guān)閉或操作系統(tǒng)出現(xiàn)故障的電腦。若想讓管理維護(hù)人員借助現(xiàn)有資源從事更多工作，一個(gè)重要的能力便是使其能夠在任何電源或操作系統(tǒng)狀態(tài)下遠(yuǎn)程管理并有效保護(hù)電

12、腦。針對(duì)上述問(wèn)題，我們可以引入英特爾公司開(kāi)發(fā)的主動(dòng)管理技術(shù)來(lái)解決。由于它不依賴于操作系統(tǒng)和設(shè)備的電源狀態(tài)，所以能夠有效的解決上述問(wèn)題，而且該技術(shù)還可以對(duì)設(shè)備的故障進(jìn)行遠(yuǎn)程的診斷和部分修復(fù)工作，減少現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的次數(shù)，大幅提高工作效率。第2章 方案論證2.1 機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)分析隨著通信事業(yè)的發(fā)展，通信手段和通信設(shè)備越來(lái)越先進(jìn)。與之相適應(yīng)，作為通信系統(tǒng)的供電部分也在發(fā)生一系列的變化：相控整流器向開(kāi)關(guān)整流器的轉(zhuǎn)變；集中供電向分散供電的轉(zhuǎn)變；有人值守向無(wú)人值守的轉(zhuǎn)變這些轉(zhuǎn)變不僅是量的轉(zhuǎn)變，而且是質(zhì)的變化。通信設(shè)備對(duì)環(huán)境的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，通信機(jī)房必須安裝空調(diào)設(shè)備。所以，為了保障通信機(jī)房的動(dòng)力和環(huán)境

13、安全，必須對(duì)集中監(jiān)控進(jìn)行全面的、嚴(yán)格的要求。下面具體分析一下集中監(jiān)控系統(tǒng)要從哪些方面來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力環(huán)境的監(jiān)控。1) 供配電：電壓、電流、頻率及開(kāi)關(guān)狀態(tài).2) 機(jī)房設(shè)備：ups輸入、輸出電壓、電流、頻率等各項(xiàng)參數(shù)。3) 空調(diào)內(nèi)部各模塊的檢測(cè)與控制。4) 機(jī)房環(huán)境:機(jī)房溫濕度、漏水監(jiān)控、煙霧監(jiān)控。5) 與消防系統(tǒng)的互連及與配電系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制。6) 集中監(jiān)控：對(duì)以上內(nèi)容通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中監(jiān)控。以上幾個(gè)個(gè)方面是對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的整體要求，也就是基本要求。其中的每一項(xiàng)都有各種的性能要求，如供電系統(tǒng)要求供電可靠性、供電質(zhì)量、供電經(jīng)濟(jì)性、供電靈活性等。2.2 設(shè)計(jì)題目的主要內(nèi)容及技術(shù)要求本設(shè)計(jì)要完成機(jī)房?jī)?nèi)的溫濕度、供

14、配電、usp、空調(diào)自動(dòng)監(jiān)測(cè)與報(bào)警。包括傳感器與測(cè)量電路、報(bào)警電路、顯示電路、主機(jī)及擴(kuò)展電路和系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)檢測(cè)狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示，遠(yuǎn)程通信模塊分下位機(jī)通信接口和上位機(jī)通信接口兩部分。利用at89c52單片機(jī)的串行口傳輸和接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從單片機(jī)的串行口出來(lái)以后由頻移鍵控的調(diào)制解調(diào)器把數(shù)字信號(hào)調(diào)制成模擬信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。信號(hào)到達(dá)上位機(jī)通信接口后再由調(diào)制解調(diào)器把模擬信號(hào)解調(diào)成數(shù)字信號(hào)。然后到達(dá)遠(yuǎn)程機(jī)的rs485串行口。單片機(jī)，對(duì)整個(gè)的測(cè)溫過(guò)程記錄分析，包括系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、巡回檢測(cè)各測(cè)溫點(diǎn)溫度并實(shí)時(shí)顯示溫度信息和報(bào)警信息，以及溫度報(bào)表的管理。如果某參數(shù)超過(guò)設(shè)定量，就會(huì)發(fā)出信號(hào)到報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，使工

15、作人員能夠及時(shí)處理問(wèn)題。技術(shù)要求：溫度檢測(cè)范圍：-25+55，測(cè)溫精度：0.5;濕度檢測(cè)范圍：5%rh95%rh，測(cè)濕精度：3%rh；實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)參數(shù)，并能越限報(bào)警（報(bào)警線可由用戶設(shè)定）；ups輸出電壓：150245 v ac ；電池電壓測(cè)量范圍：12150 v dc；2.3 單片機(jī)的設(shè)計(jì)選型當(dāng)今單片機(jī)廠商琳瑯滿目，產(chǎn)品性能各異。常用的單片機(jī)有很多種：intel8051系列、motorola和m68hc系列、atmel的at89系列、臺(tái)灣winbond(華邦)w78系列、荷蘭pilips的pcf80c51系列、microchip公司的pic系列、zilog的z86系列、atmel的at90s系

16、列、韓國(guó)三星公司的ks57c系列4位單片機(jī)、臺(tái)灣義隆的em-78系列等。最終選用了atmel公司的at89c52單片機(jī)。at89c52是美國(guó)atmel公司生產(chǎn)的低電壓，高性能cmos8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（perom）和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（cpu）和flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大at89c52單片機(jī)適用于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。主機(jī)主要是選用穩(wěn)定、安全高性能的控制型單片機(jī)來(lái)完成主要參數(shù)的監(jiān)控。at89

17、c52單片機(jī)的廣泛使用，使單片機(jī)的價(jià)格大大下降。目前，at89c52的市場(chǎng)零售價(jià)已經(jīng)低于8255、8279、8253、8250等專用接口芯片中的任何一種；而89c52的功能實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)以上芯片。因此，如把89c52作為接口芯片使用，在經(jīng)濟(jì)上是合算的。該芯片具有1個(gè)專用的鍵盤/顯示接口、1個(gè)全雙工異步串行通信接口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。這樣，1個(gè)89c52芯片，承擔(dān)了3個(gè)專用接口芯片的工作；不僅使成本大大下降，而且優(yōu)化了硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)，在本人設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，需要單片機(jī)24小時(shí)不間斷工作，需要其性能穩(wěn)定，抗干擾強(qiáng)。一般該單片機(jī)都應(yīng)在一些便攜式儀器上能夠節(jié)省電量功能也很強(qiáng)大。采用該單片機(jī)就可以

18、很好的實(shí)現(xiàn)功能，即操作簡(jiǎn)單，功耗也很低外部擴(kuò)展很方便。所以采用該單片機(jī)作為主體芯片。其總體，使用方便，抗干擾性高。對(duì)于同類的單片機(jī)來(lái)說(shuō)其具有高通用性、穩(wěn)定性、安全性、精確性、所以在機(jī)房監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用該單片機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)控制。2.4 系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)參數(shù)的設(shè)計(jì)分析（1）配電/動(dòng)力設(shè)備監(jiān)控的設(shè)計(jì)分析根據(jù)需要配備配電柜或配電箱，對(duì)機(jī)房配電柜（箱）的主輸入電量情況實(shí)施監(jiān)測(cè)，電量參數(shù)包括電壓（v）、電流（i）、頻率（f）、有功功率（p）、功率因數(shù)(pf)、電度等。將電量?jī)x安裝在需監(jiān)測(cè)配電柜的面板上，利用配電柜/箱自有的電流互感器（如果沒(méi)有則另加），通過(guò)四芯屏蔽線將電量?jī)x檢測(cè)的信號(hào)（rs485）傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)

19、控主機(jī)。電量?jī)x本身的供電要求為220v ac。為了保證電量?jī)x在市電停電時(shí)也能正常工作，要求提供1路由ups輸出的電給電量?jī)x本身供電。對(duì)配電柜/箱內(nèi)開(kāi)關(guān)供電情況的監(jiān)測(cè)： 開(kāi)關(guān)電量輸出監(jiān)測(cè)：要求帶有輔助觸點(diǎn)輸出，如果不具備觸點(diǎn)輸出則增加開(kāi)關(guān)量轉(zhuǎn)換模塊完成對(duì)開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)換，再由開(kāi)關(guān)量采集模塊統(tǒng)一采集后通過(guò)四芯屏蔽線將rs485信號(hào)傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)，采集模塊安裝在采集柜內(nèi)。系統(tǒng)設(shè)定開(kāi)關(guān)閉合時(shí)為正常狀態(tài)，斷開(kāi)時(shí)為報(bào)警狀態(tài)。 如果需要對(duì)每路開(kāi)關(guān)輸出的相電壓、相電流、相功率、頻率、功率因數(shù)等參數(shù)實(shí)施監(jiān)測(cè)，具體實(shí)施辦法是：每路開(kāi)關(guān)通過(guò)安裝交流電量變送模塊和電流互感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)每路開(kāi)關(guān)的電流、電壓、功率因數(shù)、

20、功率、頻率、電度等參數(shù)的監(jiān)測(cè)。采集模塊輸出的rs485信號(hào)通過(guò)四芯屏蔽線傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)，每個(gè)采集模塊采集1路開(kāi)關(guān)的供電情況，采集模塊安裝在采集柜內(nèi)。系統(tǒng)設(shè)定開(kāi)關(guān)掉電或超負(fù)載時(shí)為報(bào)警狀態(tài)。系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)配電柜的總輸入情況予以監(jiān)測(cè)，根據(jù)機(jī)房對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的要求，設(shè)定供電的上下限電壓值(比如市電220v10%范圍內(nèi)為正常)，一旦監(jiān)測(cè)到電壓越限或停電，系統(tǒng)立刻啟動(dòng)報(bào)警、記錄數(shù)據(jù)并發(fā)出報(bào)警通知管理人員。（2）ups監(jiān)控通過(guò)由ups廠家提供的遠(yuǎn)程通訊接口和相應(yīng)的通信協(xié)議，可對(duì)ups實(shí)施故障診斷，對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，包括ups的輸入輸出電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、逆變器狀態(tài)、電池狀態(tài)、旁路狀態(tài)、報(bào)警情況等（

21、具體監(jiān)測(cè)情況可根據(jù)ups提供的通信協(xié)議確定）。報(bào)警主要包括：輸入電壓、頻率越限報(bào)警；輸出電壓越限報(bào)警；整流器電壓越限報(bào)警；過(guò)載報(bào)警；電池電壓低報(bào)警；電池后備時(shí)間超低報(bào)警；電池溫度超高報(bào)警；逆變器關(guān)閉報(bào)警；自動(dòng)旁路開(kāi)報(bào)警；整流器、逆變器、充電器、電池、自動(dòng)旁路故障報(bào)警。（3）機(jī)房空調(diào)監(jiān)控通過(guò)由空調(diào)廠家提供的遠(yuǎn)程通訊接口和相應(yīng)的通信協(xié)議，可對(duì)空調(diào)本體壓縮機(jī)狀態(tài)、風(fēng)機(jī)狀態(tài)、加熱器狀態(tài)、抽濕器狀態(tài)、加濕器狀態(tài)、報(bào)警等實(shí)施監(jiān)測(cè)，在獲得控制權(quán)限的前提下，用戶可以通過(guò)本監(jiān)控系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)或遠(yuǎn)端監(jiān)控站上控制空調(diào)機(jī)的啟、停和遠(yuǎn)程設(shè)定溫度、濕度（具體監(jiān)控情況根據(jù)空調(diào)提供的通信協(xié)議制定）。實(shí)時(shí)判斷被監(jiān)控設(shè)備的部

22、件是否發(fā)生報(bào)警，當(dāng)某部件發(fā)生故障時(shí)，報(bào)警信號(hào)立刻通過(guò)智能通訊接口傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控主系統(tǒng)立刻彈出相應(yīng)的報(bào)警頁(yè)面窗口，同時(shí)監(jiān)控主機(jī)將通過(guò)設(shè)定的多種報(bào)警方法將報(bào)警信息通知值班人員或相應(yīng)的管理人員，以便及時(shí)處理所發(fā)生的報(bào)警或故障。 監(jiān)視狀態(tài)包括：壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、冷凝器、加濕器、去濕器、加熱器、傳感器、控制器的運(yùn)行狀態(tài)，漏水監(jiān)測(cè)狀態(tài)。 控制包括：遠(yuǎn)程關(guān)空調(diào)、遠(yuǎn)程開(kāi)空調(diào)、聯(lián)動(dòng)開(kāi)空調(diào)、聯(lián)動(dòng)開(kāi)空調(diào)；遠(yuǎn)程設(shè)定工作溫度、濕度；根據(jù)溫濕度變化聯(lián)動(dòng)控制其他設(shè)備。 報(bào)警主要包括：送風(fēng)溫度、濕度越限報(bào)警；回風(fēng)溫度、濕度越限報(bào)警；壓縮機(jī)高壓報(bào)警；壓縮機(jī)低壓報(bào)警；漏水報(bào)警；壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、冷凝器、加濕器、去濕器、加熱器、傳感

23、器、控制器故障報(bào)警。（4）機(jī)房漏水監(jiān)控由于機(jī)房空調(diào)、上下水管等設(shè)備泄漏的情況時(shí)有發(fā)生，通過(guò)加裝漏水檢測(cè)系統(tǒng)可對(duì)機(jī)房漏水情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、報(bào)警，特別是對(duì)機(jī)房空調(diào)及其在機(jī)房區(qū)域內(nèi)的進(jìn)出水管附近實(shí)施漏水檢測(cè)報(bào)警。在精密空調(diào)及其進(jìn)出水管附近地面裸露安裝國(guó)產(chǎn)漏水檢測(cè)線纜及漏水報(bào)警主機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)用引出線將控制主機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)的感應(yīng)線纜相連，感應(yīng)線纜沿各精密空調(diào)底座四周及進(jìn)出水管附近裸露安裝。針對(duì)空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)的空調(diào)和其進(jìn)出水管區(qū)域的監(jiān)測(cè)，暫時(shí)設(shè)計(jì)采用10米長(zhǎng)的漏水感應(yīng)線。系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示并記錄漏水線纜感應(yīng)到的漏水狀態(tài)。當(dāng)機(jī)房發(fā)生漏水現(xiàn)象時(shí)，系統(tǒng)能及時(shí)響應(yīng)，彈出相應(yīng)的報(bào)警窗口；同時(shí)監(jiān)控主機(jī)將通過(guò)設(shè)定的多種報(bào)警方法把報(bào)

24、警信息通知值班人員或相應(yīng)的管理人員，以便及時(shí)處理所發(fā)生的報(bào)警或故障。（5）機(jī)房溫濕度監(jiān)控由于機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備分布、送風(fēng)等不均勻可帶來(lái)溫、濕度的不均勻，因此，在機(jī)房?jī)?nèi)加裝溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)，以精確測(cè)量機(jī)房的溫濕度參數(shù)變化。為了避免機(jī)房?jī)?nèi)某區(qū)域的局部溫、濕度的過(guò)高或過(guò)低，在機(jī)房墻面共安裝兩個(gè)溫濕度探頭，分別用以監(jiān)測(cè)相應(yīng)區(qū)域的實(shí)時(shí)溫度與實(shí)時(shí)濕度。系統(tǒng)選用溫濕度一體化傳感器，吸頂或壁掛安裝，信號(hào)輸出為rs485輸出。系統(tǒng)能記錄每個(gè)溫濕度傳感器所檢測(cè)到的室內(nèi)溫度與濕度的數(shù)值，設(shè)定每個(gè)溫濕度傳感器的溫度與濕度的上限與下限值。當(dāng)任意一個(gè)溫濕度傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定的上限或下限時(shí)，系統(tǒng)立刻彈出相應(yīng)的報(bào)警窗口，同時(shí)監(jiān)

25、控主機(jī)將通過(guò)設(shè)定的多種報(bào)警方法把報(bào)警信息通知值班人員或相應(yīng)的管理人員。（6）消防報(bào)警監(jiān)控機(jī)房屬于一級(jí)防火區(qū)域，對(duì)環(huán)境要求高。系統(tǒng)通過(guò)機(jī)房消防報(bào)警控制器提供火警信號(hào)的干接點(diǎn)輸出，實(shí)時(shí)檢測(cè)火警信號(hào)。當(dāng)機(jī)房發(fā)生煙霧（火災(zāi)）時(shí)，其煙（火）情信號(hào)觸發(fā)報(bào)警信號(hào)給消防報(bào)警主機(jī)后，報(bào)警主機(jī)輸出信號(hào)由開(kāi)關(guān)量采集模塊采集后通過(guò)rs485信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控主機(jī)上。監(jiān)控系統(tǒng)一旦監(jiān)測(cè)到消防報(bào)警主機(jī)傳來(lái)的報(bào)警信號(hào)，立刻彈出相應(yīng)的報(bào)警窗口，同時(shí)監(jiān)控主機(jī)通過(guò)設(shè)定的多種報(bào)警方法將報(bào)警信息通知值班人員或相應(yīng)的管理人員，以便及時(shí)處理所發(fā)生的報(bào)警或故障。（7）報(bào)警系統(tǒng)控制報(bào)警系統(tǒng)控制主要完成對(duì)供配電、火災(zāi)、溫濕度越線等故障的報(bào)警，由監(jiān)控

26、主機(jī)完成報(bào)警、顯示等功能，實(shí)現(xiàn)本地以及遠(yuǎn)程報(bào)警。2.5機(jī)房監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)以上分析，本設(shè)計(jì)主要完成對(duì)機(jī)房動(dòng)力系統(tǒng)、控制機(jī)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)三大部分的設(shè)計(jì)。其中溫濕度、ups、煙霧參數(shù)輸出的是模擬信號(hào)需要進(jìn)行信號(hào)處理然后送入a/d轉(zhuǎn)換，在經(jīng)過(guò)單片機(jī)來(lái)進(jìn)行控制。對(duì)于空調(diào)和水侵信號(hào)這是輸出的是數(shù)字量直接可以通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行控制。總體設(shè)計(jì)框圖如圖2.5所示。以太網(wǎng)溫 濕 度傳 感 器交流輸出電壓ups輸出電壓蓄電池輸出電壓溫度信號(hào)處理濕度信號(hào)處理 電參數(shù)采集模塊a/d轉(zhuǎn)換器單片機(jī)液晶顯示器鍵盤輸入報(bào)警電路串口max490水侵傳感器漏水信號(hào)空調(diào)開(kāi)關(guān)信號(hào)煙霧傳感器煙霧信號(hào)處理2.3系統(tǒng)框圖第3章 硬件

27、設(shè)計(jì)機(jī)房環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要分為：?jiǎn)纹瑱C(jī)外圍擴(kuò)展系統(tǒng)、機(jī)房動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、機(jī)房環(huán)境系統(tǒng)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)三大部分。主要完成機(jī)房中ups、溫濕度、漏水、煙霧、空調(diào)等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及報(bào)警功能。其中單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分主要處理傳感器輸入的數(shù)據(jù)。ups主要是一些檢查單元和控制電路組成的。機(jī)房環(huán)境系統(tǒng)主要是多種傳感器把環(huán)境參數(shù)轉(zhuǎn)換到電信號(hào)，在經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)換輸入到控制單元進(jìn)行處理。3.1單片機(jī)及外圍擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)機(jī)房環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的單片機(jī)主要選用了at89c52單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及控制。外部擴(kuò)展電路包括了時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、a/d轉(zhuǎn)換電路、報(bào)警電路、顯示電路、鍵盤電路、遠(yuǎn)程機(jī)通信等電路的設(shè)計(jì)。主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)

28、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)處理、控制、監(jiān)測(cè)、顯示的、報(bào)警、數(shù)據(jù)通信等功能。圖3.1 芯片管腳圖3.1.1 at89c52 單片機(jī)功能介紹at89c52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)flash閃存，256字節(jié)內(nèi)部ram，32個(gè)i/o口線，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，at89c52可降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止cpu工作，但允許ram，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存ram中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。at89sc52的芯片管腳圖如圖3.1

29、所示。3.1.2外圍擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)外接電路主要有復(fù)位電路和晶振電路等電路復(fù)位電路功能：上電后，由于電容c1的充電和反相門的作用，使rst持續(xù)一段時(shí)間的高電平。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵s1后松開(kāi)，也能使rst為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位的操作。圖3.2單片機(jī)外部接線圖單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部震蕩方式。本設(shè)計(jì)中，在引腳xtal1和xtal2端外接石英晶體振蕩器，就構(gòu)成了內(nèi)部震蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自己震蕩器，并產(chǎn)生震蕩時(shí)鐘脈沖。晶振通常選用6mhz，12mhz或24mhz。本設(shè)計(jì)選用12mhz晶振

30、。電容c1，c2起穩(wěn)定震蕩頻率，快速起震的作用。電容值通常為5-30pf。內(nèi)部震蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用最多。對(duì)于at89c52單片機(jī)來(lái)說(shuō)其外部管腳接線圖如圖3.2所示。3.1.3 a|d芯片的選擇因?yàn)橐蟮木萪c 轉(zhuǎn)換功能，一方面向dc-ac 逆變器提供能量，同時(shí)向蓄電池充電。當(dāng)逆變時(shí)，完成dc-ac 轉(zhuǎn)換功能，向輸出端提供高質(zhì)量的電能。無(wú)論是市電供電，還是轉(zhuǎn)向電池供電，其轉(zhuǎn)換時(shí)間均為零。近幾年來(lái)一種新的技術(shù)是將交流穩(wěn)壓技術(shù)中的電壓補(bǔ)償原理應(yīng)用到雙變換在線式ups 電源的主電路中，產(chǎn)生一種新的ups 電路結(jié)構(gòu)型式，被稱為雙逆變電壓補(bǔ)償在線。局端部分包括直流后備電源(de

31、dc變換)、探測(cè)電路、復(fù)用電路、搭接檢測(cè)電路、通信電路及單片機(jī)監(jiān)控電路；遠(yuǎn)端部分包括解復(fù)用電路和交直流轉(zhuǎn)換電路?，F(xiàn)對(duì)各部分電路的作用說(shuō)明如下。后備電源：將局端的48v電源變換成輸出可調(diào)的直流電源，輸出電壓范圍為220300 v；探測(cè)電路：通過(guò)發(fā)出12v的探測(cè)電壓來(lái)判斷系統(tǒng)的運(yùn)行情況，包括短路、開(kāi)路、基站是否由市電供電等；單片機(jī)監(jiān)控電路：包括電壓、電流采集電路、探測(cè)電路、dcde變換模塊的輸出控制電路、搭接檢測(cè)電路(檢測(cè)在后備電源供電時(shí)是否有動(dòng)力線混入供電系統(tǒng))、rs-485通信電路等；復(fù)用電路：將信號(hào)和直流電源耦合到雙絞線上；解復(fù)用電路：將信號(hào)和直流電源分離；交直流切換電路：實(shí)現(xiàn)市電與后備電源

32、的相互切換，市電斷電時(shí)立即切換到后備直流電源，市電恢復(fù)供電時(shí)延時(shí)20s再切換到市電。3.2.2 選用ups電源應(yīng)注意的問(wèn)題計(jì)算機(jī)機(jī)房的ups電源一般選用大、中型，在線式的ups。這些ups電源的價(jià)格比較昂貴，在選型上一定要認(rèn)真細(xì)致，避免造成不必要的損失，因此選型時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：1.根據(jù)本單位機(jī)房計(jì)算機(jī)及相關(guān)設(shè)備的用電量，并考慮到將來(lái)設(shè)備的增加預(yù)留2530的冗余，來(lái)選擇ups電源的輸出功率；根據(jù)各地供電條件的不同，選擇適應(yīng)本地區(qū)公用電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍內(nèi)的ups電源，一般ups電源的輸入電壓在380v10范圍。2.要對(duì)選用的ups進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)、過(guò)載、和放電測(cè)試。3.了解ups的網(wǎng)管功能

33、，進(jìn)行實(shí)地的遠(yuǎn)程的監(jiān)測(cè)控制測(cè)試。4.根據(jù)機(jī)房所需的不間斷供電時(shí)間，考慮密封電池的數(shù)量，對(duì)于后備時(shí)間長(zhǎng)，需要電池較多的ups電源，應(yīng)考慮機(jī)房的單位面積承重量。3.2.3 ups電源的使用管理ups電源是計(jì)算機(jī)正常工作的保障電源，要保證計(jì)算機(jī)高質(zhì)量的電能，就必須對(duì)ups電源進(jìn)行可靠的維護(hù)和管理。1ups的運(yùn)行環(huán)境：ups電源對(duì)溫、濕度的要求比較高，一般溫度控制在522，相對(duì)濕度在5010的范圍。同時(shí)，工作間應(yīng)保持清潔、無(wú)灰塵、無(wú)污染、無(wú)有害氣體。2ups電源的市電輸入要求：ups電源的輸入線應(yīng)是單獨(dú)從變壓器以來(lái)的一路電，且不能再接其它用電設(shè)備；市電輸入端應(yīng)設(shè)有專控開(kāi)關(guān)；ups電源輸出端應(yīng)設(shè)ups配

34、電柜，經(jīng)配電柜后再分別接各計(jì)算機(jī)及其外設(shè)；如果有條件，在ups電源輸入處設(shè)穩(wěn)壓電源或隔離變壓器，因?yàn)閡ps電源的輸入電壓和頻率有一定的工作范圍，如果輸入電壓過(guò)低，ups將自動(dòng)轉(zhuǎn)為電池供電，并報(bào)警。3 ups電源正常運(yùn)行時(shí)，開(kāi)機(jī)后一般不要停機(jī)。頻繁開(kāi)機(jī)容易造成ups電源特別是大、中型ups電源的設(shè)備損壞。4正常工作時(shí)，ups蓄電池一直處在浮充狀態(tài)，長(zhǎng)期的只充不放會(huì)導(dǎo)致電池的加速老化，減短電池壽命。因此在使用中應(yīng)定期人為放電，時(shí)間一般每月一次，放電量為電池總?cè)萘康?030。5其它注意問(wèn)題：認(rèn)真檢查ups電源的接地；保證空調(diào)系統(tǒng)的正常工作；加強(qiáng)機(jī)房的安全防火措施；對(duì)機(jī)房工作人員進(jìn)行ups電源相關(guān)知識(shí)

35、的培訓(xùn)。6.計(jì)算機(jī)機(jī)房?jī)?nèi)的配電系統(tǒng)應(yīng)考慮到與應(yīng)急照明系統(tǒng)的自動(dòng)切換和消防系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。電參數(shù)的測(cè)量分市電和ups輸出兩部分，由于機(jī)房?jī)?nèi)配備的ups容量都比較大，因此其輸入端一般為三相電，輸出為單相電，這樣包括電壓和電流一共有8個(gè)參數(shù)，采用常規(guī)的變送器勢(shì)必造成大量的連線，既不美觀，也給安裝帶來(lái)諸多麻煩，本設(shè)計(jì)采用的是eda9033綜合電參數(shù)采集模塊。eda9033可直接測(cè)量三相三線制或三相四線制交流電路中的三相電流、三相電壓(真有效值)、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等電參數(shù)。該模塊輸入為三相電壓(0500 v)、三相電流(o一50 a)，輸出為rs-485接口的數(shù)字信號(hào)。模塊采用電磁隔離和光電隔離

36、技術(shù)，電壓輸入、電流輸入及輸出三方完全隔離。由于機(jī)房?jī)?nèi)待測(cè)電壓、電流均在該模塊的量程范圍內(nèi)，可不必再外接電壓電流互感器，并且該模塊的485通訊協(xié)議與lu刪m不沖突，因此可直接并聯(lián)在一起與上位機(jī)通訊。當(dāng)市電供電異常時(shí)，電池的電壓通過(guò)dc/dc變換器變成幅值高達(dá)390v的直流高壓電源，然后再經(jīng)過(guò)逆變器，變換成交流正弦波供給負(fù)載。其工作原理如圖3.9所示。輸出ac-dc整流電路逆變電路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旁路監(jiān)測(cè)電路充電電路蓄電池顯示控制控制驅(qū)動(dòng)電路市電圖 3.9 ups電源工作原理3.2.4 ups監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本方案是利用at89c52微控制器來(lái)設(shè)計(jì)ups控制板的系統(tǒng)的電路。該系統(tǒng)是由母線電壓檢測(cè)電路模塊

37、，幅值檢測(cè)電路模塊，電流峰值保護(hù)電路模塊，輔助電源監(jiān)測(cè)電路模塊，開(kāi)、關(guān)機(jī)電路模塊，電壓檢測(cè)電路模塊，pwm產(chǎn)生電路模塊，繼電器控制電路模塊等組成。這些電路輸入的是常規(guī)的電壓電流值，經(jīng)過(guò)濾波電路運(yùn)放電路的處理輸出的是0-5v的電壓值或是4-20ma的電流值。這些輸出值送入a/d轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入的單片機(jī)進(jìn)行控制及處理。母線電壓檢測(cè)模塊母線電壓檢測(cè)電路模塊如圖3.10所示。分壓后的bus電壓經(jīng)rc濾波后送往adc0809的ad轉(zhuǎn)換引腳in2。分壓后的bus電壓經(jīng)反相器后，再經(jīng)rc濾波器送往adc0809的ad轉(zhuǎn)換引腳in3。 圖3.10 母線電壓檢測(cè)電路3.2.5 幅值檢測(cè)電路模塊幅值檢測(cè)電路如圖3.1

38、1所示，它用于逆變器輸出電壓、市電輸入電壓、負(fù)載電流幅值檢測(cè)。該電路采用正值單向有源精密檢波器實(shí)現(xiàn)的，采用有源精密檢波器的目的是確保從該檢波器輸出端得到的單極性信號(hào)的幅值總是與輸入到檢波器的正弦波信號(hào)的幅值保持著嚴(yán)格的線性關(guān)系，用以消除一般二極管檢波器在小信號(hào)輸入時(shí)可能產(chǎn)生的非線性失真。逆變器電壓輸出的電壓經(jīng)rc濾波電路電壓反向器送到adc0809的ad轉(zhuǎn)換引腳in4。圖3.11 幅值檢測(cè)電路3.2.6 輔助電源監(jiān)測(cè)電路模塊輔助電源監(jiān)測(cè)電路如圖3.12所示，正常情況下，運(yùn)放的輸出經(jīng)上拉電阻鉗位電壓為5v，若12v電源因某種原因低于10v或5v電源因某種原因高于5v，則運(yùn)放的輸出會(huì)變?yōu)榈碗娖?，?/p>

39、么由于二極管d的作用，pwm_off將會(huì)被拉到低電平，這樣就會(huì)關(guān)斷pwm輸出，起到保護(hù)作用。圖3.12 輔助電源監(jiān)測(cè)電路3.2.7 電流峰值保護(hù)電路模塊功率板上的單片機(jī)輸出電源通過(guò)電流互感器后，以電壓形式表現(xiàn)電流大小的信號(hào)通過(guò)信號(hào)放大器后分三路走。一路經(jīng)過(guò)幅值檢測(cè)電路，送往單片機(jī)的adcina0引腳；一路經(jīng)過(guò)電流過(guò)零檢測(cè)電路后，送往單片機(jī)的in5引腳；另一路經(jīng)過(guò)過(guò)載、短路保護(hù)電路。當(dāng)負(fù)載過(guò)載或短路時(shí)，pwm_off變?yōu)榈碗娖叫盘?hào)，就會(huì)立即關(guān)斷逆變器所需的兩路pwm波輸出，同時(shí)單片機(jī)將系統(tǒng)切換到旁路工作模式，起到迅速保護(hù)作用。3.2.8 開(kāi)、關(guān)機(jī)電路模塊系統(tǒng)的開(kāi)、關(guān)機(jī)電路如圖3.13所示。當(dāng)按下

40、開(kāi)機(jī)按鍵時(shí)，經(jīng)分壓后的電池正極電源經(jīng)開(kāi)機(jī)按鍵、限流電阻、二極管送到功率板上的開(kāi)機(jī)電路，然后功率板產(chǎn)生12v、5v直流輔助電源，給控制板供電。當(dāng)單片機(jī)啟動(dòng)后，就掃描in6引腳，查看是否真正開(kāi)機(jī)。如果確認(rèn)是開(kāi)機(jī)鍵被按下，那么就進(jìn)行“自檢”。當(dāng)按下“關(guān)機(jī)”鍵時(shí)，in7為高電平，單片機(jī)掃描到該引腳為高電平的時(shí)候，就進(jìn)行關(guān)機(jī)操作。圖3.13 開(kāi)、關(guān)機(jī)電路3.2.9 電壓檢測(cè)電路模塊電池電壓檢測(cè)電路模塊如圖3.14所示。電池組電壓經(jīng)分壓后，送往adc0809的ad轉(zhuǎn)換引腳in5。圖3.14 電池電壓檢測(cè)電路3.2.10 pwm產(chǎn)生電路模塊三角波產(chǎn)生電路的輸入信號(hào)是來(lái)自單片機(jī)的epwm1a的引腳,該信號(hào)是p

41、wm信號(hào)，它經(jīng)過(guò)積分后，變?yōu)槿遣?，送入pwm產(chǎn)生電路。來(lái)自單片機(jī)的pwm信號(hào)epwm2a經(jīng)過(guò)二階低通濾波后，產(chǎn)生正弦參考波信號(hào)，該信號(hào)與逆變輸出的電壓反饋信號(hào)反相。epwm2a引腳所輸出的pwm信號(hào)是跟蹤市電輸入的，該電路具有對(duì)輸出的正弦波信號(hào)進(jìn)行調(diào)控作用。如圖3.15所示是三角波和正弦波的產(chǎn)生電路。圖3.15 pwm產(chǎn)生電路它采用正弦脈寬調(diào)制（spwm）法來(lái)實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制的目的。根據(jù)調(diào)制原理可以在比較器的輸出端得到一個(gè)脈寬等于三角波大于正弦波部份所對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔的正脈沖。圖中pwm_off信號(hào)用于控制pwm的輸出，當(dāng)該信號(hào)為低電平時(shí)無(wú)pwm輸出。3.3 機(jī)房環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)房環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主

42、要包含空調(diào)控制電路、漏水監(jiān)測(cè)電路、溫濕度監(jiān)測(cè)電路、煙霧監(jiān)測(cè)電路。其中應(yīng)用到cht3w1thd型溫度傳感器、hs1101型濕度傳感器、tgs202半導(dǎo)體氣敏型煙霧傳感器、vec-a-10電極型傳感器。主要完成對(duì)單個(gè)機(jī)房的溫濕度、漏水、煙霧、空調(diào)等信號(hào)的監(jiān)測(cè)。其中溫濕度傳感器、煙霧傳感器、漏水傳感器輸出的是4-20ma電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)ad轉(zhuǎn)換后輸入到單片機(jī)進(jìn)行處理。3.3.1 機(jī)房空調(diào)控制設(shè)計(jì)計(jì)算站空調(diào)、新風(fēng)、凈化系統(tǒng)是保證設(shè)備正常運(yùn)行和工作人員正常工作的重要條件.諸如環(huán)境、溫度、濕度、潔凈度，以及工作人員和設(shè)備的散熱量等都會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)及附屬設(shè)備工作的穩(wěn)定性、可靠性造成危害，由于計(jì)算機(jī)對(duì)其所處的環(huán)境條

43、件參數(shù)極為敏感，它需要特定的溫度、濕度和潔凈度來(lái)保證其高效的運(yùn)行，如果上述條件不能滿足的話，將引起數(shù)據(jù)失真、丟失甚至計(jì)算機(jī)完全停止工作，我們所推薦選用的機(jī)房恒溫恒濕專用空調(diào)，就是考慮到如何來(lái)滿足主機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備對(duì)環(huán)境特殊的要求，這種空調(diào)帶有先進(jìn)的微處理控制板，模塊化設(shè)計(jì)、能效極高及寧?kù)o的壓縮機(jī)、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、低噪音風(fēng)機(jī)、超聲波加濕器、可隨時(shí)更換的過(guò)濾器、節(jié)能性多級(jí)加熱器。3.3.2 機(jī)房專用空調(diào)特點(diǎn)1.大風(fēng)量，小焓差，高顯熱比與相同制冷量的舒適空調(diào)機(jī)相比，機(jī)房專用空調(diào)機(jī)的循環(huán)風(fēng)量約大一倍，相應(yīng)的焓差只有一半，機(jī)房專用空調(diào)機(jī)運(yùn)行時(shí)通常不需要除濕，循環(huán)風(fēng)量較大將使得機(jī)組在空氣露點(diǎn)以上運(yùn)行，有利于穩(wěn)定機(jī)

44、房的溫、濕度指標(biāo)。2機(jī)房專用空調(diào)能夠適應(yīng)機(jī)房的幅度較大的熱負(fù)荷變化，以使元器件工作在所要求的環(huán)境條件之中，保證電路性能的可靠性。3.送風(fēng)回風(fēng)方式多樣，能充分與計(jì)算機(jī)主機(jī)散熱形式一致，從而大大提高空調(diào)效率。4.兩級(jí)過(guò)濾：機(jī)房專用空調(diào)機(jī)內(nèi)設(shè)有初、中效兩級(jí)過(guò)濾器，使機(jī)組送出的泠氣達(dá)到一定的凈化能力，以滿足潔凈度要求。5可靠性高：具有報(bào)警功能、自我診斷功能、后備機(jī)組管理功能。6全年制冷運(yùn)行：多數(shù)機(jī)房專用空調(diào)機(jī)能在室溫降至15以下時(shí)仍能制冷運(yùn)行。圖3.16使用的是普通光耦pc817，此電路使用了很長(zhǎng)時(shí)間，電路可靠，成本較低。通過(guò)控制空調(diào)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢來(lái)實(shí)現(xiàn)空調(diào)的控制。pg電機(jī)的調(diào)速是通過(guò)可控硅對(duì)電源斬波

45、調(diào)功的方式完成對(duì)風(fēng)機(jī)的調(diào)速，電機(jī)中裝有霍爾傳感器，電機(jī)主軸每轉(zhuǎn)一周會(huì)輸出3個(gè)或多個(gè)脈沖，根據(jù)每個(gè)檢測(cè)周期里脈沖個(gè)數(shù)來(lái)測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速?？照{(diào)控制電路是直接有單片機(jī)輸出信號(hào)控制的。圖3.16 空調(diào)控制結(jié)構(gòu)圖3.3.3 機(jī)房溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮到現(xiàn)場(chǎng)的各種高頻信號(hào)源較多，干擾嚴(yán)重，故而選擇電流型的傳感器。因?yàn)閍/d轉(zhuǎn)換的輸入電壓滿量程為5v,因而必須在本機(jī)側(cè)將電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)0 5v以便單片機(jī)采集。由于傳感器監(jiān)測(cè)的是室內(nèi)以及機(jī)架內(nèi)的溫度，因而選擇壁掛式整體變送器。具體型號(hào)為：cht3w1thd；為墻面安裝4 20ma電流型。精度3rh（25）；總精度5rh；長(zhǎng)期穩(wěn)定性1rh/年。溫度測(cè)量范圍： 20

46、85，精度0.3（25），綜合精度0.5，長(zhǎng)期穩(wěn)定性0.25/年。輸出電流4 20ma，負(fù)載電阻100 500 ，供電電壓24vdc。圖3.17 溫度檢測(cè)電路圖溫度測(cè)量是通過(guò)熱敏電阻感應(yīng)溫度變化后的阻值改變，利用它與固定參考電阻的分壓比將溫度的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化，再通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)。溫度轉(zhuǎn)換原理如圖3.17所示。c1采用電解電容、加上r2隔離、多個(gè)ad引腳互相之間隔離一個(gè)引腳會(huì)比較好，因機(jī)房溫度測(cè)量范圍較小，一般是從零上六、七十度到零下十幾度故使用的熱敏電阻多為5k3470，10k3950等小阻值型的。3.3.4 機(jī)房濕度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)濕度檢測(cè)電路采用的是傳感器hs1101，利用該傳

47、感器將外界的非電量信號(hào)濕度轉(zhuǎn)為電量信號(hào)。由于hs1101是電容式傳感器，一種是電壓輸出式，即輸出電壓與相對(duì)濕度成線性關(guān)系，比例系數(shù)為正值；另一種是頻率輸出式，輸出頻率與相對(duì)濕度也成線性關(guān)系，但比例系數(shù)為負(fù)值。在設(shè)計(jì)中，將hs1101作為電容器接入到振蕩器中，利用了當(dāng)相對(duì)濕度發(fā)生變化時(shí)，濕敏電容量隨之改變，使得振蕩頻率也發(fā)生變化的原理，再經(jīng)過(guò)整流濾波器和放大器，即可輸出與相對(duì)濕度成線性關(guān)系的電壓信號(hào)。具體的電路框圖為3.18所示。振蕩電路整流濾波器放大器hs1101圖3.18 線性電壓輸出式相對(duì)濕度測(cè)量電路的框圖濕敏電容hs1101傳感器主要參數(shù)： （1）基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的電容元件，專利的固態(tài)聚

48、合物結(jié)構(gòu) （2）高精度： +/- 2%rh，極好的線形輸出 （3）寬量程：199%rh，寬工作溫度范圍 60140(hs1101lf),40100(hs1101) （4）濕度輸出受溫度影響極小，常溫使用無(wú)須溫度補(bǔ)償 （5）響應(yīng)時(shí)間 5秒 ，抗結(jié)露，浸水或結(jié)露后10秒鐘迅速恢復(fù) （6）抗靜電，防灰塵，有效抵抗各種腐蝕性氣體物質(zhì) （7）長(zhǎng)期穩(wěn)定性及可靠性，年漂移量 0.5%rh/年 （8）互換性好 （9）電容與濕度變化 0.31pf/%rh(hs1101lf)，0.3431pf/%rh(hs1101),典型值180pf- 55%rhic1與r1、r2、c1組成多諧振蕩器，其振蕩頻率為f=1.44/

49、(r1+2r2)c1。在圖所示的參數(shù)下振蕩頻率為50hz，其輸出脈沖觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由ic1，r3以及hs1101組成。輸出脈寬取決于充電時(shí)間常數(shù)的值，即t=1.1r3（c2+cx），此輸出脈沖經(jīng)過(guò)r4、c3濾波后，經(jīng)放大器放大。其中rp1用來(lái)調(diào)零，rp2用來(lái)調(diào)至滿刻度。具體的電路如圖3.19所示：圖3.19 濕度檢測(cè)電路當(dāng)電源電壓ucc=+5v、t=+25時(shí)，輸出電壓與相對(duì)濕度的數(shù)據(jù)對(duì)照表如下：表1 輸出電壓與相對(duì)濕度的數(shù)據(jù)對(duì)照表rh(%)0102030405060708090u0/v-1.411.651.892.122.302.833.073.313.553.3.5 煙霧檢測(cè)電路本設(shè)計(jì)采用的是tgs202半導(dǎo)體氣敏傳感器。當(dāng)tgs202傳感器檢測(cè)到一氧化碳或二氧化碳時(shí)，傳感器的內(nèi)阻變小，輸出電壓迅速上升。選擇適