机房监控系统中通信管理机的设计

1.引言

在信息化的时代,构成网络核心的许多关键设备对运行环境有着十分严格的要求，因而必须按国家相关标准和具体需要建立包含供配电、UPS、空调、消防、保安、漏水检测等环境保障设备的机房系统。因此，机房系统的可靠与否直接关系到网络能否正常、持久、稳定地运行，为此，我们在吸收先进的监控技术的基础上，结合机房管理实际情况，设计出了机房环境设备计算机集中监控系统(简称机房监控系统)。

2.机房监控系统的构成

机房监控系统由控制器，前端数据采集传感器、读卡器、电锁、门磁、开门开关和通信管理机、管理主机、管理软件等组成。概括来讲，整个机房监控系统可划分为三个部分：控制器、通信管理机、服务器系统，构成示意图如图1所示。

图1 机房监控系统构成示意图

3.通信管理机的任务需求与分类

通信管理机是整个机房监控系统的一个辅助设备，它的任务是在脱离服务器的情况下,仍然能够自行对控制器或称下位机进行实时的管理与控制。通信管理机除了完成对下位机的管理与控制外，还应该可以根据用户的不同需求,对来自上位机随时产生的任务进行处理。综合起来讲,通信管理机的任务主要来自三个方面:定时数据采集任务、上位机下达的任务、报警任务,下面分别介绍和解释这三种任务的要求与功能，并简单叙述硬件资源要求。

3.1定时数据采集任务

我们假设，一个通信管理机最多能够与64个控制器建立联系。我们很清楚,这64个控制器的情况不会完全相同，也就是说，有64个控制器的优先级的存在,优先级高的,我们要对其进行频繁数据采集，优先级低的，要适时地进行数据采集，以提高整个系统的效率。因此,才提出长~短定时数据采集两个任务。

3.2上位机下达的任务

3.2.1服务器下达到嵌入式计算机的配置信息

服务器下达的嵌入式计算机配置信息的任务主要有以下三种:根据用户的要求对定时数据采集时间进行修改；根据用户的要求对通信管理机所管理的控制器的信息进行修改9根据用户的要求对嵌入式计算机的系统参数进行修改。

服务器或控制器的系统升级或是其它情况的改变，使得通信管理机原有的一些初始化参数不能满足新的要求，于是需要对这些参数进行必要的改动。例如，嵌入式计算机系统时间、串口通信数据传输格式等等。我们还为嵌入式计算机配置了电话号码，以备将来扩展功能使用。

3.2.2服务器下达到下位机的配置信息

服务器对机房的控制与管理，主要是通过服务器下达给机房的控制信息这一步骤实现的。服务器下达的控制器的配置信息主要有以下几项内容:对指定的门进行授权;对下位机系统进行校时;对控制器的其他信息的配置。

对控制器的其它信息的配置9也是对控制器进行管理的一项重要指标。比如，控制器的报警信息、电源信息、湿度信息、温度信息、损坏程度信息等的配置，都是一个控制器能够正常工作的重要的条件信息。根据不同控制器所处的不同环境，我们需要对其环境信息进行必要的配置，以便它能够满足特殊环境的需要。

3.2.3主动要求上传指定控制器的数据采集信息

有时，在整个机房监控系统正常工作的情况下，用户终端需要马上读取特定门的出入信息以供其它方面的需要，这就要求通信管理机能够及时地响应这一服务要求，因此，通信管理机的设计要能够根据服务器上位机的要求，主动上传指定控制器的数据采集信息。

3.2.4在服务器主动请求的条件下，与指定控制器建立联系，对其进行实时的控制与修改

在特殊的情况下9或是在比较重要的场合，对于比较重要的地点的门进行实时的控制与管理是十分必要的。如果仅仅是一般意义上的数据采集上传，再对其进行修改授权，将不能满足特殊条件下用户对门的控制的特殊要求。因此，通信管理机的这一任务的设计是必不可少的。

3.3报警的任务

报警是任何系统设计所不可缺少的一个重要组成部分。同样，报警在机房监控系统中，也是十分重要的。通信管理机的报警任务主要来自以下几个方面:通信超时报警;通信故障报警;控制器的故障信息报警(包括配电系统的报警、环境系统报警、门禁系统报警等)。

3.4通信管理机的资源配置

从通信管理机的任务需求情况来看，它的硬件要求不高。概括起来，硬件要求主要有以下几个方面:一个嵌入式计算机操作系统;TurboPascal5.0的编辑平台;大小空间为8MB的电子磁盘;一个与之相配的调制解调器.由于要同时与上位机和下位机通信，所以，要求同时使用嵌入式计算机的两个串口COM1、COM2。硬件电路要求配以8254可编程定时器和8259A可编程中断控制器。

4.通信管理机软件的实现

根据对通信管理机设计的分析，我们把整个软件划分为以下几个模块来分别实现:Modem控制模块、

定时器模块、上位机任务模块、报警任务模块、定时数据采集任务模块。

4.1调制解调器控制模块

在对调制解调器的控制中9首先要对Modem的设置信息进行安排，这个过程叫Select Modem Set，它允许用户详细说明所用的通信口、波特率、停止位和数据位的位数，以及奇偶校验位和电话号码。这些数据项存放在一个记录类型Modem Set Type中,该类型定义如下：

调制解调器设置好后9中断由过程装入.该过程保存原来中断矢量地址,装入过程AsyInt的地址,然后将InS8250UART芯片准备好用来通讯。对于计算机与调制解调器的通信，我们采用RS232标准进行串口通信。

在设计定时器时，应当注意的问题是所使用的计时器芯片虽然有三个通道，但是其中一个专门用来刷新RAM，一个专门用来使扬声器产生声音，9这两个定时器中断都不能转到其它用途。所以，我们要定时就只能使用第三个计时器，它是专门用来产生BIOS中断的，定时中断频率为18.2Hz因为在程序设计时需要不同的定时时间,因此,要采用置标志位的方法来实现拥有多个不同的定时时间。每次脉冲调用定时器中断08h中断。

这里尤其要注意:由于中断返回与普通过程返回相比，中断返回还要从堆栈中弹出FLAG标志，因此，在设计定时器中断时，PUSHF指令不可缺省。而且要特别注意调用一次原中断处理程序。

4.3上位机任务模块

对于该模块的设计我们要注意三点:(1)上位机下达任务的优先级最高应当首先响应。(2)上位机任务的形成是在串口接收到完整的数据后产生的，采用循环队列方式，任务加到队列尾部。(3)循环检查串口是否有上位机传来的数据，而后才查看该队列是否为空。通信管理机对上位机下达任务的响应设计成过程的形式，安排在主程序的循环体中。在该过程中，具体按以下步骤执行:

Step1:检查上位机下达任务的队列是否为空，空则退出过程；

Step2:从任务队列中取出一个任务，根据该任务号读取所对应的任务文件；

Step3:从文件中读取命令控制字并进行解释；

Step4:根据解释的命令对随后的数据进行一次性处理，并返回到Step1。

4.4报警任务模块

报警任务模块仍然采用队列方式。报警任务的队列与前两个队列相比就略显简单。它采用循环队列控制方式，在子程序模块的应用过程中产生。它的优先级高于定时数据采集任务，但低于上位机下达给通信管理机的任务。

报警任务的形成来自三个方面:设备间的通信超时报警，通信故障报警，控制器故障报警。其中，控制器故障的报警包含两种情况:一种是常规报警，一种是突发报警。对于突发报警，比如，由于非正常使用或非法使用而造成的报警，为了缩短反应时间，无需经过通信管理机，可直接上传到上位机，以便作出紧急处理。

通信管理机对报警任务的响应设计形式与上位机任务类似，以一个过程的形式存在，安排在主程序的循环体中。在该过程中9我们按以下步骤执行:

Step1:检查报警达任务队列是否为空，空则退出过程；

Step2:从报警队列中取出一个任务，根据该任务号及时上传指定控制器的报警信息；

Step3:根据该任务号，在本机显示报警信息并返回到Step1。

4.5定时数据采集任务模块

定时数据采集任务队列的设计不同于上位机下达任务队列的形式。采用顺序的存储结构，但不是循环队列，这完全是为了兼顾其任务类型的独有特点，满足定时任务的特别需要。定时数据采集任务是分成两个部分进行的，包括数据采集存盘与主动上传两个过程，这样的设计是为能够及时地响应上位机传来的任务和报警任务等优先级较高的任务队列。因此，该队列的任务总是成对地出现，具有一定的规律性。长、短定时任务队列的安排是一样的:当队列不空时就响应队列中的一个任务，并跳出定时任务队列，继续循环主函数;当队列执行空，才一次加载整个定时数据采集任务队列。定时数据采集任务队列采用数组方式。所以，任务标号选择相邻的两个作为一对任务。当任务标号为单数时对应任务为数据采集存盘，当任务标号为偶数时对应的任务为上传数据。当一组任务全部执行完毕后，

才重新回到数组头。这也是所谓的当任务空时一次性全部加载任务。

4.6程序流程图

根据设计思路9我们按着如图2所示的程序流程图来设计整个通信管理机的软件。

图2 通信管理机软件流图

5.系统的仿真以及通信管理机的性能测试

为了能更好地设计与完善通信管理机，我们简单地制定了一套模拟整个机房监控系统的方案。通过这套方案，可以进一步检测通信管理机的实际性能，以便于对其自身存在的问题加以修改，从而对将要进一步扩展的功能加以完善。

5.1模拟仿真整体思路设计

如图3所示，由于实验条件的限制9我们采用两台PC机来分别模拟机房监控系统的上位机和下位机。其中，特别要注意的是服务器要选用Windows2000的操作系统，而控制器则可随意选用各种操作系统。

图3 模拟仿真示意图

5.2模拟仿真及实验结果

在所设计的试验条件下，实际联机操作的测试结果均与所设计的仿真计划的预期结果相吻合。实验的结果虽然不能完全代表通信管理机设计的正确性与合理性，但是已经能够说明在这种设计下，通信管理机的基本功能已经实现。这为下一步对通信管理机进行功能扩展，技术改进，以及版本升级奠定了坚实的基础。

6.结束语

通信管理机是整个机房监控系统的一个重要组成部分，它实现了任务管理。计算机通信。远程控制等许多功能，是整个服务系统的得力助手。通信管理机的设计，主要是基于计算机的串口通信和嵌入式计算机的一些简单控制来逐步实现的。虽然任务复杂，但分成模块单独实现9使得思路清晰、实现容易。

来源：环境监控系统 机房动力环境监控系统 http://www.create-china.com.cn/solution/  本文采集于网络，如有问题有联系删除