基于ZigBee的机房监控系统设计与实现

发布时间：2017-10-26 18:15

  本文关键词：基于ZigBee的机房监控系统设计与实现

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【摘要】：当今社会已步入信息时代,互联网生活和数据集成跟我们的日常生产生活密不可分,大量的数据集成也导致数据机房规模逐步扩大,机房内各种硬件和软件设备也越来越多,我们也在探索如何对数据机房进行智能化、实时化的监控管理。正因为整个社会生活跟信息数据联系得如此紧密,机房在运行中不正常的状况造成的损失将会非常巨大,所以机房智能监控的地位就显得更为重要。而现有的机房监控系统存在着布线困难、系统体积大、功耗大等不足。ZigBee技术在近些年得到了飞速的发展和广泛应用,在机房实时监测与环境数据的采集等方面,应用得更加广泛。本文在了解机房监控现状的基础上结合本单位的实际工作困难,通过对用户的需求进行分析,明确了监控系统需要实现的功能,提出了一种新的解决方案,该方案是基于ZigBee协议的无线监控系统,并设计了监控系统的开发方案及实施路线,经过硬件系统制作、硬件控制程序编译和可视化监视平台软件的编写,完成了整套监控系统的制作。论文的主要内容及成果如下:1、对比了目前几种主流短距离无线通信技术的优缺点,确定采用ZigBee协议作为机房监控的无线传输方式。并认真学习了ZigBee协议栈的网络模型、协议栈内容及路由分配机制等。2、通过对监控系统的应用需求、设备节点的硬件需求和软件功能需求进行分析,确定了系统需要实现的功能。在此基础上,提出了系统需要实现的主要内容、技术路线和实施方案。3、按照技术路线和实施方案,经过传感器芯片选型对比,利用PROTELL软件设计硬件原理图和PCB图,制作硬件系统;采用IAR7.1进行硬件控制程序编写实现监控系统功能;可视化监视平台采用C#语言进行设计,实现良好的人机交互界面。4、完成了监控系统各项功能的测试,分析了测试数据,各项测试结果均能满足监控系统的需求,实现了系统目标。最后,以中国民航飞行学院广汉分院空管站气象台网络机房及雷达机房为监控对象,实时监测其物理环境与网络状态,将监测数据可视化显示于《环境参数采集系统》软件,并实现数据记录、故障告警等功能。
【关键词】：机房监控 ZigBee 路由分配机制 路由分配机制
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92;TP277
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 研究背景11
• 1.2 国内外研究动态11-13
• 1.3 论文研究意义13-14
• 1.4 论文的主要工作14
• 1.5 论文的结构安排14-16
• 第二章 ZigBee技术分析16-24
• 2.1 短距离无线通信技术16-18
• 2.1.1 短距离无线通信技术概述16-17
• 2.1.2 ZigBee与几种短距无线通信技术的对比分析17-18
• 2.2 ZigBee技术标准协议栈体系18-23
• 2.2.1 ZigBee协议栈结构18-20
• 2.2.2 ZigBee网络组成20-22
• 2.2.3 ZigBee网络地址分配机制22-23
• 2.3 ZigBee技术在机房监控系统中的应用23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 ZigBee机房监控系统总体设计24-31
• 3.1 系统需求分析24-26
• 3.1.1 机房监控系统的应用需求24-25
• 3.1.2 设备节点硬件需求分析25-26
• 3.1.3 系统软件功能需求分析26
• 3.2 系统需要实现的功能26-27
• 3.3 系统总体设计27-30
• 3.3.1 系统主要研制内容28-29
• 3.3.2 技术路线及实施方案29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第四章 ZigBee机房监控系统详细设计与实现31-65
• 4.1 系统主要芯片介绍和选型31-34
• 4.1.1 射频芯片介绍及选择31-32
• 4.1.2 温湿度传感器介绍及选择32-33
• 4.1.3 烟雾传感器介绍及选择33-34
• 4.2 硬件电路设计与实现34-40
• 4.2.1 串口转USB电路设计34
• 4.2.2 无线射频电路设计34-35
• 4.2.3 传感器底板设计35-36
• 4.2.4 温湿度传感器电路设计36
• 4.2.5 烟雾传感器电路设计36-37
• 4.2.6 光敏传感器电路设计37
• 4.2.7 LED电路设计与实现37-38
• 4.2.8 报警模块38-39
• 4.2.9 硬件电路实现39-40
• 4.3 软件设计与实现40-51
• 4.3.1 系统主界面设计与实现41-43
• 4.3.2 系统设置界面设计与实现43-44
• 4.3.3 系统参数设计界面设计与实现44-45
• 4.3.4 网络监控界面设计与实现45-46
• 4.3.5 短信及邮箱报警界面设计与实现46-47
• 4.3.6 数据查询界面设计与实现47-48
• 4.3.7 数据导出设计与实现48-50
• 4.3.8 短信及邮件报警功能实现50-51
• 4.4 硬件控制程序设计与实现51-64
• 4.4.1 通信流程框图51-52
• 4.4.2 网关节点程序设计与实现52-58
• 4.4.3 传感器节点程序设计与实现58-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第五章 系统功能测试与分析65-72
• 5.1 测试内容及测试工具65-66
• 5.1.1 测试内容65
• 5.1.2 测试工具65-66
• 5.2 网络建立功能测试与分析66-68
• 5.3 网络管理功能测试与分析68-69
• 5.4 传感器测试与分析69
• 5.5 报警功能测试69-71
• 5.6 本章小结71-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 6.1 工作总结72
• 6.2 展望72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-77

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本文编号：1099863