大型服务器远程温度监控系统设计

摘要 介绍了某大型服务器温度远程监控系统的设计过程。在现场环境使用单片机系统采集温度数据，利用RS485总线实现远程通信，在监控终端使用PC机完成温度的监测与控制，并完成了相应软件的设计。该系统在测试中满足大型服务器温度的监控要求，在实际应用中运行稳定可靠，表明系统的设计具有良好的应用价值。
关键词 服务器；温度；监控；单片机；PC机

服务器是计算机网络中为计算机用户提供文件传输、电子邮件、数据和应用程序等各种服务的高性能计算机。计算机网络需要服务器能够长期可靠地运行，而大型服务器运行过程中，会产生很大热量，导致服务器温度升高，影响服务器的稳定工作，可能导致网络故障，甚至造成服务器的损坏。因此，大型服务器机房需要温度调节设备，使机房温度维持在一定范围内。同时，还需要对其温度进行远程监控，必要时进行人工干预，保证服务器的可靠运行。
文中进行了某大型服务器机房温度远程监控系统的设计。提出应用利用单片机系统和PC机相结合的方式，完成了服务器远程温度监控系统设计。单片机系统进行温度数据采集和现场设备控制，监控人员通过PC机能直观地了解机房内温度变化情况，并利用RS485总线进行单片机和PC机之间的远程通信，可在较远距离监控服务器机房的温度。

1 温度远程监控系统总体情况
该温度远程监控系统由单片机系统电路、RS485总线和PC机和相应软件构成。
单片机系统主要由传感器DS18820和单片机STC89C52RC组成。DS18B20是一种采用单总线的数字温度传感器，可编为9～12位的A／D转换精度，编程为12位时，4位表示温度数据的小数部分，7位表示温度数据的整数部分，被测温度用符号扩展的16位数字方式串行输出。其温度测量范围为-55～125℃，精度为0．5 ℃，使用DS18B20作为温度传感器，可满足机房温度的测量要求的同时，电路设计和编程工作也相应简化。STC89C52RC是51系列单片机的一种，是一款性价比较高的单片机，它具有一个全双工的串行接口，能够实现和PC机之间的异步通信。
PC机通常由一个RS232接口来进行串口通信，由于RS232总线电平与RS485总线电平不一致，可以使用RS232／RS485转换卡完成电平转换RS232接口的最大传输距离约为30 m，RS485总线的传输距离可达1 200 m，信号最高速率为100 kbit·s-1。由于服务器机房与监控中心的距离一般在1 000 m以内，采用RS485总线可满足通信要求。

2 温度远程监控系统设计
2．1 系统工作原理
系统工作原理可用图1进行说明。单片机每隔一定时间，通过单总线向温度传感器读取温度值。同时，单片机经RS485总线向PC机传输温度数据，并接收PC机发送的温度控制指令，直接指挥温度调节设备进行工作。温度调节设备上有数字旋转编码开关，数字编码开关既是温度调节设备的开关，又可旋转来调整调节设备的工作。继电器通过控制电磁阀驱动数字编码开关，使得温度调节设备运行或停止；用联轴器将步进电机输出轴与数字编码开关轴相连，这样步进电机就能够通过旋转来控制温度调节设备。

PC机收到数据后，存贮该时刻的温度值，并显示在显示器上；以时间轴为横轴，以温度值为纵轴，这样坐标轴上的点就可以用来描述该温度的发生时刻和大小，由于相邻两点之间在时间轴上相差很小，很多点出现在屏幕上，就成了一条连续的曲线，这样温度变化情况就被温度曲线形象地展示出来，同时，当曲线到达显示器边缘时，曲线将沿横轴正向移动，温度变化情况就被动态表示出来了，如图2所示。

2．2 单片机系统的设计
单片机系统电路由单片机STC89C52RC、数字温度传感器DS18B20、串口通信电路、步进电机驱动电路和继电器驱动电路组成，如图3所示。文中使用10个DS18B20可对服务器温度进行多点检测，单片机用一根总线就可实现对所有传感器的数据采集。3端稳压集成电路7805为单片机提供稳定的5 V电源，ULN2003是一个多输入多输出的放大电路，它将单片机输出的信号进行放大可以直接驱动步进电机。集成电路MAX 232把单片机的TTL电平转换成RS232电平，这样通过电脑的RS232串行接口，可以直接下载程序到单片机；用RS232／RS485电平转换卡完成电平转换后，就可以用RS485总线进行远程通信。

单片机程序采用C语言和汇编语言混合编写，向温度传感器读指令以及定时部分，由于要求的时序较严格，用汇编语言编程效果较好，数据处理部分用C语言编写相对简单。单片机程序的流程图如图4所示，单片机按照一定的时间间隔，依次从10个数字温度传感器DS18B20中循环读取温度数据，并立刻将其发送到PC机，同时查询是否收到PC机的控制指令，若收到