机房动力环境监控通信网络探究范文

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摘要：本文试图通过介绍当前机房设备的几种主流通讯方式，针对现有机房设备通信方式的优缺点进行简单分析。并结合机房的实际情况，采用各种网络结构方案组合，综合发挥各种网络结构的优点，最终达到提高通信效率的目的。

关键词：机房监控；动力环境；串口

1机房动力环境监控系统通信

动力环境监控系统针对各种通信局站（包括通信机房、基站、支局、模块局等）的设备特点和工作环境，对局站内的通讯电源、蓄电池组、UPS、发电机、空调等智能、非智能设备以及温湿度、烟雾、地水、门禁等环境量实现“遥测、遥信、遥控、遥调”等功能。机房动力设备通过智能数据接口来与设备通信，并增加采集传感设备来接入动力环境监控系统，以此实现设备运行正常状态监测、异常状态预测、在线智能故障诊断等功能，同时要求各种设备在与监控系统进行通信过程中，具备良好的稳定性及抗干扰性能力，保证数据通信的可靠性，避免出现错漏现象。

1.1机房动力环境监控的基本架构

国内数据动力设备及环境集中监控系统由监控中心SC、监控站SS、监控单元SU组成，如图1所示，用于通信局站动力设备及环境的集中监控、集中管理、集中维护，系统可分为二级或三级结构，其中各级别系统根据几种主流通信方式进行通信，下面进行详细阐述。监控中心SC、监控站SS、监控单元SU之间的通信，由于这三个级别的系统比较分散并且数量多，监控中心、监控站、监控单元存在一个金字塔结构，也就是逐级数量递减的特点，因此，该层级的系统主要采用TCP/IP的网络协议通信，各个系统之间通过网络交换机或者路由器实现交互。

1.2机房动力环境监控情况

监控单元和监控对象之间的通信则更为复杂及多样化，从目前的机房动力环境监控情况主要有以下几种情况。（1）动力系统由于都是比较大型的设备，并且设备都是在机房的主要位置，因此和监控单元之间的通信主要采用RS232或者RS485的方式，但是随着互联网时代的发展及进步，现在也出现部分设备采用TCP/IP的方式通信。（2）环境系统（温湿度、水浸、液位、消防等）由于存在要求成本低、数量多、分布广、距离较远的特点，因此与监控单元通信的方式比较多的采用RS485、DI/DO方式，除非特殊情况下，比较少采用TCP/IP的通信方式。（3）空调及节能系统的情况与动力系统基本一致，也是比较大型的设备，但是该系统又相对动力系统而言更为复杂，一般都会有一套独立的管理系统，因此与监控单元通信主要以RS485和TCP/IP为主。（4）安保系统及IT系统是整个动力环境中最为复杂的系统，根据设备及应用领域的特殊性，此类系统一般采用TCP/IP的方式与监控单元通信。

2机房动力环境监控通信方式

2.1RS32串口数据总线RS232

接口符合美国电子工业联盟（EIA）制定的串行数据通信的接口标准，原始编号全称是EIA-RS-232（简称232，RS232）。它被广泛用于计算机串行接口外设连接。连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。由于RS-232-C接口标准出现较早，并且实现方式简单，对于硬件及系统要求不高，因此目前大部分的设备都支持RS232串口的通信方式，其优点就是应用领域非常广、使用线路少（工业应用，只需要三根线就可以实现），另外，就是线路对于逻辑电平要求比较宽松，只要满足电压在3V~15V的范围均可以实现工作。同样由于RS-232-C接口标准出现较早，难免有不足之处，并且缺点也是比较明显的。总之，在实际的工业应用中，RS232最大的缺点就是一个串口只能与一个设备进行通信，设备多的情况比较占用串口，并且也增加了线缆。

2.2RS485数据总线

RS232总线在实际应用中有许多不足，例如：RS232只可以实现点对点的通信、通信距离短等问题，给机房的实际应用带来了很大问题，因此，为了解决这些问题，出现了一些新的接口标准，RS485就是其中典型的一种标准，其特点概括如下。（1）RS485接口的信号电平，两线之间的电压差只要在+2V到+6V间则为逻辑高电平；而两线之间的电压差只要在-2V到-6V间则为逻辑低电平。由于有这样的特性，RS485接口和RS232接口对比，电压的要求降低了，对接口芯片的性能要求也相应降低了。这也方便了电平的兼容，对电路的实现也简单，可以更加方便的进行电路扩展。（2）RS485的理论传输数据速率可以达到10Mbps，这更加有利于设备数据的传输，同时提高波特率，也可以加大数据传输量，但是，在实际应用场合，由于设备本身性能的约束，大部分设备支持的波特率只到115200kbps。（3）RS485接口是采用两根线之间的电压差来传输数据信号的，因此提高了抗共模干扰能力。在实际应用中，RS485通信一般采用双绞线，这样提高了抗差模干扰的能力，从整体上提高了抗干扰性能。（4）RS485接口最大一个特性就是多点及长距离，RS485支持多点传输，理论上最大支持设备点数为256个，但是每一个网络的同一时刻只能有一个站点在工作，同时每个网络支持的站点数目也跟每个设备的接口芯片性能有关。而RS485接口理论的最大传输距离为1200米，但是随着波特率的提高，传输距离会受到一定的影响，波特率越高，传输距离越小。另外，RS485采用半双工的工作方式，虽然一定程度上制约了数据传输效率，但是由于只需要两根线实现，在实际应用中也降低了成本。

2.3TCP/IP网络通信

TCP协议的中文译名是网络传输协议，以太网已经广泛应用在各个领域中，是大势所趋，其可以充分利用网络的覆盖面解决当前动力环境监控中的布线、远程传送等实际问题。而前面所述的串口通信等方式皆可以与以太网组网混合使用。因此相关程序不需要改动即可运行。现阶段，大多数现场总线标准也都已经开发出连接以太网的接口，从而实现现场仍采用现场总线，与PC通信则通过以太网的结构。基于实际机房中的应用，总结出来，主要有以下几个特性。（1）TCP/IP协议具有跨平台特性，可以不依赖于任何特定的计算机硬件或操作系统，提供开放的协议标准，即使不考虑Internet，TCP/IP协议也获得了广泛的支持，也就是用户根据自己的实际需要进行协议的编辑处理，同时，组网数量无限制，组网范围广，可以跨地区，甚至跨国界。所以TCP/IP协议成为一种联合各种硬件和软件的实用系统。（2）标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务，而且每个TCP/IP的设备在网络中只能有唯一的地址，从而提高了网络传输的可靠性，简单而言，若网络中出现传输问题，TCP会及时发现，并立刻上报，发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。（3）TCP/IP在提供各方面的便利性的同时，也带来了新的挑战，由于各种网络协议的复杂性，许多开发人员在没有注意的情况下，常常会由于疏忽或者错误导致网络异常甚至崩溃。（4）TCP/IP协议要求设备能够对复杂的协议进行解析，对于底层协议及接口芯片的要求也相应提高了，这也造成了设备的成本上升，因此，对于一些成本敏感的设备在使用推广方面也造成了制约。

3结论

根据动力环境监控系统采用的四种通信方式特性，可以总结出以下使用规则。（1）对于在监控单元附近的大型设备，并且对数据变化不是非常敏感的设备，可以采用RS232串口数据总线方式。（2）对于成本敏感，并且点数较多的设备，数据量比较少，比如温湿度模块等，可以采用RS485数据总线。（3）对于数据量大且数据交互频繁的设备，则需要采用TCP/IP网络通信方式。（4）对于一些特殊环境，并且丢数据要求不是非常严格的设备，则可以使用无线通信方式。综上所述，各种通信方式各有优缺点，因此，在动力环境监控中必然需要采用各种网络方式结合的方案，充分发挥各种网络接口的优点，在保证通信效率的前提下，达到降低成本的目标。

参考文献

[1]吴永.谈无线通信技术特点及发展趋势[J].中国新技术新产品,2011(3):31.

作者：傅克文 单位：厦门科华恒盛股份有限公司