系统设计方面硕士学位论文范文 与通信机房耗能检测与控制系统设计和相关论文参考文献范文

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通信机房耗能检测与控制系统设计和

摘 要:论文通过介绍一款通信机房节能监控系统,作用是调节机房内风机与空调的节能措施以应对机房内降温的目的.该系统涵盖了主控制器以及若干区域控制器,这些控制器可以依据机房内的温度进行智能调整.

关键词:嵌入式系统;RS485 总线;节能控制策略

通信网络的不断普及实现了通信便利,但是也随之带来了通信机房耗能高的隐患,这是由于通信机房要通过维持机房内的温度以及湿度的平衡性而造成的结果,由于通信机房的耗能呈现越来越高的发展状况,很多专家不得不将关注点转移到机房耗能监测以及控制的问题上来.

一、机房耗能检测及控制系统构成

该系统主要包括总线技术以及分布式控制技术,其目的是实现机房内耗能实时监控网络,目的是提升机房内部的制冷设备耗能,以促进机房耗能的降低并进一步帮助机房室内温度以及湿度维持在稳定的状态.

现场层主要涵盖通信机房的环境数据搜集以及温度、湿度控制,其中:室内温度、室内湿度、室外温度、空调状态和风机状态;此外,本系统还包括了本地监控层,其主要作用是硬件数据采集,可以实现数据处理、储存显示以及数据上传等等工作内容.

二、 机房耗能检测及控制系统的设计

(一) 硬件电路设计.现场层主要包括控制电气设备、温度采集以及故障报警这些方面,其中的硬件电路设计包括主控制器以及区域控制器.主控制器的设备具有现场层的功能主要是采集温湿度、控制电器设备和故障报警.硬件电路系统的开发以及设计可以分为主控制器和区域控制器的设计.主控制器的监控信息与区域控制器形成相互沟通的状态,以实现信号的处理,其途径是经由RS485 进行,其主线域控制器的关联可以对室内外温度、湿度进行搜集和电气设备处理.

主控制系统的与区域控制系统间存在间距,这个长度可长可短,由于在信号传输过程中受到干扰较大,加上距离较长,则可能会导致信号的减弱,然而,如果在整个系统中应用RS232,其总线的长度则可能会导致该系统存在不稳定性,这是因为主控制系统与区域控制系统中的距离可达到几千米;另一方面,由于差分信号的传递会受到压差的影响,因此会造成干扰.所以,可以考虑在主控制系统以区域控制系统间加入风机、红外线以及空调加湿器等等部分,可以有效提升信号传递[1].

(二) 嵌入式软件设计.由于PC 带来的影响,主控制器可以对信息进行搜集处理,此时主控制器的串口会断开并接收到的报文信息开展解读以判定信号的内容与种类.如果需要查询信号的时候,可以将提取到的区域控制器地址以及盘询到的内容开展报表管控,这时,查询到的信号会在主控制器中进行解读,如果对报文内容进行解读时,需要将报文解读内容后进行管控传送到区域控制器中.如果用于查询信息的用途,可以对区域控制器的地址以及信号内容进行查询提取,并实现查询信息的可循环化处理.主控制器将解析查询消息,并将所解析的信号内容传输给区域控制系统,换言之,主控制器收到区域控制器的所有退货或收到消息后,将返回所有区域控制器,传回的信号被重新接受并发送到PC,这样有利于信号的传输以及接收[2].

主控制器程序设计.主控制器软件主要由串口数据处理和查询模块组成.其中,串口接收上位机 PC 报文的流程.要应用各种的消息距离,必须打开定时器.当信号搜集结束时,定时器出于闭合状态并且设置为空闲. 串口使用中断模式接收数据.每接收到一个字节并且串行端口被USART_IT_RXNE 位置打断,串行端口将产生一个串行端口以吸收信息阻断,因此有必要清除串行中断服务程序中的符号位,以便于下一个阻断.

相比较而言,主控制器的信号查询具有针对性,它在信号吸收方面具有直接信号搜集以及处理功能,主控制系统需要从PC 端获取其发送的信号所在的地点和号码,进而达到对信号查询的阶段,信号查询可以用于区域系统的审核,并将搜集到的信号经由定时接收器完成,如果在主控制器或者区域控制器中出现系统障碍,则表明信号故障会导致整个控制系统的信号崩溃,换言之,如果区域控制系统在接收信号的时候并没有达到信号传达的目的,则会导致主控制系统的工作时间缺乏,这种现象将会导致区域控制系统的运行的过程中所达到的状态是不稳定的,也就是温度以及湿度的变化会有波动.

信号的查询指的是系统间的信号传递查询,其途径是通过若干相关的传感器实现信息的获取以及传递.可以通过Modbus通信协议进行,其过程中可以加入超时机制来进行传感器的故障判断与否,当温度以及湿度值需要进行调整,其特点是温度、湿度值并不在原有限定的范围内,这时,区域传感器会向Modbus 发送消息,以自动打开定时器,如果传感器接受了从某一个节点传输回来的信息,则表示该节点信息的传递没有超时,如果在限定的时间内,该传感器并没有获取到某一节点的信号传递,则表示传感器对于信号的传输是有效的.对于传感器信号传输无效的处理措施是经过十次以上的信号传递失败则产生报警信号提示[3].

(三)机房节能控制措施.系统的节能措施主要体现在以下两个方面:第一,由于室外的空气温度较低且湿度也较为干燥,因此,在进行室内温度、适度控制的时候可以依照室外冷空气的来对室内进行降温处理,这时开启温度调节器,帮助室内降温;第二,如果通信机房内的制冷设备存在平衡性,则需要开启制冷设备对室内的温度以及湿度进行调节.由此可见,机房内的风机主要作用是通过快开启或者关闭来对室内的空调、加湿器进行调整并以及室内外温度的差异性进行调节只有当机房内的温度上升到了一定限度并且该温度是高于室外的温度的时候,系统会制动开启风机,并关闭空调,将室外的冷空气引导到室内,相反,则是关闭风机,将室外的暖空气引导入室内,进而达到通信机房温度以及湿度的调整,这些都有利于温度的平衡.如果机房中的湿度达到一定程度,需要对其进行开启或者关闭加湿器对室内的湿度进行调节,机房的湿度过高时,关闭加湿器,可以有效控制室内因为加湿器而引起的湿度过高的状况产生;如果室内湿度过低则需要对加湿器进行启动,目的是防止室内因为过分干燥而对通信机房内产生静电并损耗通信设备.通信机房的室内规模一般比计较大,在控制的时候需要通过多个主控制器进行调控,其中的每一个控制器都是依据监测到的温度以及湿度来进行表达的,用 Ti 表示当前室内温度,To 表示当前室外温度,Tmax 表示控制温度上限,H 表示当前湿度,Hmin 表示控制湿度下限,Hmax 表示控制器湿度上限.

根据每个区域的环境参数,节能控制策略有以下几种情况:

(1)Ti < Tmax,Hmin < H < Hmax,关闭所有电器设备.

(2) Ti < Tmax,H < Hmin,开启加湿器.

(3) Ti < Tmax,H > Hmax,开启空调,空调处于除湿模式.

(4) To < Tmax < Ti,Hmin < H < Hmax,开启风机和空调,空调处于制冷模式并且设定温度为 Tmin.

(5)To < Tmax < Ti, H < Hmin,开启风机和空调,空调处于制冷模式并且设定温度为 Tmin,开启加湿器.

(6) To < Tmax < Ti,H > Hmax,开启风机和空调,空调处于除湿模式.

(7) Tmax < Ti < To,Hmin < H < Hmax,开启空调,空调处于制冷模式并且设定温度为 Tmin.

(8) Tmax < Ti < To,H < Hmin,开启空调和加湿器,空调处于制冷模式并且设定温度为 Tmin.

(9) Tmax < Ti < To,H > Hmax,开启空调,空调处于制冷模式并且设定温度为 Tmin.

(10) Ti 为故障,Hmin < H < Hmax,报警提示,启空调,空调处于制冷模式并且设定温度为 Tmin.

(11)Ti 为故障, H < Hmin,报警提示,启空调,空调处于制冷模式并且设定温度为 Tmin,开启加湿器.

(12) Ti 为故障,H > Hmax,报警提示,启空调,空调处于制冷模式并且设定温度为 Tmin.

(13) To 为故障且 Ti 不为故障,报警提示,关闭风机,Ti 根据上下限来决定是否开启空调.

(14) H 为故障,报警提示.

三、机房节能监控软件

机房内的监察控制系统在通讯方面具有更为直接的内容显示,其主要组成由通讯设置、控制器管理(控制器的添加、修改和删除)、通讯状态显示(串口通信状态和网络通信状态)、实时数据显示(信息栏和实时曲线)和历史数据查询这几个构成.由于在监察中,机房的控制系统关于硬件的温度控制比较高,对信息进行采集的准确性会受到影响,因此在进行数据采集时应该通过监控软件将机房内的每个主控制器进行信息解读以帮助工作人员了解机房内的温度以及湿度的变化,此外,还有适度控制数据储存以及报表历史打印和历史解读等等.

四、 结语

通信机房耗能检测重点通过平衡机房室内通风与空调机器的有效运行进行调整.由于机房的稳定性能方面需要通过控制系统来实现其耗能的监测与管控,本文为了实现高效的机房监测节能,设计了能嵌入且可以对本地的监测控制进行实时解读的监控软件.通信机房中的信号截获以及回收都经由RS485 总线与主控制器进行,想要实现减少电力资源的浪费以及智能节约的效果需要在室内采取节能控制措施,室内外的温度差都可以用于机房中的制冷以及通风设备处理的目的.H

参考文献

[1] 柏荣敏. 电信机房温度监控系统的设计[D]. 合肥:安徽大学,2012.

[2] 陈嘉伟. 数据时通信机房的热环境研究[D]. 青岛:中国海洋大学,2014.

[3] 张志强. 通信机房节能监控系统设计与实现[D]. 武汉:华中科技大学,2015.

(作者单位:福州职业技术学院)

系统设计论文范文结:

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