．基於智慧路由器的建築設備監控系統設計方案

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來源： FlappyBird

目前建築設備的監控大部分是靠人工巡檢的，如對於一些需要即時監控的設備，一般會安排維護人員守在設備旁邊。當然，這種模式的弊端也是顯而易見的，不僅耗費了大量的人力資源，也大大增加了監控的成本。

而目前的網路設備故障監測系統，大多是採用採集卡和 PC 的模式。由採集卡負責採集數據，PC 負責數據處理與傳輸。這種系統體積龐大、成本昂貴，不適合應用在生產設備分散，和現場工作環境惡劣的地方。

為瞭解決這些問題，本文將智慧路由器相關技術，和網路技術應用到設備監控系統的設計方案中，使得設備故障檢測系統具備遠端監控功能。

1、遠端設備監控系統原理

本文設計的基於網路的遠遠設備監控系統，主要以建築設備或工業設備、PLC 控制櫃、智慧路由器、遠端伺服器四部分組成，如圖 1。

其中建築設備可以包括空調、燈光等、PLC 控制櫃的主要功能，是控制設備的開啓與關閉，遠端伺服器的作用是儲存設備的即時監控資訊，以便使用者可以透過電腦、平板或者是手機，即時進行查看，伺服器的另外一個作用，是當檢測到設備數據發生不正常的情況下，可以向使用者終端推送警報消息。

2、智慧路由器設計

本文將採用 Cortex－A8 嵌入式板來仿照智慧路由器。智慧路由器的軟體設計，主要包括嵌入式 linux 操作系統、Web 伺服器 lighttpd、數據庫 mysql、modbus 協議，以及監控設備的應用。智慧路由器上主要的硬體包括處理器、3G 模組、以太網口、串口以及 SD 卡卡槽。

2．1 數據採集

本文以 Modbus 作為設備即時數據的傳輸協議，以串口和乙太網口作為數據採集方式，最終數據透過乙太網或 3G 網路傳輸到伺服器端，並將數據保存在伺服器數據庫中。從設備獲取的數據，將全部儲存在智慧路由器的 SD 卡裡，而上傳到伺服器端的數據只需其中關鍵的部分。

當需要獲取全部詳盡的數據，是也可以遠端登錄智慧路由器進行查看。這樣做不僅可以大大減少伺服器儲存數據的容量，也可以大大減少客戶端所需寬頻流量。

2．2 主要軟體說明

Open Wrt 是一個開源的 linux 發行版，具有很好的擴展性和強大的網路組件，適用於各類嵌入式設備和路由設備。Open Wrt 的文件系統是可寫的，即使用者無需重新編譯整個系統韌體，就能隨意添加自己需要的功能。

Lighttpd 是一個開源的網頁伺服器軟體，專門針對高性能網站，具有性能好、內見記憶體開銷低、豐富的模組，以及非常低的 CPU 佔用率等特點。Lighttpd 是為了提供一個專門針對高性能網站，相容性好、快速、安全且靈活的網站伺服器環境而設計的。

3、系統部分軟體實現

3．1 添加新待監控設備

每個待監控的設備，都由自己的設備名、設備 IP、設備 ID、設備端口唯一確定，同時系統也會給該設備，生成一個唯一的 Hash 值。在數據監控中，系統也將該 Hash 值，作為該設備的唯一標識進行數據儲存。這樣做的目的是為了使將來修改設備的資訊，是可以不用修改過多的數據表。

一般情況下，為了更好的瞭解一個設備的運行狀態，往往不僅僅只是監控設備的一個設備點，而是多個且各個被監控點，可能由其自身數據的敏感程度的不同，而需要不同的數據監測速度。為了方便使用者添加新設備，及其需監控的設備點和警報點的各種資訊，系統為使用者提供了 TFTP 的傳輸模式，使用者可直接透過傳輸具有指定格式的監控文件，到智慧路由器端。使用者只需在添加新設備的同時，把相關文件名和 TFTP 伺服器 IP 填寫上去即可。

3．2 警報處理

本文所設計的監控系統，為了適用於大部分被監控設備，除了監控像燈泡這種只有開和關兩種狀態的開關量外，還需監控像溫度濕度這種數值量。

開關量與數值量相比監控起來會比較簡單。而數值量的監控，就稍微複雜些，因為數值量的值是平滑的，致使其值可能在外部干擾的情況下，上下波動於警報值。最終系統會出現時而警報時而不報警的情形。為瞭解決上述問題，本文為數值量的警報值設置了緩衝區。

當狀態為不報警的情況下，只有當數值量的值，比警報點的值大時才會啓動報警。而當狀態為報警的情況下，只有當數值量的值，比警報點的值小時才會取消警報。主要包括數據採集程序和警報程序。另外，考慮到數據可能因為外部干擾，出現數據抖動的情況，只有當數據值達到狀態變換區，且在該區持續一定時間才給予處理。