ZigBee技术在远程计算机电源控制系统中的应用

纪泽宇

摘要：探讨在无人值守的远程计算机电源控制系统中，如何实现远程控制计算机的开关机成为当前人们关注的重要问题。计算机电源控制系统利用传感器采集计算机机房环境的数据信息，并通过ZigBee网络技术将数据传输至监控中心，从而实现电源控制功能。

关键词：ZigBee远程计算机电源控制系统；应用

随着科学信息技术的高速发展，计算机在各个行业中的运用范围和地位已经不可替代，计算机运作已经关系到整个行业或部门的运作、资源管理及商业机密等内容，因此，如何运用计算机进行运作管理已经成为各个行业急需解决的重要问题，但计算机的工作任务和管理工作日益增大，且随之复杂化，企业不仅需要投入大量的人力资源，并且计算机的管理工作十分枯燥，每天要定时进行开关机操作，需要耗费大量的时间和精力。据有关市场研究调查显示，当前解决该问题的方法主要为IBM等公司开发的纯软件产品；将软件和硬件相结合，即利用开关电源间接控制远程计算机开关机功能的IT远程机房管理系统；以及利用短信或电话接入的方式，实现远程控制计算机开关机管理。本文就远程计算机电源控制系统的设计和实现，对软件和硬件相结合实现计算机开关机功能进行研究分析。

1 远程计算机电源控制系统组成部分

1.1 远程网关设备

电源控制系统的外部网络通常都是采用因特网，内部网络主要以ZigBee网络为主。而远程网关是整个网络系统中的重要组成部分，远程网关与ZigBee的收发模块相链接，将接收到的外部的网络命令传输至楼层内部，从而实现远程电源控制设备的控制。远程网关的组成部分包括S3C44BOX嵌入式处理器、CC2420芯片、GPRS GTM900A通信模块和嵌入式远程网关控制软件。

1.2 控制服务器

控制服务器主要是通过对网络内中所有的远程电源控制设备和被控计算机、远程网关等相关通信软件进行控制管理，在Oracle10g数据库和服务器端软件中可以监测被控计算机的运行状况和远程电源继电器的开关状况，同时软件管理还可以访问计算机的相关数据查看被控计算机当前的运行状况。管理端软件将控制服务器中的指令预先储存在数据库命令队列表中，待那只服务器发出相应的指令后即可执行任务。

1.3 远程电源控制设备

每台电脑都是一个相对独立的个体，每套远程电源控制设备在原则上只能控制一台被控计算机，为以后的扩容升级做准备，我们将每个系统由1台被控电脑添加到可以控制2台被控计算机。远程控制设备上带有4个电磁继电器，有2路继电器可以独立控制被控计算机的电源开关键，且每一路都具有模拟开关键的动作的功能，而另外2路控制AC220V电压。远程电源控制设备受服务器端软件控制，每个电磁继电器开关机状态都是可以控制和查询的，我们可以设定一个固定的时间对远程网关和电源控制设备的通信链路状况进行查询管理，远程电源控制设备由S3C44BOX嵌入式处理器、电磁继电器、嵌入式远程电源控制软件、CC2420芯片软组成。

1.4 被控端计算机软件

并不是计算机的远程开关都是通过模拟人工按计算机执行命令，为了保证计算机硬件设备和安全关闭被控计算机，被控端计算机软件的功能主要是在接收到命令后即可执行关闭被控计算机操作，同时与控制服务器端软件进行通信，进而反馈被控计算机的状态。

1.5 管理端软件

控制端服务器软件仅限于一台计算机，为了方便操作和管理，相应地增加了管理端软件，通过图形化界面来完成相应的管理工作。同时工作人员对其中任何一台计算机进行操作，该系统都可以检测所有被控计算机当前的运行状态，并发送任务和查询任务执行状况。

1.6 通信协议

通信协议由TCP/IP和ZigBee网络通信协议2个部分组成，TCP/IP用于处理控制服务器和远程网关设备的通信，而ZigBee网络用于处理远程网关设备和远程电源控制设备的通信。ZigBee网络应用APDU格式，静载荷通信协议与基于TCP/IP的应用差距不大，而ZigBee网络当通信距离变长达到50m以上时的误码率与丢包率增大。因此，在采用ZigBee网络时，通信协议必须满足精悍、短小等条件，才能保证通信的质量。

2 远程控制系统的构成

远程控制系统要实现系统的相互辅助的功能，系统中原有的机房和被控制计算机的结构可以保持不变。在运用服务器和数据库服务器运用、业务系统等方面的服务器，不用再重新组建新的硬件设施，可直接在服务器上对服务器端软件进行控制和操作，数据库服务器上直接选用运行Oracle10g；远程网管设备选用ZigBee网络通信，在控制中心网络及防火墙对被控制计算机进行链接。被控制计算机在实际业务中可以利用原有的网络与控制端服务器软件传输信息和数据，在接收到命令后执行命令。远程电源控制终端控制被控计算机的电源按键及交流电源，利用无线网络与控制端服务器进行通信即可，软件在接收到相应的指令后进行计算机开关机动作。

远程关网由硬件部分与嵌入式软件组成。硬件S3C44BOX的内核主要采用ARM7TMDI内的高性能CPU来实现，其中工作频率最高可达到66MHz，同时采用0.25μm的CMOS存储编译器与标准宏单实现精简、低功耗的全静态设计。嵌入式软件采用ACSI.2进行开发和调试功能，该系统可以为开发人员提供一个较为完整地视窗界面开发环境，让工作人员能够快速的适应当前状态和掌握该软件的相关功能。远程网关设备要处理GPRS和ZigBee两个网络，GPRS网络利用CTM9OOA通信模块，通过TCP协议和控制服务器通信，在对AT发布命令后就能实现一个简化编程模型。而网关设备在ZigBee中主要起着一个协调器的作用，而远程电源控制设备则是整个网络的终端角色。

3 控制系统软件设计

3.1 控制端软件的设计

控制端软件通常采用Delphi 6编写，而通信主要运用Socket、被控计算机和远程电源控制设备来实现，并完成发送命令、执行命令以及查询被控计算机命令的一个执行状态。在被控计算机的运行状态及远程电源的开关状态准备传输到Oracle 10g和服务器端软件的数据库后，即可对软件进行相应的操作和管理工作，而该操作只需要直接访问数据库即可查询相应被控计算机当前的运行状况。管理端软件在发出一系列的控制命令后通过数据库缓存，并等待控制服务器执行。控制端服务器的端口通常设置为3000，软件在正常运行状下启动Socket，此时被控计算机和远程网关设备就提供相应的服务，同时借助网关设备，无线通信向被控端发出软、硬件开关机、断交流电、查询设备状态等任务命令。同时我们还可以将控制端软件设为自动控制模式与手动控制模式。

3.2 被控端软件设计

为实现安全关闭计算机和保护计算机硬件设备，我们在开关机计算机时并不都是依靠模拟人工开关计算机断电或电源键。而是利用软件来完成计算机的开关机等相应的操作。而控制端服务器可以直接对软件进行操作来实现关机，当被控计算机受到计算机死机、网络掉线或网络拥堵等因素不能自动关闭计算机时，则可以通过远程电源控制设备执行硬件关机等相应指令。被控端软件采用Delphi 6编写，通信采用Socket和控制端服务器接受和完成相关命令。

3.3 管理端软件设计

为了提高软件的易用性，和方便相关工作人员操作，管理端软件运用图形化界面，工作人员可以在任何一台被控电脑中运行该系统并进行相关操作。同时还可以对被控计算机进行数据监测和管理操作，以及发送命令、执行命令和查询执行命令的情况。管理端软件包括密码管理、用户登录、组设置、用户设置、历史指令等多个功能，有利用相关工作人员查看和进行操作管理。管理端软件采用Delphi 6编写，而数据库采用的则是选用Oracle 10g，该软件通过数据库命令队列表实现与控制端服务器的通信工作。

ZigBee网络技术的开发，使远程计算机电源控制系统实现自动化开关机控制，从而增加了各个行业计算机运行和管理的效率，提高了计算机的利用价值，在避免计算机使用过程中的相关风险的同时，实现无人值守机房时危险设备的远程电源控制。