【摘 要】
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随着数据计算、存储以及网络流量的增加,ATCA设备的应用规模及分布范围在不断扩大,对其运行环境实现高效集中统一的监测成为迫切需求。通过对ATCA设备进行改造,将物联网技术应用到其设备监测中,以提升其能力,赋予其智能,是当前相关领域的研究热点。目前,ATCA监测系统多采用自主可控度低的IPMC设计,基于标准的ATCA系统架构,通过监控端有线网络接口来实现ATCA机箱内管理。本文结合实际需求对ATCA
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随着数据计算、存储以及网络流量的增加,ATCA设备的应用规模及分布范围在不断扩大,对其运行环境实现高效集中统一的监测成为迫切需求。通过对ATCA设备进行改造,将物联网技术应用到其设备监测中,以提升其能力,赋予其智能,是当前相关领域的研究热点。目前,ATCA监测系统多采用自主可控度低的IPMC设计,基于标准的ATCA系统架构,通过监控端有线网络接口来实现ATCA机箱内管理。本文结合实际需求对ATCA监测系统中存在的问题进行剖析研究,提出相应的解决方案,利用低功耗广域网技术,以提升实际运维效果为导向对ATCA监测系统结构进行研究。根据研究结果设计并实现了基于NB-IoT技术的ATCA监测系统。本文主要研究工作如下:（1）为解决ATCA监测系统中存在的控制板卡自主可控度低、监测范围有限、部署实施难度大、运维成本高等问题,在实现IPMC节点自主可控的基础上,提出将现网中ATCA监测系统结构与低功耗广域网技术中的窄带物联网技术相结合。通过对3种NB-IoT应用方案进行对比分析,结合目前实际情况,提出一种快速无线组网的可行方案,基于此方案设计出一种数据传输节点,并结合IPMC节点提出一种系统总体设计方案。研究表明,随着无线蜂窝网络不断更新,覆盖范围不断提升和模组芯片愈加成熟,NB-IoT技术在ATCA设备监测领域将有更深层次的应用。（2）为了提高ATCA监测系统中IPMC节点的自主可控程度,本文设计了一种基于国产芯片GD32的IPMC采集节点,此节点采用GD32F450ZKT6作为主控单元,通过IPMI协议进行通信,配合外围多种传感器模块对ATCA设备健康信息及工作环境温湿度进行实时采样,并将采样数据存储与上传。该节点通过IPMB总线传输方式将采集到的数据发送到Sh MC单元。测试结果表明,该节点在实际的系统部署中应用效果良好,为ATCA设备的高效运维提供重要保证。（3）为了对多地域广分布的ATCA设备实现集中统一的监测,本文设计了一种基于NB-IoT技术的传输节点,该节点的主控单元选用STM32L151RCT6单片机,将Sh MC数据汇聚节点中IPMC节点采集到的数据,通过串口上传至NB-IoT传输节点,进行数据处理后以NB-IoT数据帧结构打包,然后通过NB-IoT网络发送到物联网监测平台中,实现ATCA设备的超远距离监测。测试结果表明,此设计不仅能够实现ATCA监测系统的快速无线组网,而且能实现IPMI消息在Sh MC单元与NB-IoT模组之间有效的数据传输。最后,搭建测试环境,实现了基于NB-IoT技术的ATCA监测系统,测试结果表明,IPMC采集节点、Sh MC汇聚节点与NB-IoT传输节点的共同作用满足了ATCA监测系统的实际需求,为其商业应用提供了参考。
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