Н. А. Назарбаева народу Казахстана
жүктеу/скачать 35,33 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Рисунок 1
- Рисунок 2
- Рисунок 3
- The manipulator for transfer of the stream of metal between joints of moulds of the foundry conveyor of production of commodity magnesium Summary.
- Key words
- Shaikhanova A.K 1 ., Karpinski N.P. 2
- IMPLEMENTATION SDN IN WIRELESS SENSOR NETWORKS Abstract
- Purpose. Formulation of the problem.
- Table 1
- Table 2
Ключевые слова: система мониторинга температурного режима комплекса средств вычислительной техники, серверное помещение, миктроконтроллер серии PIC18F2550, термодатчик.
Мониторинг окружающей среды в серверных помещениях, а также телекоммуникационных узлах имеет важное значение. Оптимальная температура в серверной комнате должна быть в пределах от 15 до 23°С. В случае отказа системы кондиционирования серверной возможно повреждение серверов и систем хранения данных, для которых повышение температуры очень критично. Работоспособность системы зависит от состояния элементов системы, поэтому крайне важно в разработке вычислительных систем снабдить комплексы вычислительных средств системой мониторинга и управления состоянием системы. Поэтому обеспечение непрерывного мониторинга температуры серверного и телекоммуникационного оборудования является актуальной задачей. Начальным этапом создания системы мониторинга является обеспечение возможности отслеживания параметров работы серверных платформ на основе полученных данных по специальной программе. Принцип работы таких программ заключается в том, что периодически система должна откликаться на посылаемые запросы, таким образом утилиты собирают и анализируют данные о производительности операционных систем и
выявлять тенденции в изменении производительности. Утилиты автономны и могут автоматически выполнять корректирующие действия на управляемом сервере. Средства вычислительной техники могут функционировать в некотором ограниченном диапазоне температур и выходят из строя при пересечении температурой некоторой отметки. При аварийном отключении электропитания на системе кондиционирования в условиях, когда IT-оборудование будет продолжать работать от источника бесперебойного питания (ИБП) в серверном помещении моментально начнет расти температура воздуха. Аппаратная часть серверов очень чувствительна к малейшим изменениям температуры. Особенно подвержены тепловому воздействию процессоры, у которых значительно сокращается срок эксплуатации при повышении температуры выше номинальной нормы. В зависимости от производителя температурные показатели процессоров могут отличаться, но если брать в общих чертах, тогда показатель не должен превышать 100 градусов по Цельсию. Это критическое значение, при котором процессор может выйти из строя. В среднем рабочая температура лежит в пределах 60-80 градусов при нагрузке и около 40 градусов при простое. При заданной нагрузке рекомендуемое время автономии, обеспечиваемое комплексом ИБП, определено стандартом ANSI/TIA/EIA-942: 15 минут. В большинстве случаев этого времени достаточно для автоматического запуска утилит, обеспечивающих корректное завершение работы вычислительного комплекса. Однако бывают критические ситуации, когда программные утилиты не способны своевременно отреагировать на изменение температуры, например, при пожаре и т.д. В таких случаях гораздо надежнее иметь аппаратное средство контроля температуры и отключения комплекса средств вычислительной техники. Контроль температуры происходит за счет слежения за показаниями температурных датчиков, установленных в серверных комнатах. Рекомендуется предусмотреть как
минимум два
датчика температуры, которые позволят обеспечить дополнительный контроль за соблюдением температурного режима в серверной. При сбое систем кондиционирования температура в комнате начинает расти достаточно быстро, а далее при достижении 30 градусов происходит срабатывание датчиков, подаются сигналы на щит, при этом выключаются автоматы.
462 D 7 1 4 D 6 1 3 D 5 1 2 D 4 11 D 3 1 0 D 2 9 D 1 8 D 0 7 E 6 R W 5 R S 4 V S S 1 V D D 2 V E E 3 LCD2 LM044L
RA0/AN0 2 RA1/AN1 3 RA2/AN2/VREF-/CVREF 4 RA3/AN3/VREF+ 5 RA4/T0CKI/C1OUT/RCV 6 RA5/AN4/SS/LVDIN/C2OUT 7 RA6/OSC2/CLKO 10 OSC1/CLKI 9 RB0/AN12/INT0/FLT0/SDI/SDA 21 RB1/AN10/INT1/SCK/SCL 22 RB2/AN8/INT2/VMO 23 RB3/AN9/CCP2/VPO 24 RB4/AN11/KBI0/CSSPP 25 RB5/KBI1/PGM 26 RB6/KBI2/PGC 27 RB7/KBI3/PGD 28 RC0/T1OSO/T1CKI 11 RC1/T1OSI/CCP2/UOE 12 RC2/CCP1
13 VUSB
14 RC4/D-/VM 15 RC5/D+/VP 16 RC6/TX/CK 17 RC7/RX/DT/SDO 18 RE3/MCLR/VPP 1 U1
R2 10k
X1 CRYSTAL
C1 200p
C2 200p
C3 474p
VCC 1 D+ 3 D- 2 GND 4 J1 USBCONN 30.0
DQ 2 VCC 3 GND
1 U2 DS18S20 R1 4.7k
Рисунок 1 – Принципиальная схема системы мониторинга температуры серверных помещений.
Проверка эффективности работы разработанного устройства производилась с помощью компьютерного моделирования в среде программы эмуляции электрических схем ISIS Proteus. ISIS Proteus позволяет очень достоверно моделировать и отлаживать достаточно сложные устройства, в которых могут содержаться несколько микроконтроллеров одновременно и даже разных семейств в одном устройстве [1]. Принципиальная схема разрабатываемого устройства представлена на рисунке 1. В качестве подходящих вариантов был выбран миктроконтроллер серии PIC18F2550, который является универсальным и работает с помощью USB порта [2]. Также выбран цифровой датчик DS18S20
LCD дисплей LM044L для отображения информации о текущих показаниях датчиков. По результатам моделирования собран лабораторный прототип системы, обеспечивающий вывод на дисплей показателей температуры серверной комнаты КазНТУ имени К.И. Сатпаева (рисунок 2).
Рисунок 2 – Лабораторная модель системы мониторинга температуры серверных помещений КазНТУ имени К.И. Сатпаева.
463 Принцип работы основан на том, что датчик температуры подключается к микроконтроллеру с использованием так называемого “однопроводного” протокола 1-wire. Для обмена данными по интерфейсу 1-wire требуется только один вывод микроконтроллера. При этом можно использовать несколько таких датчиков (все они соединяются параллельно двумя проводами) и считывать с каждого отдельную температуру. Подключение термодатчика к микроконтроллеру показано на рисунке 3. Шину данных DQ подключаем к порту RB1, а также подключаем к плюсу питания через резистор R1 номиналом 4,7кОм, поскольку выходной транзистор датчика имеет открытый сток. При питании датчика от шины данных вывод 3 датчика остается свободным [3].
В микроконтроллер загружается программа, написанная на языке Pic Basic в среде Proton IDE, которая откомпилирована с помощью Basic Compiler: Again: OWRite DQ, 1, [$CC, $44] Repeat DelayMS 25 ORead DQ, 4, [C] Until C <> 0 OWRite DQ, 1, [$CC, $BE] ORead DQ, 2,[Temp.LowByte, Temp.HighByte, C, C, C, C, C, CPerD] TempIND = (((Temp >> 1) * 100) - 25) + (((CPerD - C) * 100) / CPerD) Print At 2, 1, "Temperatura ", Dec TempIND / 100, ".", Dec2 TempIND," C " Print At 3, 1, "Temp.LowByte=", Dec Temp.LowByte, " " Print At 4, 1, "Temp.HighByte=", Dec Temp.HighByte, " " GoTo Again
Для общения микроконтроллера с датчиком понадобятся три функции: функция инициализации или сброса датчика; функция чтения одного байта из датчика; функция записи одного байта в датчик. Последовательность инициализации состоит из импульса сброса, переданного устройством управления шиной, и импульсом присутствия, который передается подчиненным устройствам. Импульс присутствия позволяет устройству управления шиной знать, что подчиненное устройство присутствует на шине и готово к работе. После поиска устройств на линии 1-Wire нужно выдать команду OWRite DQ, 1, [$CC, $44], чтобы запустить конвертацию температуры датчиком. Подождать не менее 25 мсек и выдать команду OWRite DQ, 1, [$CC, $BE], чтобы считать ОЗУ датчика. Предложенный метод мониторинга дает возможность исследовать и разрабатывать новые схемы мониторинга температурного режима в зависимости от требований системы: - круглосуточный мониторинг температуры вычислительной техники; - предупреждение специалистов о нештатных ситуациях с температурой при помощи уведомлений, таких как отправка оповещения по электронной почте; - возможность безопасного аварийного отключения вычислительной техники; отключения выключателя-автомата; - сбор и хранение статистических данных по температуре. PIC18F2550
DS18S20
464 ЛИТЕРАТУРА 1. Максимов А. Моделирование устройств на микроконтроллерах с помощью программы ISIS из пакета PROTEUSVSM. – Радио, 2005 г., №4, стр. 30. 2. Предко М. Справочник по PIC-микроконтроллерам. Перевод с англ. – М ДМК Пресс, 2002 г. 3. Чернов Геннадий, DS18B20 Programmable Resolution 1-Wire Digital Thermomete, Украина, 2009 г.
REFERENCES 1. Maksimov A. Modelirovanie ustroistvna microkontrollerah s pomowiy programmy ISIS iz paketa PROTEUSVSM. – Radio, 2005 g., №4, str. 30. 2. Predko M. Spravochnik po PIC-microkontrolleram. Perevod s angl. – М DMK Press, 2002 g. 3. Chernov Gennadii, DS18B20 Programmable Resolution 1-Wire Digital Thermomete, Ukraina, 2009 g. Ярмухамедова З.М., Мустафина А.К., Сейсенбекова А.С. Серверлік бөлменің температурасын pic микроконтроллер көмегімен бақылау Түйіндеме. Жұмыста серверлік бөлменің температуралық режиміне бақылау жүргізудің негізгі ерекшеліктері анықталды. Есептеу техника құралдар жиынтығының және телеқатынас жабдықтарының температуралық режіміне бақылау жүргізу жүйесінің моделі ұсынылды.
бөлмее, PIC18F2550 сериялы миктроконтроллер, термодатчик.
Yarmukhamedova Z.M, Mustafina A.K., Seysenbekova A.S. The manipulator for transfer of the stream of metal between joints of moulds of the foundry conveyor of production of commodity magnesium Summary. In work revealed the key features of server premise monitoring of temperature. A model is proposed monitoring systems the temperature regime the complex computer aids and telecommunications equipment. Key words: monitoring systems the temperature regime the complex computer aids, server room, miktrokontroller of the PIC18F2550 series, thermal sensor.
UDC 378.16
1 ., Karpinski N.P. 2 1 Kazakh National Technical University named after K.I.Satpayev, Almaty city, the Republic of Kazakhstan 2 Humanitarian-Technical Academy in Bielsko-Biala, Bielsko-Biala, Poland igul7@mail.ru
and digital electronics allowed to create inexpensive, low-power, multi-functional nodes. They are small and "talk" directly with each other. Wireless Sensor Network (WSN) is distributed, self-organizing system of a large number of sensors and assistive devices, looking each other through the air. Sensor networks based on the joint work of a large number of tiny nodes that consist of modules collecting and processing data and transmitter. Such networks have significant advantages over the traditional set of sensors. Here are two key features of traditional information node: nodes can be located far from the observed phenomena. With this approach needs a lot of sensors that use some complex methods to identify the signal from the noise. can set some nodes that perform only data collection, carefully design the position of sensors and network topology according to which they will work. They will transmit observations to the central hub where will be data collection and processing.
close to the observed phenomena. Do not need to previously calculate provisions of nodes This allows randomly place them in hard to reach areas or used for relief operations that require a rapid response. On the other hand, this means that the network protocols and algorithms of work nodes should have the ability to self-organization. Another unique feature of sensor networks is the joint work of individual nodes.
465 Nodes are equipped with a processor, so instead transferring the input data they can handle themby doing simple calculations and pass on only the required and partially processed data. Described above features provide a wide variety of uses sensor networks. Such networks can be used in health care, military and security needs. For example, physiological patient data can be remotely controlled by a doctor [5]. This is useful for both the patient and the doctor, because it allows the doctor to monitor the current patient condition. Sensor networks can be used to detect foreign chemical agents in air and water [5, 6]. They can help determine the type, concentration and location of pollutants. In fact, sensor networks allow to better understand the environment. Realization projects that require the use of wireless sensor networks requires special techniques. Many protocols and algorithms have been developed for traditional wireless ad hoc networks that's why they are not well suited for the unique features and requirements of sensor networks.
Because nodes in the network located tightly neighboring nodes may be very close to each other. So, multi-hop [4] (Fig. 1) links in sensor networks will consume less power than the direct communication. Also possible use a low power signal data transmission that is useful in covert surveillance. Multi- hop links can effectively overcome some difficulties in distributing the signal over long distances in wireless communications.
One of the most important constraints for the energy consumption of nodes is [7] because the energy sources are limited. So, in a time when traditional networks directed to achieve high signal quality, network routing protocols and communication between nodes must focus primarily on the conservation of energy. They must have mechanisms that give user possibility of continuing the lifetime of node or by reducing the bandwidth or increase the delay of data transmission. Many researchers currently involved in the development of schemes who perform these requirements.
In the absence of a clear standardization in sensor networks, there are several different platforms. All platforms meet the essential basic requirements for sensor networks: low power consumption, long operating time, low-power transmitters and presence sensors. Each platform in their own interest and has its own characteristics. Basic standards of data transmission in sensor networks is IEE802.15.4 [1] which was specifically designed for wireless networks with low-power transmitters. IEE802.15.4 designed to standardize the devices that were designed to interact with each other through a wireless network. Determination of levels of the network based on the network model OSI [6], although only the lower layers are defined in the standard interaction with upper layers foreseen the possible use of sub-level logical link management, allowing the MAC sublayer through convergence.
868,3
No 20
1 902-928
No 40
1-10 2405-2480 No 250
11-26
466 There is no generally accepted and standardized or generally accepted standards for data formats in sensor networks. There are hundreds of different protocols processing data transfer and systems management nodes. This is a very big problem because sensors of different firms cannot interact with each other, since each firm sensors are optimal in the analysis of certain data and not universal. Major platforms include ZigBee, MeshLogic [2, 3] (Table 2).
ML-Node-Z ML-Node-U ZigBee Microcontroller Processor TexasInstruments MSP430 ATmega1281 Frequency 32.768 kHz … 8 MHz 4MHz
RAM 10 KB
8 KB Flash-memory 48 KB 128 KB
Sensor Type
IEEE 802.15.4 CypressWireless USB TM LP IEEE 802.15.4 Frequency Range 2400-2483,5 MHz 2400-2483,5 MHz The data rate 250 kbit / s 15.625 … 250 kbit/s 250 kbit / s Output Power –24 …0 dBm –35 … 4 dBm –28 … 3 дБм Sensitivity -95 dBm –93 dBm
–101 dBm Transmitter Chip 1 or 2 chip Front Ends ADC
12-bit, 7 channels 10 bit, 3 channels Digital interfaces I2C/SPI/UART/USB I2C/SPI/UART/IRQ/JTAG Additional Options Voltage 0.9 … 6.5 V 1.8 … 3.6 V Sizes
44x33x10 mm 19x14x3 mm Temperature range -40 … 85 ° C 0 to 70 ° C 0 … 85 ° C
Unfortunately, even in the same firm sensors cannot communicate between themselves, and packet format and each has its own, which creates a problem working with them. Please note that the classical sensor networks do not have a brain center that is element which can handle data and based on them quickly perform an action. But this deficiency may be corrected if build a network using network technology, software defined networks (SDN). Using the network in which level of management is separated from the data communication device and is implemented in software, and is a form of virtualization of computing resources, we provide the following benefits: Simple technology multiplexing / demultiplexing; Access to low-speed signals without the need for multiplexing / demultiplexing of all high-speed channel. This makes it quite simple to connect the customer equipment and produce cross switching flows; availability of mechanisms backup in case of failure of communication channels or equipment; the ability to create "transparent" communication channels; the opportunity to build a decision; compatibility of equipment from different firms; relatively low prices of equipment; speed settings and device configuration. Now consider more detail the benefits that we receive. First of all, it's interoperability equipment of different companies in the same sensor network, we can use the equipment of different firms that will use the full benefits of each. Also we able to monitor the work of the network, that can be realized, which is only a few active sensors that collect data, and the rest are in a state of sleep and only when disturbance active sensors transmit a signal to the controller, which will review it and decide whether to run the sensors that are expected and if it is lawful disturbance. In classical WSN topology in its practical work is understood a set of geometrically located nodes and the probability of use of communication between them to deliver messages:
467 , , , 1.. ,
i ij R p i j N
(1) where
i R set of nodes of WSN, power N; ij p -set of probabilities using communications between nodes. In general, transport task - is a task which consists in optimize the topology associated with the optimal distribution of data streams over the network criterion of minimum value creation and maintenance under the constraint on the reliability of data [8]:
* , , min , i ij i ij R p P P C R p
(2) where P , * P – reliability and limitations of network reliability. The problem resolve controllersince he in its calculations governed not only by the network map, but the data in real time about the state of the channel. Also, the controller changes the topology of the networkbased on data it receives, guided by clear instructions. Based on the location of the sensors, controller maintains for each node in the network non- empty values of neighboring nodes (located within a radius of its visibility), that allows to determine its possible communication:
____ , 1, , 0,
i i j j n n жүктеу/скачать 35,33 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|