背板环境监控系统.pdf

一种背板环境监控系统，由环境监控单元、控制单元及报警电路连接构成；环境监控单元分别和温度传感器、风扇和电压信号连接；用于采集背板的温度信号、风扇转速和风扇电压信号；并将采集到的所有信号传送给控制单元；控制单元和环境监控单元连接，接收环境监控单元传送的各种信号，并根据对该信号的分析结果输出控制风扇的电压信号和/或报警信号；报警电路接收控制单元发出的报警信号，进行相应的报警操作。由于只采用一套环境监控电路，使得环境监控的结果统一，解决了报警不一致的问题；在所有条件下，都可对被控制部件进行闭环控制；并且，报警的组合方式可根据用户需要灵活变换，更加容易使用。

1、  一种背板环境监控系统，其特征在于：该系统至少由环境监控单元、控制单元及报警电路连接构成；其中，
环境监控单元分别和温度传感器、风扇和电压信号连接；用于采集背板的温度信号、风扇转速和风扇电压信号；并将采集到的所有信号传送给控制单元；
控制单元和环境监控单元连接，接收环境监控单元传送各种信号，并根据对该信号的分析结果输出控制风扇的电压信号和/或报警信号；
报警电路接收控制单元发出的报警信号，进行相应的报警操作。

2、  根据权利要求1所述的背板环境监控系统，其特征在于：所述的环境监控单元通过模拟I2C接口将采集到的信号传递给控制单元。

3、  根据权利要求1所述的背板环境监控系统，其特征在于：所述的控制单元将控制风扇的电压信号传送给环境监控单元，由和风扇连接的环境监控单元根据控制风扇的电压信号控制风扇的转速。

4、  根据权利要求1所述的背板环境监控系统，其特征在于：所述的报警电路至少包括用于发出报警声音的蜂鸣器和/或发光二极管；该蜂鸣器、发光二极管分别连接到控制单元的输出端口。

5、  根据权利要求4所述的背板环境监控系统，其特征在于：所述的发光二极管的数量和温度传感器的数量相对应。

6、  根据权利要求1所述的背板环境监控系统，其特征在于：控制单元对采集的信号进行分析，并依据分析结果输出控制信号的原则是：
A、当任一被检测的背板温度不大于对应于相应的风扇的最小控制电压对应的温度时，该风扇的控制电压不变；
B、当任一被检测的背板温度大于对应于相应的风扇的最小控制电压对应的温度，且不大于相该风扇的最大控制电压对应的温度时，该风扇的控制电压为该风扇的最大控制电压。

背板环境监控系统
技术领域
本发明涉及一种计算机背板环境监控技术，特别是指一种背板监控操作一致、报警一致以及可以进行闭环控制的计算机背板环境监控的系统，属于计算机技术领域。
背景技术
背板是计算机内部实现特定功能的电路板，它通过总线插槽和计算机主机相连接，进行特定的数据交换和信息处理。鉴于背板功能独立的特点，对其工作状态及其周围环境(例如：环境温度、风扇排风量)的监控也具有相对的独立性；也就是说：背板的环境监控和计算机的环境监控以及安装在计算机内部其他背板的环境监控相互独立。
参见图1，其为现有技术对背板进行管理电路的原理框图。其功能是在风扇故障或温度过高时，进行声光报警。风扇信号通过“风扇信号处理单元”产生相应的数字信号；背板温度通过“温度信号处理单元”产生相应的数字信号；这两个信号通过“信号综合处理”模块，进行处理和相应的声光报警。
在监控管理系统中，由于用户对计算机背板的监控管理要求越来越个性化，由此产生了不同方式的监控方法和功能，上述的现有技术往往只能有一种监控管理方式，并且很难与其他方式兼容。
为了克服上述技术的不足，产生了如图2所示的背板双重监控电路；它采用两套相互独立的独立监控电路和背板监控系统电路实现对背板的监控，这两套电路分别采集温度、电压、风扇转速等信息，通过有无+5VSB信号进行切换由哪个电路对背板风扇的转速进行调整和进行报警控制。这种方法具有实现简单、成本较低的特点；但这种方法最大的问题是：由于上述的两套电路分别具有的信号采集电路和传感器之间存在着差异，因此，所采集的信号会出现不一致的情况；而这种情况则会导致不同的监控电路的报警、监控不一致、报警形式单一、在特定情况无法对系统进行闭环控制等问题。具体而言就是因为上述的技术中具有两套采集信号设备和各自的报警系统，并且由于信号的采集可能有误差，如：规定了在达到55度是报警，由于有误差，采集系统一在54度就报警，而采集系统二在56度才报警。假如现在的温度是54.5度，那么采集系统一就已经报警了，而采集系统二却没有报警，因此就产生了报警不一致的问题。而报警形式单一是指原系统只能针对温度过高、风扇转速过低，或电压范围超出时进行报警，而不能根据复杂要求进行逻辑组合报警。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种背板监控系统，解决原有环境检测与管理电路报警不一致、报警形式单一的问题，并实现对系统的闭环控制。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的系统由环境监控单元、控制单元及报警电路连接构成；环境监控单元分别和温度传感器、风扇和电压信号连接；用于采集背板的温度信号、风扇转速和风扇电压信号；并将采集到的所有信号传送给控制单元；控制单元和环境监控单元连接，接收环境监控单元传送各种信号，并根据对该信号的分析结果输出控制风扇的电压信号和/或报警信号；报警电路接收控制单元发出的报警信号，进行相应的报警操作。
由于环境监控单元所采集的温度、电压信号均为模拟信号，因此可通过采用模拟I2C接口将采集到的信号传递给控制单元。控制单元利用其内部的模拟/数字转换功能将该模拟信号转变为数字信号，用于控制单元进行相应的计算和处理。在对采集的各种信号进行了分析处理之后，控制单元产生控制风扇的电压信号，并将该电压信号传送给环境监控单元，由和风扇连接的环境监控单元根据控制风扇的电压信号控制风扇的转速。为了在背板环境温度达到报警条件时能够产生声光结合的报警效果，所述的报警电路至少包括用于发出报警声音的蜂鸣器和/或发光二极管；该蜂鸣器、发光二极管分别连接到控制单元的输出端口；同时，发光二极管的数量和温度传感器的数量相对应。各个发光二极管分别与相应的背板环境温度监控点相对应。
基于上述的系统，控制单元对采集的信号进行分析，并依据分析结果输出控制信号的原则是：
A、当任一被检测的背板温度不大于对应于相应的风扇的最小控制电压对应的温度时，则保持该风扇的控制电压不变；
B、当任一被检测的背板温度大于对应于相应地风扇的最小控制电压对应的温度，且不大于相该风扇的最大控制电压对应的温度时，则将该风扇的控制电压调整为该风扇的最大控制电压。
由上述的技术方案可知：本发明具有如下的优点：
由于只采用一套用于环境监控的电路和控制单元配合对所有的温度、风扇电压进行监控，本发明使得环境监控的结果统一，并且解决了报警不一致的问题；在所有条件下，即无论是开环还是闭环条件(如图2所示，当背板与环境监控系统有连接时，就可以进行闭环控制，而大多数情况下服务器并没有配置环境监控系统，因此就无法对系统进行闭环控制)，都可对被控制部件(例如：风扇)进行闭环控制，真正实现了“监控”；并且，由于采用的声、光组合的方式进行报警，辅助以适当的电路，报警的组合方式可根据用户需要灵活变换，本发明更加容易使用。
图1为一现有的背板监控系统的原理框图；
图2为另一具有双重监控电路的背板监控系统的原理框图；
图3为本发明系统构成的原理框图；
图4为本发明单个温度和风扇电压的对应控制关系示意图；
图5为本发明多个温度和风扇电压的对应控制关系示意图；
图6为本发明多点温度采集及控制的流程示意图。
以下结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明：
参见图3，本发明的实施电路由环境监控芯片、单片机连接构成，环境监控芯片通过其温度信号1X、风扇信号1Y、电压信号1Z分别和温度传感器、风扇以及电源连接。环境监控芯片通过模拟I²C接口将采集的相关信号传递给单片机。
单片机把从环境监控芯片传递过来的温度信号1X、风扇信号1Y、电压信号1Z，以字节形式存储到其内部指定的寄存器中。把地址跳线5共M位以1个或多个字节存储到其内部指定的寄存器中，并将其处理为需要的地址形式，作为I²C传输中的地址。把风扇监控屏蔽跳线6的信号以及电源+5VSB信号等存储到其内部指定的寄存器中的指定的位置。
单片机通过将寄存器中指定的一些字节的某相应位与蜂鸣器10以及发光二极管12对应，作为需要的报警指示。例如：当电源+5VSB为低电平，一背板的环境温度超过设定的一温度时，蜂鸣器10报警、同时对应的发光二极管点亮。而当电源+5VSB为高电平，同一个背板的环境温度超过设定的一温度时，蜂鸣器10不发声报警、仅发光二极管点亮。因此，所有要求的报警形式，完全可以根据需要，在单片机中实现。
单片机还可以通过计算采集到的相关温度信息，并产生风扇控制信息，然后将其传递到环境监控芯片的风扇电压控制信号12，用以对风扇进行控制，从而达到闭环控制的目的。基于上述的监控系统，可以对多个背板的环境温度进行监控。
参见图4，其表示的是：当前环境温度以及对风扇要求的对应关系，即当前温度T1小于温度T11时，风扇的输入电压对应于温度T11时所对应的电压V11；当前温度T1大于最大风扇电压对应的温度时T12时，该风扇的输入电压设定为V12(风扇电压的最大值，一般为+12V)，当前温度T1大于温度T11并小于温度T12时，风扇的输入电压可以设定为电压V11到电压V12之间的一个线性值。
参见图5，其表示的是：多个当前温度Tn以及对风扇要求的对应关系，即对风扇要求的对应关系如下图，即当温度Tn小于Tn1时，风扇的输入电压设定为电压Vn1就可以了，当前温度Tn大于温度Tn2时，风扇的输入电压设定为Vn2(风扇电压的最大值，一般为+12V)，当前温度Tn大于温度Tn1并小于温度Tn2时，风扇的输入电压为电压Vn1到Vn2之间的一个线性值。
参见图6，本发明中风扇转速的控制过程如下：
在某一时刻采集到一组温度值：T1、T2...Tn，通过上述的函数关系计算出对应于温度值T1、T2...Tn的风扇电压值V1、V2...Vn。由于所有风扇电压只有一个值，为保证系统的散热可以满足所有部件的要求，可以把系统风扇电压值设为MAX(V1、V2...Vn)。其中，MAX()表示对括号中的元素取最大值；单片机把这个电压值数字信号通过模拟I²C，传递到环境监控芯片，环境监控芯片再将该数字信号转换成模拟信号，并传递到风扇电压控制信号12，对风扇进行控制，达到闭环控制的目的。
该背板在应用于系统中时，可能有以下四种情况，1、连接风扇，连接监控卡；2不连接风扇，连接监控卡；3、连接风扇，不连接监控卡；4、不连接风扇，不连接监控卡。为保证无论在是否连接风扇时，都能够正确报警，就必须进行设置，即当连接风扇时，把风扇报警打开，当不连接风扇时，把风扇报警关闭，这样就可以避免因不连接风扇而产生的转速为0的报警。由于该方案的处理单元在背板上，因此无论有没有监控卡，都可以对系统进行闭环控制。
本发明的报警方式可以根据用户要求灵活设置，如：如果希望在需要时对风扇转速进行本地报警，而有时又不希望风扇进行本地报警，那么只要增加一个跳线的设置，并把该跳线信息传递给处理单元，当处理单元收到跳线信息后，便会自动判断应不应该为风扇的转速过低进行报警，而不会影响到其他情况的报警。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。