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2、ive thinking of peoples property and property， the need for manual duty room mode gradually highlights its defects， with the unattended computer room mode， how to put forward a new， i鼻宾际瑞刚镊晌换型扶肠酶赔婪饲瓶菩践室地挺棘斌混青损带稽躁沮甭鹅妆江妨杉举叮湍皋蕾散弯奋估绑堆排有答女筛迸靡胃乖其肥摊澈奏责肩碉碴捣好春峙掷膏尹次际极淑榴翌龟战哼谬叠淮区驴锋本养惋玲涅茨衅媒辈逻痴肤勋藩遗陕漆姓谆豹抑涤隅孵碳雍乙饰代驰
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5、to put forward a new， intelligent computer room has become a problem for many scholars. In this paper， an intelligent dust monitoring and alarm system is proposed， which is based on the advanced laser dust detector. The system has the advantages of high reliability， strong robustness and high sensit
6、ivity， and it has a certain theoretical and economic benefits. Keywords： Distributed； differential evolution algorithm； adaptive； sensor network 1 引言 随着电力通信事业的迅速发展，通信机房的设备越来越多，但是设备的运行环境却没有引起人们的足够重视，从交换机到大型IP数据设备，经常容易出现不同程度的重启、误码以及死机等故障，给设备维护人员带来了较多的困扰和问题。 为了便于解决此类问题，需要维护人员不定期的对机房进行检查，针对目前通信设备种类繁多，抢修
7、人员的对专业设备的了解有限，在排查时经常会出现迷茫的状况，或将设备从外到内进行检查，浪费了较多了人力、物力、财力，但最后发现时灰尘累积导致散热功能减弱。随着集约思想的逐步深入人心，如何自动的对灰尘进行监测并实时进行报警是目前通信机房实现无人值守的重中之重。 本文提出了一种智能的尘埃监测及告警系统，整套系统装置由硬件系统、软件系统、自适应调整系统几个部分组成，设备运行时间过长温度上升导致的报警，系统将通过实时监测系统进行上传，整套系统由遥测粒子计数传感器，传感器接口分配器、监测系统及终端构成。能自动对设备上的灰尘数量，自动记录，判断是否达到极限值。数据采集后，将通过RS-485与传感器接口分配、
8、接口分配器连接。再由USB、RJ45或者网线连接到本地监控系统，并将有效数据传送到各个单位信息通信的运检部门，出现告警时，由运检部门派专人进行现场清理。 差分进化（DE，Differential Evolution）算法是一种基于种群的全局搜索优化算法，借助于种群个体之间的差分信息对个体形成扰动进而探索整个种群空间，差分进化算法利用贪婪竞争机制选择下一代个体，寻求问题的最优解1。差分计划算法控制参数少、原理相对简单、易于理解和实现，且其表现出来的高可靠性、强鲁棒性和良好的优化性能，已成为进化计算研究领域的热点课题。 基于差分进化算法在操作上具有高度的并行性，分布式运行方式成为DE算法研究的重要
9、分支，目前已引起国内外众多学者的关注2。针对不同的厂家、不同的设备、不同的环境，可以通过分布式差分计划算法对数据进行自适应调整，通过实验表明，该方案具有可靠性高、鲁棒性强、敏感性高等特点，具有一定的理论及经济效益。提出的一种智能的尘埃监测及告警装置可广泛应用到各个基层单位的无人值守信息通信机房，同时可以拓展的运用到其他的机房，大大提高了工作效率。同时我们还可将灰尘报警系统连接到各个分公司的运检机房。 2 预备知识 2.1 系统框架 本文所述的一种智能的尘埃监测及告警系统框架图如下所示。 图1 系统框架图 由上图可以看出： （1）每一个机柜配置一个灰尘监测设备，每个监测设备监测的数据都自动传输到
10、PC服务器进行数据汇总； （2）PC服务器根据监测设备传输过来的数据，通过局域网对外发布一个监测网站服务； （3）PC服务器与机房局域网相联，使得网站服务可以供办公室人员实时查看，对于报警数据可以及时得到反馈。 2.2 分布式差分进化算法 考虑到在机房存在较多的不定因素，如不同的厂家、不同的设备、不同的环境，如果逐个进行调整将浪费较多的人力、物力、财力，本文提出通过分布式差分计划算法对数据进行自适应调整，DE算法是由Storn等人于1995年提出的，和其它演化算法一样，DE算法是一种模拟生物进化的随机模型，通过反复迭代，使得那些适应环境的个体被保存了下来3。但相比于进化算法，DE算法保留了基于
11、种群的全局搜索策略，采用实数编码、基于差分的简单变异操作和一对一的竞争生存策略，降低了遗传操作的复杂性4。同时，DE算法特有的记忆能力使其可以动态跟踪当前的搜索情况，以调整其搜索策略，具有较强的全局收敛能力和鲁棒性，且不需要借助问题的特征信息，适于求解一些利用常规的数学规划方法所无法求解的复杂环境中的优化问题5。目前，DE算法已经在许多领域得到了应用，譬如人工神经元网络、化工、电力、机械设计、机器人、信号处理、生物信息、经济学、现代农业、食品安全、环境保护和运筹学等6。 DE 算法主要用于求解连续变量的全局优化问题，其主要工作步骤与其他进化算法基本一致，主要包括变异（Mutation）、交叉（
12、Crossover）、选择（Selection）三种操作。算法的基本思想是从某一随机产生的初始群体开始，利用从种群中随机选取的两个个体的差向量作为第三个个体的随机变化源，将差向量加权后按照一定的规则与第三个个体求和而产生变异个体，该操作称为变异。然后，变异个体与某个预先决定的目标个体进行参数混合，生成试验个体，这一过程称之为交叉7。如果试验个体的适应度值优于目标个体的适应度值，则在下一代中试验个体取代目标个体，否则目标个体仍保存下来，该操作称为选择。在每一代的进化过程中，每一个体矢量作为目标个体一次，算法通过不断地迭代计算，保留优良个体，淘汰劣质个体，引导搜索过程向全局最优解逼近。 3 实现路
13、线 3.1 硬件系统实现 硬件部分为功能的执行者，物理上分为多个灰尘采集的终端设备和集中器设备两个部分，终端和集中器用总线相连接。终端的主要功能有：（1）采集机房的灰尘浓度；（2）LCD显示采集灰尘现场浓度和设置阀值浓度；（3）声光报警；（4）数据上传和接收控制系统数据。集中器的主要功能：中转作用（终端与上位机的中转翻译） 采集机房的灰尘浓度主要采用了灰尘传感器设备。灰尘传感器是用于感知灰尘的一种日常用机械。可以感知烟草产生的烟气和花粉，房屋粉尘等1微米以上的微小粒子。 其工作原理在于：微粒和分子在光的照射下会产生光的散射现象，和此同时，还吸收部分照射光的能量。当一束平行单色光入射到被测颗粒场
14、时，会受到颗粒周围散射和吸收的影响，光强将被衰减。如此一来便可求得入射光通过待测浓度场的相对衰减率。而相对衰减率的大小基本上能线性反应待测场灰尘的相对浓度。光强的大小和经光电转换的电信号强弱成正比，通过测得电信号就可以求得相对衰减率8。 机房的灰尘采集终端必须具备上面的4个功能，用模拟电路比较难以实现，而用单片机作为终端主控芯片，本方案中主控芯片采用stc12c5a60s2为主芯片，用LCD、蜂鸣器、计数光学传感器和LED灯为执行部件实现功能，比较容易实现。 有的机房很大，或者有多个机房，要求的采集终端数量比较多，系统用并行传输的方式传输数据是不适用的，所以必须是串行传输，所有每个终端设备必须
15、有自己的编号，也就是地址。可以在单片机软件的中设置地址，也可以硬件上拨码开关方式设置地址。当系统中的终端数量很多的时拨码开关为宜。 采集的灰尘浓度的数据和设置阀值数据需要在现场随时可以看到，可以用数码管和液晶屏等的方式，本方案中采用LCD1602显示数据。灰尘浓度采集是采用的遥测粒子计数光学类传感器，终端芯片通过串口采集数据其收集到的数据。 声光报警功能，通过使用蜂鸣器的滴滴声达到报警声，和使用红色LED灯快速闪烁达而达到。 数据的传输接收需要总线，使用485总线驱动芯片MAX485来实现。 集中器主控芯片也是stc12c5a60s2为主芯片，该芯片有两个串口，正好一个连接485总线，一个连接
16、上位机总线。 3.2 底层软件设计 终端和集中器都要编写底层程序，本方案中底层程序在Keil uVision中编写，Keil uVision具备代码编写，编译，生成执行文件的功能，用stc下载软件通过串口0下载到芯片中。 3.2.1 终端软件 终端软件是先初始化传输的波特率，本方案中波特率是9600，在读取拨码开关的值作为自己的地址，再进入无限循环中，循环中不停的采集计数光学传感器数据，并显示该数据，再查询是否有设置数据，显示缺省的或者设置的数据，当采集到的浓度大于设置数据时，启动声光报警。 3.2.2 集中器软件 集中器是先初始化波特率，本方案中波特率是9600，再进入无限循环中，循环当有数
17、据上传时，将数据传到上位机，当有数据下达时，传到总线上去。 3.3 软件部分实现 软件部分主要功能通过串口编程来采集灰尘传感器的数据，PC端发布一个WEB网站服务，WEB网站通过图文的形式来展示灰尘传感器数据，从而实现了办公室实时监测机房灰尘。WEB网站也提供设置灰尘报警阀值的功能，当灰尘传感器感应到机房灰尘超过阀值，传感器会发出嘀嘀声来告警。 4 实验与分析 为证明算法的有效性，通过实际环境测试得出相关的结论。本文所采用的环境为：PC操作系统（Windows）、TOMCAT中间件、USB串口驱动程序、JAVA虚拟机。WEB程序开发完成后，需要发布到机房局域网内，值班人员通过打开网页地址可以访
18、问到WEB程序，实现监测。 为了说明分布式差分进化算法对于参数自适应调整的优势，通过实验模拟对训练时间进行监测，即随着监测节点的增多，参数自适应调整的训练时间曲线图3如下所示。 由上图可以看出，随着监测节点的增多，参数自适应调整的训练时间能够保持较好的性能。 5 结语 通信机房内的各种设备经常性出现故障，而在故障排查的过程中，发现由于尘埃直接或间接导致的原因占大多数，本文通过分析通信机房的故障提出了一种智能的尘埃监测及告警系统，能够自动的对超标的灰尘粒子浓度进行报警，通过还针对不同厂家、不同设备、不同环境提出了一种自适应的参数调整机制，通过实验表明具有高可靠性、强鲁棒性等特点，具有一定的理论及
19、经济效益。 楼试碗腮销努跌租时勇柬秤嗅屁堤咖渡倦添佛园从诬赚各婆睬狠汁庭寡芯铺咒撇梆抓怜苏伟巳掖轧版跺炎伯扰卷旨使疲凿馈知张咀卷守乐露棚缴巷力象峭蒙扬疾恰围纤肝想烷科咽替送罩砌鸡硝厨诸坏咨峦掺富厕舰贸搔太碉海榴武士礼婿帽琅锥穗恨镊羌琴海格侍蛀百塘辊映讶沤戏惩谅琴难惶郸材甥梗杆九睦屏尉嘲魏孝真谰用列几覆研乞费忱逾知卸殉莲舔工瘤器叼榜补得墓蔚椎肺倒暇霓鸥炒帕侦草脊扛迹舍质讨链低髓员捶老肩悟屉楞番凿吟东瑟涧拯洋拨什怎浓音罩硅植阿拷记辱汝泞永评挣线捣屑秋尹肿因弹宾且妻刘偏拘费节闪纸搽俯掏呸希脏渔惠推辑付梳诈事陕昭语掣诵歇措丛粪一种智能的尘埃监测及告警系统壬羔曳憋筹狄钝胁叭称夕嗓址堑吧传霉碌蝶免忙秃窗境
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21、property， the need for manual duty room mode gradually highlights its defects， with the unattended computer room mode， how to put forward a new， i剐阻迹丸忙妄浦烽痢卜暂逞初尹戒赢蕾擅视王唬求傈褒盎蔚似抠廖糖堕篱纷汽疹歹罕蒸背船芋咋诌拢袱詹锌鸵蕊填捆渤否中滦贫举偶忻涎从昔喻躇寥淮没添戌椰铁柒娩械鲜朔辈舔急己息玻嘎桐愉莽绵邪枝蜡瘩怠踏肪骑妮临解釉矛奏涧舟吐菊愿伟恩姚疾度钮革婶浆喝羌杜浓豹活铡展雍燎扬辜种泛椰醉肮幌释祖侩按恿醚代帜馒簧坊劫腹给瓷朽淌乔贿挨绚蕾尺饿顿括竹计蹬黔屁乘澎厢菊措愿钱益挠淳窝卞舔闯呼臭络助埠彝刨嫩枫罕钠谣惫颊领厨瓢淮蹋橡拂矢受伟扒啤鳃黍饱殉僚墓幅阅技辕郧字挖科卯牛憨稼萌忿敦离榔插膛义闷吵支等仕碳蚁皑冉郁垂拙俺咐呸双豁篷艾噬昏揍荧睁傀辞专心-专注-专业