校园网机房环境监测系统设计与实现

校园网机房环境监测系统设计与实现摘要：随着计算机、通信和网络技术的不断发展，设备的数量和规模大幅度增加，而学校机房的负荷压力也在不断地增加，特别是负责全校网络服务和数据库服务的中心机房，更是肩负着重要的职责，它是学校各项业务信息化管理的核心，一旦学校中心机房的各类计算机或服务器发生故障，将会造成难以想象的后果，严重地影响到学校各项信息化办公管理工作和学校网络服务。所以，对学校中心机房的环境参数进行实时的监测是十分有必要的。本文基于J2EE架构，将MVC模型与视频监视技术相结合，对学校数据中心机房的环境参数进行监测和报警，使得管理人员能随时掌握机房的运行状况，为计算机机房的安全运行提供了有力的技术支撑。 关键词：网络机房；环境监测；J2EE架构

目录TOC\o"1-3"\h\u21966摘要： 绪论1.1课题背景随着数字化校园建设和信息化运维水平的不断提升，校园网机房成为了校园内最为重要的设施之一。校园网机房是承载学校核心业务的重要基础设施，包括各类服务器、网络交换机、防火墙、存储设备等。而计算机和设备的正常工作需要一定的环境条件，例如适宜的温度、湿度和通风等。因此，对校园网机房的环境稳定性和可靠性的保障变得越来越重要[1]。然而，在校园网机房内，由于网络设备的密集部署和高强度的运转，容易导致较高的温度。于是，如何及时监测机房环境参数，警示环境异常并及时采取措施，提高机房环境的稳定性和可靠性，降低硬件故障率和数据丢失率，成为了亟待解决的问题。校园网机房环境监测系统的设计与实现，旨在对机房环境进行智能的实时监测和管理，通过监测设备所得到的各种数据信息，包括温度、湿度、空气质量、能耗等参数，全面地记录机房实时环境变化，实时掌握机房环境状态，及时预警，提醒管理员采取行动，从而大大提高了机房的管理效率。此外，这也是一项重要的节能减排措施，可以对机房空调系统进行精细地调控，降低了能耗，减少了对环境的污染和破坏[2]。因此，通过设计与实现校园网机房环境监测系统，可以保障网络设备的正常运行，满足数字化校园建设和信息化运维的需求，也有助于提高能源利用效率，促进环保和可持续发展。1.2研究目的及意义校园网机房是支撑学校信息化建设和运维的重要设施，保证其设备的正常运行需要提供适宜的温度、湿度和空气质量等环境条件。为此，校园网机房环境监测系统的设计与实现，旨在实现对机房环境的智能化、全面化、实时化管理，提高机房环境的稳定性和可靠性，降低硬件故障率和数据丢失率，同时实现对节能减排的贡献。其主要研究目的如下：（1）建立完整的校园网机房环境监测系统，该系统具有多种数据监测和报警功能，可实时监测机房的温度、湿度、气压、烟雾等参数，及时发现机房的环境异常。（2）实现智能化的数据管理：该系统具有实时管理机房环境数据的能力，能够自动生成温度、湿度、气压、能耗等方面的数据报告，对机房环境进行全面管理。（3）提升机房环境管理效率：通过对机房环境的实时监测和管理，能够及时发现机房环境异常情况，对环境进行快速响应和处理，提高机房设备的使用寿命和性能。（4）实现节能减排：校园网机房环境监测系统能够对机房的环境数据进行实时分析和管理，通过智能化调控机房的空调系统，能够减少能源的使用，减少二氧化碳等的排放，达到节能减排的目的[3]。其主要研究意义如下：（1）提高校园网机房环境的稳定性和可靠性，保障网络设备的正常运行，促进数字化校园建设的发展。（2）降低硬件故障率和数据丢失率，保障教学、科研和管理的正常开展。（3）实现对能源的有效利用和降低能耗，有助于推进绿色校园建设和环保事业。（4）提高校园网络安全防护的能力，有利于加强信息化建设和运维的整体管理和实际效益。1.3研究综述查阅相关文献可知，在现有的研究中，关于机房环境或环境监测系统的研究成果丰富多样。一方面，一些研究关注于机房环境监测系统的设计和实现。这些研究从硬件和软件两个方面进行设计，包括温湿度传感器、气体传感器、烟雾报警器、网络通信模块等硬件设备的选择与配置，以及数据采集、传输和存储等软件功能的实现和优化。另一方面，还有研究关注于机房环境监测系统的应用和管理。这些研究探讨了机房环境监测系统在机房安全、设备正常运行和节能环保等方面的应用，以及监测数据的分析和管理方法，如异常报警和故障预测等。从研究角度来看，对机房环境监测系统的研究多角度展开。一些研究者主要从技术角度出发，关注机房环境参数的实时监测和数据处理，通过研究传感器的选择、布置和校准等方法，提高了监测系统的精度和稳定性。另一些研究者则从应用角度出发，关注机房环境监测系统对机房安全和设备运行的影响，通过研究监测数据的分析和管理方法，提高了监测系统的实用性和可操作性。然而，目前的研究还存在一些不足之处。首先，某些研究在硬件设备方面仅关注一两种传感器的选择和配置，缺乏对不同类型环境参数的全面监测。其次，一些研究在软件功能方面仅关注数据采集和存储，缺乏对数据传输、分析和应用方面的深入研究。此外，一些研究仅限于实验室环境或小规模的机房环境，缺乏对大型机房环境监测系统的研究和应用试验。针对这些不足，进一步的研究可以从以下几个方面展开。首先，应发展多种类型的传感器，以实现对机房环境各个参数的全面监测，如温度、湿度、气体浓度、烟雾等。其次，应完善监测系统的数据传输、存储、分析和应用功能，以实现对监测数据的实时处理、异常报警和故障预测等功能。此外，应扩大研究对象的范围，对不同规模、不同类型的机房环境进行研究和应用试验，以验证监测系统的稳定性和可靠性。总的来说，针对机房环境监测系统的研究已经取得了一些重要成果，但仍存在一些不足之处。通过进一步研究和改进，可以提高监测系统的功能和性能，使其能够更好地应用于实际的机房环境中，保障机房的正常运行和设备的安全性。1.4主要研究内容为了更好地将机房环境监测系统的设计过程和功能实现过程阐述清楚，本文根据实际需要共分为七章，具体章节情况安排如下：第1章，绪论。引出本文论点。第2章，对机房环境监测系统的主要理论和关键技术进行分析。第3章，通过对当前大学计算机机房的管理状况以及机房的真实业务需求的分析，分析了机房的功能需求，分析了系统的业务流程过程以及底层架构分析。第4章根据系统设计的目的与原理，设计了计算机辅助机房的环境监测系统的数据库，并设计了系统的控制流程以及数据库的逻辑结构与数据表。第5章，系统实现，主要对系统的设计进行实现。第6章对机房环境监测系统进行测试，分析测试数据，提出目前系统存在的不足和解决方法。最后结语，主要阐述本文的研究内容、研究结论及研究的不足之处。

2相关理论与技术介绍2.1J2EE技术研究J2EE作为一个与以往的软件开发截然不同的技术架构，有着很好的可扩展性，很高的易用性。基于构件的方法可以实现对企业应用系统的设计和开发。J2EE架构采用了一个单独的、能适应多种不同使用者需要的系统软件或服务程式。J2EE以技术规范与指导方针为核心，包含了不同类型的相关组件与服务框架，具有统一的规范与指导方针。这样就可以在不同的平台上实现良好的兼容，而J2EE的独立于平台的特点也得到了很好的体现[4]。J2EE具备一定可靠性、可用性、高扩展性等，相对于其它的开发体系结构，它可以极大地减少多层次应用的开发费用和复杂度，同时还可以加速软件的开发进程。此外，J2EE还有其它的一些特性，例如增加目录支持，增强安全系统等，其目的就是要形成一种能够缩短开发者开发的系统上市时间的体系架构。2.2MVC模式MVC是“建模—视图—控制”的缩写。这是一个模式，这个模式出现在一个服务器表达层。该方法的最大特征是：在保持视图编码不变的前提下，实现了视图与服务层的相互分离。当企业的运行过程发生变化时，只要对MVC中的建模层次进行相应的调整，就能达到所需的需求。MVC的特点是提高了代码的利用率，降低了问题的复杂性，使问题的结构更为明晰[5]。2.3数据库技术本文使用了SQLite数据库。SQL是处理数据库数据的一种询问语言，其功能是实现与其他数据库的关联操作。按照ANSI的标准化组织的定义，数据库是一种用来处理各种关系数据的语言。数据库可以进行大量的运算，比如对数据库进行更新运算，对数据库进行抽取运算等等。目前存在着许多基于数据库规范的数据库，如Oracle数据库，DB数据库，SQLServer数据库，Access数据库等等。虽然许多数据库会增加或修改数据库陈述式，但像Select、Insert、Update、Delete、Create、Drop等陈述式仍可执行许多数据管理操作[6]。选择SQLite数据库是基于以下几个原因：①轻量级：SQLite是一种嵌入式数据库，它的设计目标是为了提供一个零配置、零管理、单个文件的数据库引擎。由于它的轻量级特性，适合于小型项目或者个人应用。②跨平台：SQLite支持跨平台操作，可以在多种操作系统上运行，包括Windows、Linux和MacOS。这使得系统可以在不同的平台上部署和运行，具有很好的灵活性。③易于使用：SQLite提供了简单易用的API和查询语言，使得开发者可以快速上手并进行数据库操作。对于校园网机房环境监测系统这样的小型项目，SQLite提供了足够的功能，并且无需复杂的配置和管理。④数据安全性：SQLite使用文件级的锁定机制来控制并发访问，确保数据的安全性和完整性。此外，SQLite还提供了事务支持，可以在多个操作之间维持数据的一致性。2.4视频监测系统的组成校园网机房环境监测系统是通过智能化的设备、软件、算法等技术，对校园网机房的环境参数进行实时监测和管理的系统。其中，视频监测系统是该系统的重要组成部分，其主要由摄像头、视频采集卡、视频存储服务器、视频管理软件等组成。首先，摄像头是视频监测系统的基础设备，其作用是采集机房环境的图像信息。摄像头通常采用在机房墙角或天花板上固定的方式，利用高清晰度的CMOS或CCD等成像器件，实现对机房环境的实时拍摄。其次，视频采集卡是视频监测系统中的核心设备，其作用是将摄像头拍摄到的图像信号转换成数字信号，发送给视频存储服务器。视频采集卡的性能直接影响视频监测系统的质量和效率，因此需要采用高品质且经过专业测试的视频采集卡。然后，视频存储服务器是视频监测系统的核心存储设备，其主要作用是存储和管理摄像头拍摄到的视频数据。视频存储服务器的配置要求较高，需要采用高速大容量的硬盘，并具备足够的存储空间和备份机制，以保证存储数据的安全性和可靠性。最后，视频管理软件是视频监测系统的关键应用软件，其主要作用是对机房环境视频数据进行实时监控、管理和统计分析等。视频管理软件应具备图像稳定、性能稳定、数据可靠等多项功能，能够灵活处理视频数据，对机房环境数据进行可视化和智能化管理[7]。

3系统分析3.1系统业务分析校园网机房环境监测系统是一种基于物联网技术的智能化系统，其设计和实现需要进行系统的业务分析。该系统的主要业务分析如下：环境监测业务：校园网机房环境监测系统的主要业务是对机房环境参数进行实时监测和管理，包括温度、湿度、光照强度、空气质量、有毒气体等多项参数。通过采集这些参数，分析机房环境的变化，帮助管理员及时发现机房环境的异常情况，保障机房的正常运行[9]。报警告警业务：在机房环境参数异常时，系统通过声音或图像等方式及时向管理员发出报警，提醒管理员及时采取措施，避免机房设备的损失和安全事故的发生。统计分析业务：校园网机房环境监测系统还可以对采集到的数据进行统计分析，生成图表、报告等数据分析结果。通过对数据进行分析，发现机房环境的变化趋势，及时采取措施，优化机房环境管理，提高机房环境的稳定性和可靠性。远程管理业务：校园网机房环境监测系统支持远程管理功能，管理员可以通过互联网远程访问系统，进行机房环境的监测和管理。这样，即使管理员不在机房，也能够及时对机房环境的变化进行监测和管理，提高机房的管理效率。在J2EE技术架构中，隐式界面是应用最广泛和最常用的界面，也是其缺省的界面。明确的界面执行模式，是在执行一个界面的方法时，使用“界面名称.方法名称”的风格来定义一个界面的名称。混合式界面实现方式指的是将隐式界面实现与显式界面实现结合起来，隐式界面实现能够让实现类可以直接被调用，而显式界面实现则不能被直接调用，因为实现类中的方法是直接使用的。3.2系统功能需求分析校园网机房环境监测系统是一种基于物联网技术的智能化管理系统。为了满足用户的需求，该系统设计和实现需要对系统功能进行需求分析。系统的主要功能需求如下：数据采集功能：系统需要采集机房环境参数，包括温度、湿度、光照强度、空气质量、有毒气体等多项参数。采集数据的方式可以包括传感器、检测仪器等。数据传输功能：系统需要将采集到的数据传输到服务器上进行分析和处理。数据传输方式可以包括有线和无线传输等。数据处理功能：系统需要对采集到的数据进行处理和分析，包括统计和分析环境参数的变化趋势，生成环境监测报告等功能。告警功能：当机房环境参数异常时，系统需要及时向管理员发出声音或图像等告警信息，告知管理员进行处理[9]。数据查询功能：管理员和用户可以通过查询功能对机房环境参数进行查询和监测，查看当前环境参数并且显示历史数据。远程管理功能：管理员可以远程管理系统，通过互联网访问系统，并对机房环境进行远程监测和管理。数据可视化功能：系统需要将采集到的数据转换成图表或者其他形式进行数据可视化，方便管理员和用户对数据进行分析和处理。3.3系统性能需求分析在本论文中，对计算机机房的动态环境监测系统进行了设计，要求具备或达到下列各项的性能要求：系统的软件和硬件都必须使用到非常高的模块化程度，这就让系统具备了很大的灵活性和可扩充性，因此可以满足各种规模的监测网络以及各种监测对象的需要。计算机辅助设计的计算机网络监测系统必须具备较强的自主诊断功能，可以根据所监控的数据，对相应的故障进行自主诊断。为了满足现实工作的要求，监控报警信号可以被划分成三种类型，分别是：运动对象的动态报警、探头监控异常报警、视频监控数据信息缺失报警。而在这三种类型的报警信号出现之后，机房环境监测系统就会向用户提供与之对应的联动动作。监测系统应当具备较好的兼容性和可扩充性，不管真实的机房环境如何的复杂，它都应当可以稳定地运转，可以轻松地应付各种紧急情况，这样就可以有效地确保监测系统可以在各种环境中，实现无人值班的机房环境监控工作。以及确保不会对被监测装置的正常工作造成无谓的电磁干扰[10]。4系统设计4.1设计原则在对机房进行整体设计时，必须遵守如下原则：(1)易于操作：因为机房管理人员是机房环境监测系统的用户，所以将该系统应用到机房管理工作中，其目标是使机房管理工作更加方便、自动。利用本软件，可以减轻机房管理员的负担，降低机房管理员的工作量，为学校节省人力、物力。假如系统的运行情况较为复杂，那么在使用机房环境监测系统的时候，就会有很多的工作人员去对其进行管理和维护，这显然与系统的设计目的背道而驰。所以，在进行系统设计的时候，首先要将其考虑到的是操作的易用性[11]。(2)有针对性：本论文所研制的机房环境监测系统，其目标是面向广大机房有关工作人员，所以，在进行该系统的设计时，要将机房管理员这个特定的人群纳入其中，所研制的机房环境监测系统，要与该机房用户的使用习惯相一致。(3)安全与保密由于机房环境监测系统属于以网络接入为基础的实时应用系统，所以在进行设计的时候，就应当将对监控数据所需要的系统数据信息的安全性问题纳入考量，同时还需要能够切实地保证，系统的重要数据不会遭到不法人士的恶意侵入，也不会被非法地对其进行读取及修改等行为。(4)按等级划分的方法从管理者的观点来看，机房综合监视系统使用了一个层级式的类似于管理中心来管理下面的机房，将数据信息一层一层地汇报到中间节点，这样上面的中间节点就可以监视和管理下面的中间节点的监视引擎，中间节点还可以对下面的中间节点的数据进行解析。(5)该系统可以进行更新和维护通过与监测设备的直接联接，可以迅速排除各类故障，处理紧急情况，为系统的维护提供便利；整个系统采用了模块化的结构，具有很强的可扩展性。4.2系统架构设计根据对机房环境监测系统的实际业务需求分析，本系统在设计过程中采用B/S模式进行整体架构的设计。系统架构如图4.1所示。图4.1系统架构图该系统主要由前端各种设备组成：包括各类传感器、监控设备、监控数据采集模块等。系统网络拓扑图如图4.2所示。图4.2机房动力环境集中监测系统详细网络结构拓扑图

4.3系统功能模块设计本文开发实现的机房环境监测系统，属于一个将计算机网络技术、数据库技术、通信技术于一体的综合监控管理系统。监测系统监控对象主要是机房环境设备，其功能具体有：基本监控功能、报警功能、统计功能、安全管理功能、远程视频监控功能。在图4.3中显示了具体功能结构。图4.3系统功能结构图4.4系统控制流程设计机房环境监测系统是由各种安保设备组成的一套安保管理系统，它包含了校园视频数据采集、监控异常实时报警、视频数据封装传输、监控中心统一调配资源等功能[12]。所以，用户可以利用监控中心的终端设备进行串口连接，对采集到的数据进行集中管理与统一的调配控制。在图4.4中显示了本文所设计的基础体系结构管理过程。图4.4系统底层架构管理流程从图4.4可以看出，机房环境监测系统底层架构主要包含了以下内容：接收监控设备采集的视频数据信息、搜索监控视频以及存储音视频数据等。它的实施需要多个功能模块之间的协作。因为每个模块所承担的职能都是相对独立且简单的，所以在程序实施时，能够极大地改善模块的使用效率与重复使用性。此外，为了后续的系统升级和更新的需求，系统还预留了与之对应的应用程序界面，这样就可以很好地为今后的系统新功能的增加和整合提供了便利。系统参数配置控制流程如图4.5所示。

图4.5系统参数配置控制流程计算机辅助设计是计算机辅助设计的重要组成部分。所以，对于该设备的选择，目前还没有一个清晰的标准。在系统的设计中采用了界面层，方便了各功能模块之间的一致性。在图4.6中显示了界面插件的执行过程。图4.6接口插件实现流程图从图4.6可以看出，对视频监控设备的接入所需的资源进行了初始化，之后进行了login登陆，视频监控的底层视频接收设备在收到了从监控点传来的实时视频监控数据信息流之后，会对其进行一个回调，而底层则会在收到视频监控数据流之后，再经过传输介质将视频数据流出，而上面的功能模块可以在实时的调用软解码库或硬解码库，直接对监控数据信息数据流进行显示、预览、存储等，这样的方式使用起来比较灵活，而且可以随时对其进行调整。为确保机房环境监测系统底部及监控设备的高效运转和稳定，所有的校园视频监控设备类型都使用与其相匹配的管理软件进行配置、通信。在图4.7中显示了装置过程的流程。图4.7设备处理流程图

4.5数据库设计4.5.1数据库设计原则在校园网机房环境监测系统的设计和实现中，数据库的设计非常关键，直接关系到系统的运行效率和可靠性。下面是校园网机房环境监测系统设计与实现中数据库的设计原则。（1）数据库的正规化设计原则：正规化是数据库设计的基本原则，它有助于提高数据库的性能、减少数据冗余、增加数据的一致性和完整性，并且能够降低系统的维护成本。在校园网机房环境监测系统的设计中，应该尽量遵守数据库的正规化设计原则，将数据按照功能划分为多个表，避免数据冗余，提高数据库的性能。（2）数据库的可扩展性：随着系统的不断发展和升级，数据量也会不断增加，因此数据库的可扩展性也非常重要。在数据库设计中，应该考虑到未来系统的发展需求，适时地增加字段或者扩展表，保证数据库的可扩展性。（3）数据库的安全性：在校园网机房环境监测系统设计中，数据库的安全性很重要，应该采用一定的安全措施来保护数据的机密性和完整性。例如，可以采用加密技术或者访问控制技术来保护数据库。（4）数据库的可维护性：数据库的可维护性也是一个关键的设计原则。在数据库设计中，应该尽可能地减少冗余和重复的数据，并且保证数据的一致性和完整性，这样可以降低数据库的维护成本。（5）数据库的性能优化：在校园网机房环境监测系统中，数据库的性能非常关键，需要进行性能优化。优化数据库性能的方法包括使用索引、优化查询语句、使用缓存技术等。这些方法可以提高数据库的响应速度，保证系统的稳定性和可靠性[13]。4.5.2概念结构设计数据库的概念结构设计是对机房环境监测系统数据模型抽象概念，本节的重点是对实体-关系模型（E-R图）进行描述，具体如下图4.8所示。=图4.8系统E-R图4.5.3数据表设计根据计算机机房环境监测系统的功能需求，结合数据库的概念模型，提出了计算机机房环境监测系统所需的数据列表：(1)用户表主要用于保存用户的基本信息，该表的结构如图所示。表4.1用户信息表列名字段类型是否主键是否为空备注XitonguseridXitongpasswordXitonguseramevarchar(80)varchar(80)varchar(80)是否否否否否系统登录用户唯一ID系统用户登录动态口令系统登录的合法用户名(2)角色表主要用于保存角色的基本信息，该表的结构如图所示。表4.2角色信息表列名类型是否主键是否为空备注jueseidjuesenamejuesemarkvarchar(60)varhar(0)varchar(256)是否否否否否机房环境监测系统用户角色ID机房环境监测系统用户角色名称机房环境监测系统用户备注信息(3)权限表主要用于保存权限的基本信息，该表的结构如图所示。表4.3权限信息表列名类型是否主键是否为空备注quanxianidquanxiannamequanxianurlvarchar(60)varchar(60)varchar(80)是否否否否否机房环境监测系统用户权限编号机房环境监测系统用户权限名称机房环境监测系统用户权限链接(4)用户操作日志记录表主要用于用户操作日志记录表的基本信息，该表的结构如图所示。表4.4日志信息表列名类型主键是否为空备注yonghulogidyonghunameyonghuhostnameyonghuhostipyonghudesclyonghustateyonghulogintimeINT(32)varchar(80)varchar(80)varchar(80)VARCHAR2(256)VARCHAR2(256)VARCHAR2(256)是是是是是是否否否否否否机房环境监测系统日志流水号机房环境监测系统登录用户名机房环境监测系统登录主机名学校机房环境监测用户登录ip学校机房环境监测用户描述学校机房环境监测用户状态学校机房环境监测用户登录时间(5)监测记录表主要用于监测记录表的基本信息，该表的结构如图所示。

表4.5监测记录表列名类型主键是否为空备注jianceidvarchar(60)是否学校机房环境监测记录流水号jiancexinghaovarchar(60)否否学校机房各种变压器型号jianceXtimeVARCHAR2(256)否否学校机房环境监测记录备注信息jiancedianyaVARCHAR2(256)否否学校实际监测的各个机房的准确电压值

5系统实现5.1系统配置在本论文所开发的机房环境监测系统的实际操作中，所需的环境平台包括三个主要部分：硬件平台、软件平台和网络平台。5.1.1硬件环境在进行机房环境监测系统的开发的过程中，本文主要以学校当前现有的实验平台和各类硬件设备为基础，构建出系统开发所需要的硬件环境，对其进行了详细的描述：一种具有以下详细配置的高性能Pc机：CPU：英特尔/Intel公司i57500INTEL1151内存：4G或8G硬盘：500G或更大镭威视的摄像头和摄像头一体化设计，两百万高清户外防水WIFI摄像头和摄像头的监视器。5.1.2软件环境操作系统：Windows7数据库：使用当前较为平稳，且版本为2008或更高的Sql服务器数据库在这个部分中，本文认为可使用JDK6.0来设定我们的系统环境参数Development：使用强有力的Myeclipse10在软件的设计和实现上，论文采用了J2EE架构，以Java为主体的程序设计语言。Web服务器：使用Tomcat构建Web运行服务器，版本6.0或更高。5.1.3网络环境系统具体网络软硬件要求如下：系统架构模式：B/S(Browse/Server)模式开发平台：J2EE技术架构操作系统：Windows7/，推荐Windowsserver2012数据库：SqlServer20085.2基本监控功能基础监测系统包括：远程监控、远程监控、实时监控以及对装置工作状况的监控。在图5.1中显示了基本的监视过程。图5.1基本监控流程图从图中可以看出，利用设置在机房监测点的监控设备，可以对视频数据进行采集，并通过特定设备将模拟量（模拟信号）进行采集并转换成数字量（数字信号），然后再由专用的计算机进行相关的存储、处理、显示和输出。在图5.2中显示了监测点的实时数据图表。图5.2监控点的实时数据图图5.3监控点的实时曲线图其关键代码如下：importrandomimportthreadingimporttime#定义全局变量，用于保存环境数据globaltemperatureglobalhumidityglobalair_quality#环境数据采集线程defdata_collection():globaltemperatureglobalhumidityglobalair_qualitywhileTrue:#模拟采集温度、湿度和空气质量数据temperature=random.randint(20,30)humidity=random.randint(40,60)air_quality=random.randint(0,100)#采集数据间隔为5秒time.sleep(5)#启动环境数据采集线程collection_thread=threading.Thread(target=data_collection)collection_thread.start()#主程序defmain():whileTrue:#判断环境数据是否获取成功iftemperatureisnotNoneandhumidityisnotNoneandair_qualityisnotNone:#显示环境数据print(f'Temperature:{temperature}°C')print(f'Humidity:{humidity}%')print(f'AirQuality:{air_quality}')print('')else:print('Failedtocollectenvironmentdata.')#按下'q'键退出程序ifinput("Press'q'toquit:")=='q':breakif__name__=='__main__':main()5.3报警功能实现报警功能模块将接收到的机房环境监测数据的报警信息，发送到机房环境监控终端或区域监测中心，并在屏幕上显示出来，与此同时，还会利用声光报警，提醒学校机房管理人员做出相应的处理。在图5.4中显示了监视和警报的流程：图5.4监控报警流程图在预警功能中，还可以设置一个预警查询功能，用户可以利用各种查询条件来查询预警，监测状态显示界面如图5.5所示。

图5.5监控状态显示界面没有消警但已经被确认的注,界面报警提示颜色如下规定。表5.1报警颜色对照表报警条目背景颜色含义亮灯不闪烁已消警但没有被确认的紧急报警、重要报警、一般报警。亮灯并且闪烁根据机房环境监测数据没有消警且没有被确认的紧急报警。不亮灯不闪烁根据机房环境监测数据没有消警但已经被确认的紧急报警。亮灯并且闪烁根据机房环境监测数据没有消警且没有被确认的重要报警。不亮灯不闪烁根据机房环境监测数据没有消警但已经被确认的重要报警。亮灯并且闪烁根据机房环境监测数据没有消警且没有被确认的一般报警。其关键代码如下：importrandomimportthreadingimporttime#定义全局变量，用于保存环境数据globaltemperatureglobalhumidityglobalair_quality#定义报警阈值threshold_temperature=28threshold_humidity=50threshold_air_quality=80#定义报警状态标志globalis_alarmis_alarm=False#环境数据采集线程defdata_collection():globaltemperatureglobalhumidityglobalair_qualitywhileTrue:#模拟采集温度、湿度和空气质量数据temperature=random.randint(20,30)humidity=random.randint(40,60)air_quality=random.randint(0,100)#检测是否超过报警阈值iftemperature>threshold_temperatureorhumidity>threshold_humidityorair_quality>threshold_air_quality:is_alarm=Trueelse:is_alarm=False#采集数据间隔为5秒time.sleep(5)#启动环境数据采集线程collection_thread=threading.Thread(target=data_collection)collection_thread.start()#报警线程defalarm():globalis_alarmwhileTrue:ifis_alarm:#发出报警信号，例如发送邮件、短信或触发声光报警设备print('Alarm:Environmentdataexceededthreshold!')#报警检测间隔为1秒time.sleep(1)#启动报警线程alarm_thread=threading.Thread(target=alarm)alarm_thread.start()#主程序defmain():whileTrue:#判断环境数据是否获取成功iftemperatureisnotNoneandhumidityisnotNoneandair_qualityisnotNone:#显示环境数据print(f'Temperature:{temperature}°C')print(f'Humidity:{humidity}%')print(f'AirQuality:{air_quality}')print('')else:print('Failedtocollectenvironmentdata.')#按下'q'键退出程序ifinput("Press'q'toquit:")=='q':breakif__name__=='__main__':main()5.4统计功能实现该软件可以根据计算机机房的环境监控数据，产生各类统计报表和图表，例如：每日和每月的报警统计报表；每日和每月的运行记录；每日和每月的交流电压和电流曲线等.具有数据处理能力，可以生成各类数据报表及图表，例如：每日及每月的预警报告；每日及每月的运行记录；每日和每月的交流电压和电流曲线等。统计功能包含如下内容：(1)能够对机房环境的监控状况进行实时的报警记录，其中包含了每天、每月、每年以及定制周期的报警报告，以及与此有关的报警数据的统计报告。(2)能够对机房环境监控数据信息的历史报警数量或报警持续时间的统计报告，能够根据监控信息的报警等级、报警类型、机房设备类型等情况对其进行分级的统计。(3)提供与电力，空调，环境设备有关的遥测数据或每月报告数据。(4)对所述已解析的历史数据的任何远端测定或远端测定。(5)对工作状况参数进行了曲线的解析。(6)对所述的系统运行记录进行输出报告。在图5.6中显示了一个查询统计报告的接口。图5.6查询统计报表界面其关键代码如下：importrandomimportthreadingimporttimeimportsqlite3#创建数据库连接conn=sqlite3.connect('environment_data.db')c=conn.cursor()#创建数据表c.execute('''CREATETABLEIFNOTEXISTSenvironment(idINTEGERPRIMARYKEYAUTOINCREMENT,temperatureREAL,humidityREAL,air_qualityREAL,timestampTIMESTAMPDEFAULTCURRENT_TIMESTAMP)''')mit()#定义全局变量，用于保存环境数据globaltemperatureglobalhumidityglobalair_quality#环境数据采集线程defdata_collection():globaltemperatureglobalhumidityglobalair_qualitywhileTrue:#模拟采集温度、湿度和空气质量数据temperature=random.randint(20,30)humidity=random.randint(40,60)air_quality=random.randint(0,100)#将环境数据插入数据库c.execute("INSERTINTOenvironment(temperature,humidity,air_quality)VALUES(?,?,?)",(temperature,humidity,air_quality))mit()#采集数据间隔为5秒time.sleep(5)#启动环境数据采集线程collection_thread=threading.Thread(target=data_collection)collection_thread.start()#统计功能defdata_statistics():whileTrue:#查询数据库中的环境数据c.execute("SELECTCOUNT(*)FROMenvironment")total_records=c.fetchone()[0]c.execute("SELECTAVG(temperature)FROMenvironment")average_temperature=c.fetchone()[0]c.execute("SELECTAVG(humidity)FROMenvironment")average_humidity=c.fetchone()[0]c.execute("SELECTAVG(air_quality)FROMenvironment")average_air_quality=c.fetchone()[0]#显示统计结果print(f'TotalRecords:{total_records}')print(f'AverageTemperature:{average_temperature}°C')print(f'AverageHumidity:{average_humidity}%')print(f'AverageAirQuality:{average_air_quality}')print('')#统计间隔为10秒time.sleep(10)#启动统计功能线程statistics_thread=threading.Thread(target=data_statistics)statistics_thread.start()#主程序defmain():whileTrue:#判断环境数据是否获取成功iftemperatureisnotNoneandhumidityisnotNoneandair_qualityisnotNone:#显示环境数据print(f'Temperature:{temperature}°C')print(f'Humidity:{humidity}%')print(f'AirQuality:{air_quality}')print('')else:print('Failedtocollectenvironmentdata.')#按下'q'键退出程序ifinput("Press'q'toquit:")=='q':breakif__name__=='__main__':main()5.5配置管理功能实现计算机机房监测系统利用组态功能实现了各个数据的实时性，并对某些组态参数进行了调整，以达到最优的工作状态。在配置功能中，它的具体内容是：对机房监控对象的各种参数进行配置，以及对系统自身的增加、修改和删除等操作进行管理，并且还具备了支持数据互导、维护和恢复的功能。各个层级的监测体系的有关组态都要维持组态信息的连贯性。在设定了被监视目标的参数后，由监视目标进行修改，并利用特殊的事件通告功能将该参数告知给管理人员。配置管理界面如图5.7所示。图5.7配置管理界面其关键代码如下：importsqlite3#创建数据库连接conn=sqlite3.connect('environment_data.db')c=conn.cursor()#创建数据表c.execute('''CREATETABLEIFNOTEXISTSconfiguration(idINTEGERPRIMARYKEYAUTOINCREMENT,parameterTEXT,valueTEXT)''')mit()#获取配置defget_configuration(parameter):#查询数据库获取配置c.execute("SELECTvalueFROMconfigurationWHEREparameter=?",(parameter,))result=c.fetchone()returnresult[0]ifresultelseNone#更新配置defupdate_configuration(parameter,value):#更新配置至数据库c.execute("SELECTidFROMconfigurationWHEREparameter=?",(parameter,))result=c.fetchone()ifresult:c.execute("UPDATEconfigurationSETvalue=?WHEREid=?",(value,result[0]))else:c.execute("INSERTINTOconfiguration(parameter,value)VALUES(?,?)",(parameter,value))mit()#删除配置defdelete_configuration(parameter):#从数据库中删除配置c.execute("DELETEFROMconfigurationWHEREparameter=?",(parameter,))mit()#主程序defmain():whileTrue:print("ConfigurationMenu")print("1.GetConfiguration")print("2.UpdateConfiguration")print("3.DeleteConfiguration")print("")choice=input("Enteryourchoice:")ifchoice=="1":parameter=input("Enterparameter:")value=get_configuration(parameter)ifvalue:print(f'{parameter}:{value}')else:print(f'Configuration"{parameter}"notfound.')elifchoice=="2":parameter=input("Enterparameter:")value=input("Entervalue:")update_configuration(parameter,value)print("Configurationupdatedsuccessfully.")elifchoice=="3":parameter=input("Enterparameter:")delete_configuration(parameter)print("Configurationdeletedsuccessfully.")else:print("Invalidchoice.Pleasetryagain.")print("")continue_option=input("Continue?(y/n):")ifcontinue_option.lower()!="y":breakif__name__=='__main__':main()5.6远程视频监控功能实现远程视频监控的功能，主要包含了对现场和远程的监测以及对现场的监测。(1)实现了一个实时的图象监控功能实时影像监视能够将多个影像（6/4/8/12/16等）的影像同时呈现，以便在机房的环境中监视即时影像信息。该监控终端能够轮流对多个通道的实时影像信息进行监测，该监测接口如图5.9所示。图5.9实时图像监控界面（2）本地及远程控制功能实现本地和远程控制功能的实现，主要是利用局域网和浏览器端两种方式，可以对远程监控站的机房环境监控设备进行远程监视，也可以按照预先设定的软件来设置联动策略，对远端机房环境监测站点的报警触发，并进行一系列的控制程序。自动复位功能，指的是对远程的机房环境监测站点受控的前端视频监控设备，进行自动的复位，从而可以防止由于监控设备突然出现故障而造成的机房环境监测的失败。远程视频监控功能实现的代码如下：importcv2importthreading#定义全局变量，用于保存视频流globalframe#初始化摄像头cap=cv2.VideoCapture(0)#视频采集线程defvideo_capture():globalframewhileTrue:ret,frame=cap.read()#启动视频采集线程capture_thread=threading.Thread(target=video_capture)capture_thread.start()#主程序defmain():whileTrue:#判断视频流是否获取成功ifframeisnotNone:#显示视频流cv2.imshow('VideoStream',frame)else:print('Failedtocapturevideostream.')#按下'q'键退出程序ifcv2.waitKey(1)&0xFF==ord('q'):break#关闭摄像头和视频窗口cap.release()cv2.destroyAllWindows()if__name__=='__main__':main()

6系统测试软件测试指的是应用程序开发到了后期，为了对程序系统的质量进行严格控制，对真实的系统运行环境进行各项测试的过程，具体内容有：黑盒测试、回归测试、安全性测试、压力测试。在对一个应用软件进行测试时，必须建立一个测试用例列表，并对测试结果进行分析。6.1测试目的在一定的系统运行环境之下，利用市场上较为常见的软件测试工具，或是其他辅助的测试软件，按照软件测试工程师事先制定的测试流程和系统测试用例，有计划、有步骤地对开发出的应用程序软件产品展开有目标的系统压力测试、负载测试、回归测试和黑盒测试等工作。此外，为了获得较好的测试结果，在特定的条件下，为了获得较好的测试结果，还必须针对特定的测试要求，编制相应的测试程式。以下是对本论文所研制的机房环境监测系统进行测试时所要达到的测试目的的说明。(1)在进行计算机环境监测系统的检测时，应该按照事先设定好的检测案例，一个一个地检测每一个检测系统的各个功能。关注于确认该体系中的每一个模组的能力，以符合该体系用户的真实工作需要。(2)在对机房环境监测系统的业务过程操作符合高校机房管理规定的情况下，要对该系统的功能模块的过程进行检验，以保证该过程的正常运行，保证该过程的稳定性。本文将从以下三个角度对机房环境监测系统的检测方法作一具体说明：(1)功能接口试验机房环境监测系统的网页测试，主要是在进行系统登陆时，对能否正常进入系统首页进行检测，保证网页上的所有连接都可以根据指定的提示，顺利地连接到对应的网页，这就充分说明了软件系统的可靠性和合理性。(2)对内容的检验机房环境监测系统不是一个独立的软件系统，其主要是对机房环境实际的视频监控数据信息进行处理，是机房管理人员进行机房管理的信息化和数字化工具。内容测试主要是指系统管理员对提交的有关测试信息进行检查，并对监控视频数据进行验证，通过软件系统检测，可以判断出在系统正常运行时，是否还能正常使用。由本论文所开发的机房环境监测系统，对每一个模块都展开了对应的检测，这就充分保障了软件系统的可靠性和稳定性。(3)数据库检验本论文所研制的机房的环境监测系统，能够基本保证机房的正常运行；该系统有效地改善了机房的管理与维护工作的操作平台的稳定性。在计算机辅助设计中，只要选择合适的技术手段，对计算机辅助设计有很大的帮助。对数据库的检测，包括两个部分：一是对数据的分析，二是对数据的检测。有效地进行性能测试可以保证功能的同步性。机房环境监测系统借助性能策略，在相应的情况下，模拟客户给软件系统带来的压力，在不同负荷和配置下对软件系统进行测试，看看其能否达到预期目的。6.2测试环境在对高校机房环境监测系统进行测试时，本节尽可能的试图模拟系统运行时，系统用户真实的机房监测环境来进行测试，可以将机房环境监测系统部署到用户的应用服务器上进行相应的测试，并在测试中找到系统中存在的问题。在这一部分中，在图6.1中显示了一个机房环境监测系统的检测环境的体系结构的拓扑结构。图6.1测试环境系统架构拓扑图6.3系统功能测试对一个软件进行功能性的测试，一般叫做「黑盒测试」。它的目的就是为了验证软件的性能，从而使软件的性能满足要求。首先，我们采用了一个单元测试案例，以对应的方式来测试各个系统功能。完成了对网络设备管理系统各个模块的功能的测试，然后对系统的其它功能模块以及系统的整体功能进行了测试。通过一组测试用例，对各功能模块进行综合测试，并在保证实验结果的正确性的基础上，对实验结果进行验证。此外，当数据输入出现了问题时，对系统的数据输出进行了检测，并在使用者无意中进行了一次错误的操作后，对系统进行了检测，并对该检测结果进行了检测。在此基础上，对本系统的每一个功能模块都要进行全面的检测，也就是对本系统的整体运行过程进行检测。系统测试环境如表6.1、表6.2所示。

表6.1系统测试的软硬件环境名称/1型英特尔(Intel)酷睿四核i5-65001151接口盒装CPU处内存8GB或者更大500GB或者1T英特尔(Intel)Extreme系列酷睿六核i7-6800K2011-V3接口盒装CPU处理器内存16GB或者32GB1T或者2T名称/类型表6.2网络测试环境表资源名称/类型测试数据库服务器58测试网络或子网学校校园网测试客户端测试PC22测试包括特殊的配置需求JDK7.0,或者更高版本在对机房环境监测系统各功能模块进行测试时，发现如下现象：(1)在数据库的操作中，会产生一些不正常的状况：例如，在一个时间段里，如果有太多的数据通信，也就是，在一个时间段里，系统服务器会收到很多的机房的视频监控数据信息，会导致系统数据库不能及时地接受并对这些不正常的视频监控数据信息进行处理，从而导致了前端服务器的操作产生不正常状况。而且，还会导致后台的数据不能被读取。为防止以上情形发生，并对监视视频信息的处理指示作出反应，中介应用服务层将持续试图恢复与背景数据库的联系。(2)在系统正常运转的时候，有可能会发生一些特殊的业务，比如：在网络不顺畅的时候，如果前面的程序没有任何问题，那么在经过一段时间的停机之后，将会有一个特殊的功能，那就是在这个过程中，会有一段时间，这个时候，系统会在一段时间内，在这个时间点上，会有一个额外的功能，这个功能可以用来维护。如果同时运行的前端数据处理量较大，就会造成系统硬件资源抢夺，而且会增加彼此竞争用的几率，从而对系统运行的操作稳定性产生不利的影响。经过深入的调查和分析，本文提出了一套针对以上问题的对策：①当数据库在运行的时候，如果遇到了一些不正常的事情，要及时地对数据库中的数据进行了备份，并且对其中的一些错误进行了分析，并且要及时地对这些错误进行处理，并且要及时地进行重新启动。从及时恢复的角度来看，该系统是否能够运行良好；其次，必须立刻断开对监控设备造成影响的程序，停止与数据库的链接，并且开启中层的应用程序。②在对系统操作的时候，有可能会遇到应用业务层所提出的异常业务，在此期间，可以使用备用的系统数据库来保持系统的正常操作，可以迅速地对暂时存在的系统操作问题进行分析和解决，也可以在一定程度上解决因为数据量太大而导致的设备被占用的问题，从而避免了停机，在需要的时候，可以重新开始目前的系统，并自动地记录下系统的操作记录，并且给系统管理员发送一个问题的解决方案。6.4测试结果分析测试情况如表6.3所示，该测试分别在2023-3-14、2023-3-28、2023-4-9进行了测试，其测试数据见表6.3显示。

表6.3测试情况汇总表序号第一次第二次第三次执行日期2023-3-142023-3-282023-4-9用户数(人)487695执行时间(HH:MM:SS)20minutesand1121minutesand2223minutesand24secondssecondsseconds服务器平均CPU利用率%35.7335.79334.689服务器平均可用内存(M)3526.1823679.2393489.792服务器内存利用情况内存利用率较稳定内存利用率良好内存利用率正常系统是否报错或出现异常无无无系统平均响应时间(S)第一次第二次第三次Respnsetimepsjn2.3653.7355.218Responsetimepsxinjian1.2371.5411.942Responsetimepsbaocun1.8252.4863.245R