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TWI780817B - 環境偵測模組 - Google Patents

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TWI780817B
TWI780817B TW110125907A TW110125907A TWI780817B TW I780817 B TWI780817 B TW I780817B TW 110125907 A TW110125907 A TW 110125907A TW 110125907 A TW110125907 A TW 110125907A TW I780817 B TWI780817 B TW I780817B
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environment
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TW110125907A
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陳義皓
謝正光
鐘詠迪
江政穎
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緯穎科技服務股份有限公司
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Priority to US17/486,904 priority patent/US11729937B2/en
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Abstract

一種環境偵測模組，用來鎖固一伺服器之一外殼，其包含有一感測模組，用來以一輪詢方式感測一環境狀態，以根據該環境狀態產生一感測訊號；一連接模組，用來以一第一連接狀態或一第二連接狀態將該環境偵測模組電性連接至一主機端；以及一微控制器單元，耦接於該感測模組以及該連接模組，用來根據該第一連接狀態或該第二連接狀態，確定該環境偵測模組之一電力來源，並且根據該電力來源判斷該環境偵測模組處於一第一模式或一第二模式。

Description

環境偵測模組
本發明係指一種環境偵測模組，尤指一種監測資料中心的機櫃的伺服器所處環境的環境偵測模組。
隨著5G(5th generation)時代的來臨，許多資料中心開始朝向本地化(On-Premise)發展以追求更低的傳輸延遲，即將部分資料中心移至企業內部或是以中繼機房形成邊緣運算的模式(Edge Computing)。然而，由於伺服器的運作環境並非伺服器的供應商所擁有，上述模式對於伺服器運作環境(溫度、濕度、振動)的監測或管理不易。另一方面，資料中心的硬體的系統供應商為了控管異地的系統硬體，需要確保其系統不被擅自開蓋維修或更換零件，因此，本地化系統的安全性維護不易。除此之外，針對伺服器於運送或移動時所遭遇的振動情形，現有的振動偵測方式是在出貨的木箱櫃(cabinet)貼上各式震盪感測貼紙(shock label)。然而，此做法僅能得知整體機櫃(rack)的受力狀況，而無法反應單一伺服器的狀況，也無法得知受力時的時間及強度。因此，現有技術有改進的必要。
因此，本發明實施例提供一種環境偵測模組，可監測伺服器在運行中或非運行中的狀態，以改善先前技術的缺點。
本發明實施例揭露一種環境偵測模組，用來鎖固一伺服器之一外殼，其包含有一感測模組，用來以一輪詢方式感測一環境狀態，以根據該環境狀態產生一感測訊號；一連接模組，用來以一第一連接狀態或一第二連接狀態 將該環境偵測模組電性連接至一主機端；以及一微控制器單元，耦接於該感測模組以及該連接模組，用來根據該第一連接狀態或該第二連接狀態，確定該環境偵測模組之一電力來源，並且根據該電力來源判斷該環境偵測模組處於一第一模式或一第二模式。
本發明實施例另揭露一種環境偵測模組，用來鎖固一伺服器之一外殼，其包含有一感測模組，用來以一輪詢方式感測一環境狀態，以根據該環境狀態產生一感測訊號；一連接模組，用來以一第一連接狀態或一第二連接狀態將該環境偵測模組電性連接至一主機端；以及一微控制器單元，耦接於該感測模組以及該連接模組，用來根據該第一連接狀態或該第二連接狀態，確定該環境偵測模組之一電力來源，並且根據該電力來源判斷該環境偵測模組處於一第一模式或一第二模式；其中，該微控制器單元包含一揮發性記憶體，用來於該環境偵測模組上電時將一金鑰寫入該揮發性記憶體，並且該金鑰於該環境偵測模組電未上電時消失。
10:環境偵測模組
102:感測模組
1022:重力感測器
1024:距離感測器
1026:濕度及溫度感測器
104:連接模組
106:微控制器單元
108:電源模組
200:檢測方法
202-222:步驟
300:環境監測方法
302-306,3082-3090,3102-3112:步驟
Stage_1:模式偵測階段
Stage_2:監測階段
Stage_3:記錄階段
第1圖為本發明實施例之一環境偵測模組之示意圖。
第2圖為本發明實施例之一檢測方法之示意圖。
第3圖為本發明實施例之一環境監測方法之示意圖。
請參考第1圖，第1圖為本發明實施例之一環境偵測模組10之示意圖。環境偵測模組10可用於一資料中心的機櫃中的一伺服器，用來鎖固伺服器之一外殼。例如，環境偵測模組10可以是用來鎖固伺服器的一螺絲，以鎖固伺服器的外殼，並且電性連接於伺服器的基板管理控制器(Baseboard Management Controller，BMC)以傳輸資料及電源。在另一實施例中，環境偵測模組10也可 以是其它鎖固伺服器的元件，以電性連接於伺服器的一主機端20。環境偵測模組10包含有一感測模組102、一連接模組104、一微控制器單元106及一電源模組108。感測模組102可以包含有一重力感測器1022、一距離感測器1024、一濕度及溫度感測器1026，用來以一輪詢方式感測一環境狀態，以根據環境狀態產生一感測訊號。連接模組104用來以一第一連接狀態或一第二連接狀態將環境偵測模組10電性連接至主機端20，例如連接模組104可以是不同的電路線的導通組合，以實現不同的連接狀態；或者，連接模組104可以是由不同長度的接腳所組成，以透過不同接腳的導通數量實現不同的連接狀態。微控制器單元106耦接於感測模組102以及連接模組104，用來根據第一連接狀態或第二連接狀態，決定環境偵測模組10之一電力來源，並且根據電力來源判斷環境偵測模組10處於一第一模式或一第二模式。在一實施例中，感測訊號可以是感測器所感測到的數值或資料，而第一模式可以是一上線模式，第二模式可以是一離線模式。也就是說，當環境偵測模組10處於第一模式(即上線模式)時，環境偵測模組10電性連接於主機端20，並且由主機端20提供電力來源；當環境偵測模組10處於第二模式(即離線模式)時，環境偵測模組10是由電源模組108提供電力來源，其中電源模組108可以是微控制器單元106之一實時時鐘(Real-time clock，RTC)電路或環境偵測模組10之一獨立電池電路，以作為環境偵測模組10之第二模式(即離線模式)的電力來源。如此一來，本發明實施例的環境偵測模組10可用來監測所應用的伺服器的運行過程與非運行過程(例如運作時的上線監測)的狀態。
詳細而言，感測模組102的重力感測器1022可用來感測環境偵測模組10之一重力變化，並且於環境偵測模組10經歷一振動事件時，根據振動事件觸發微控制器單元106將關於振動事件之數據儲存於微控制器單元106之一非揮發性記憶體；感測模組102的距離感測器1024用來感測伺服器與周遭物件之距離； 感測模組102的濕度及溫度感測器1026用來感測伺服器所處之一環境濕度及一溫度。
具體而言，在環境偵測模組102的第一模式(上線模式)時，感測模組102的重力感測器1022、距離感測器1024、濕度及溫度感測器1026以及微控制器單元106皆會被啟動以進行實時監測，如此一來，微控制器單元106可用來讀取或接收感測模組102的每一感測器的數據，並且檢查每一感測器的數據是否異常。當任一感測器的數值異常時(例如，感測器所感測的一數值高於預先設定的一預設值時)，微控制器單元106發出關於異常數值的警示訊號至主機端20，並且將關於該異常數值的數據、當下時間等資料寫入微控制器單元106之非揮發性記憶體，使得主機端20可自非揮發性記憶體讀取相關資料。也就是說，在第一模式(上線模式)下，感測模組102的重力感測器1022、距離感測器1024、濕度及溫度感測器1026皆被開啟以偵測伺服器的環境狀態。在一例中，當濕度及溫度感測器1026感測到環境偵測模組102所在的環境狀態的溫度高於攝氏40度，並且微控制器單元106讀取到該數據時，微控制器單元106發出警示訊號至主機端20，並且將關於該異常數值的數據、當下時間等資料寫入微控制器單元106之非揮發性記憶體。
另一方面，當環境偵測模組10處於第二模式時(離線模式)，環境偵測模組10由電源模組108提供電力來源。此時，環境偵測模組10可用來監測裝載伺服器的機櫃在運輸過程中的狀態，例如傾斜、衝擊或振動等事件。具體而言，考量在第二模式(離線模式)時的功耗問題，在第二模式(離線模式)下，環境偵測模組10僅開啟重力感測器1022，因此當重力感測器1022偵測到的重力狀態異常時，重力感測器1022觸發微控制器單元106將相關於伺服器之加速度數據記錄並儲存於該非揮發性記憶體，並且於微控制器單元106完成寫入相關於伺服器之加速度數據時，由微控制器單元106重設重力感測器1022，並且關閉微控 制器單元106。值得注意的是，在第二模式(離線模式)時，微控制單元106是在被重力感測器1022觸發時才開啟，並且於微控制器單元106完成寫入相關於伺服器之加速度數據後即被關閉，以降低環境偵測模組10的功耗。在此情形下，本發明實施例的環境偵測模組10的第二模式(離線模式)可維持一至兩年的偵測時間。
由於本發明實施例的環境偵測模組10整合於伺服器的機殼螺絲時，是將螺絲鎖入伺服器的外蓋，以電性連接主機端20。在此情形下，本發明實施例的環境偵測模組10的連接模組104可以第一連接狀態電性連接主機端20，此時，環境偵測模組10是由主機端20提供電力來源(即主機端20的基板管理控制器BMC可提供環境偵測模組10電力來源)，進而對環境偵測模組10進行功能測試。值得注意的是，此時環境偵測模組10中的電源模組108並未作動。
另一方面，當連接模組104以第二連接狀態電性連接主機端20時，環境偵測模組10是由電源模組108提供電力來源。在一實施例中，微控制器單元106可另外包含一揮發性記憶體，以於連接模組104以第二連接狀態電性連接主機端20時，由微控制器單元106將一組金鑰寫入一揮發性記憶體，其中金鑰可以是一就地部署(on premise)金鑰。為了避免遭人開啟伺服器的外殼，被寫入至揮發性記憶體的金鑰於環境偵測模組10未上電時消失，因此，當伺服器的主機端20驗證金鑰失敗時，則可知道伺服器遭人開啟過。在一例中，上述金鑰為伺服器的供應商所有，因此當欲對伺服器進行開蓋(chassis intrusion)作業時，即可以本發明實施例的環境偵測模組10的就地部署金鑰保護應用的伺服器的硬體安全。
關於連接模組104與主機端20的第一連接狀態與第二連接狀態可以是不同的電路線的導通組合，以實現不同的連接狀態。此外，在實際應用時，當環境偵測模組10為螺絲時，第一連接狀態與第二連接狀態可以是將螺絲鎖入 伺服器的外殼的不同位置時的不同連接狀態。在一實施例中，連接模組104可以經由一第一電路線及一第二電路線連接至主機端20的基板管理控制器BMC，當螺絲(即環境偵測模組10)被鎖入至一第一位置時，僅有第一電路線被導通，此時連接模組104與主機端20之間為第一連接狀態；當螺絲(即環境偵測模組10)進一步被鎖入至一第二位置時，第一電路線與第二電路線皆被導通，此時連接模組104與主機端20之間為第二連接狀態。在另一實施例中，連接模組104可以是由不同長度的接腳所組成，以透過不同接腳的導通數量實現不同的連接狀態。如此一來，本發明實施例的環境偵測模組10即可根據與主機端20的連接狀態，執行不同的監測措施。
關於環境偵測模組10的檢測方式可以歸納為一檢測方法200，如第2圖所示。檢測方法200包含下列步驟：步驟202：開始；步驟204：環境偵測模組10以第一連接狀態與主機端20連接；步驟206：主機端20提供環境偵測模組10電力來源；步驟208：對環境偵測模組10進行功能測試，若通過，執行步驟212，若不通過，執行步驟210；步驟210：供應商執行檢測；步驟212：環境偵測模組10以第二連接狀態與主機端20連接；步驟214：電源模組108提供環境偵測模組10電力來源；步驟216：將就地部署金鑰寫入微控制器單元106之揮發性記憶體；步驟218：對主機端20執行一交流電源循環(AC cycle)；步驟220：確認就地部署金鑰，若通過，執行步驟222，若不通過，執行步驟210；步驟222：執行出貨。
本發明實施例的環境偵測模組10可根據檢測方法200，於執行出貨之前將就地部署金鑰寫入於環境偵測模組10的，並且執行功能測試，以確保出貨前的伺服器能夠正常運作。
另一方面，環境偵測模組10的一運作過程可以被歸納為一環境監測方法300，如第3圖所示。環境監測方法300可分為一模式偵測階段Stage_1、一監測階段Stage_2及一記錄階段Stage_3，並且環境監測方法300包含有下列步驟：步驟302：開始；步驟304：環境偵測模組10上電；步驟306：偵測環境偵測模組10與主機端20之連接模式，若為第一模式，則進入步驟3082；若為第二模式，則進入步驟3102；步驟3082：由主機端20提供環境偵測模組電力來源；步驟3084：開啟感測模組102的所有感測器；步驟3086：微控制器單元106監測感測模組102的任何感測器是否感測到異常事件，若有，執行步驟3088；若無，執行步驟3086；步驟3088：微控制器單元106記錄關於異常事件之資料；步驟3090：環境偵測模組10發出警示訊號至主機端20；步驟3102：由電源模組108提供環境偵測模組10電力來源；步驟3104：開啟感測模組102之重力感測器1022；步驟3106：重力感測器1022監測是否感測到異常事件，若有，執行步驟3108；若無，執行步驟3106；步驟3108：開啟微控制器單元106；步驟3110：微控制器單元106記錄關於異常事件之資料；步驟3112：關閉微控制器單元106。
本發明實施例的環境偵測模組10可根據環境監測方法300，於模式偵 測階段Stage_1時，環境偵測模組10可根據連接模組104的一接腳的一致能訊號判斷其電力來源，舉例而言，當偵測到接腳的致能訊號為1時，即環境偵測模組10為處於第一模式(上線模式)，進入步驟3082；相反地，當偵測到接腳的致能訊號為0時，即環境偵測模組10為處於第二模式(離線模式)，因此進入步驟3102。接著，環境偵測模組10於第一模式(上線模式)中開啟感測模組102的所有的感測器(即步驟3084)，而環境偵測模組10於第二模式(離線模式)中開啟感測模組102的重力感測器1022(即步驟3104)。
在監測階段Stage_2中，當環境偵測模組10於第一模式(上線模式)時，由微控制器單元106監測感測模組102的任何感測器是否感測到異常事件(步驟3086)，並且於監測到異常事件時，由微控制器單元106記錄關於異常事件之資料(步驟3088)，並且發出警示訊號至主機端20(步驟3090)。
相較之下，當環境偵測模組10於第二模式(離線模式)時，由重力感測器1022監測是否感測到異常事件(步驟3106)，以於監測到異常事件時，開啟微控制器單元106(步驟3108)，並且微控制器單元106記錄關於異常事件之資料(步驟3110)，並且於微控制器單元106記錄完成關於異常事件之資料後，關閉微控制器單元106(步驟3112)，以降低環境偵測模組10的功耗。
值得注意的是，當環境偵測模組10處於第一模式(上線模式)時可用於系統開蓋偵測(Chassis Intrusion Detection)，以防止伺服器於異地被開蓋維修或更換零件，進而確保伺服器的安全性。當環境偵測模組10處於第二模式(離線模式)時可用於運送振動偵測，以重力感測器1022感測運送過程中是否遭遇傾斜、撞擊或振動等。
綜上所述，本發明實施例提供一種環境偵測模組，並且整合於鎖固伺服器的機殼的螺絲，以有效地監測環境參數，並且結合開蓋偵測，保護硬體的系統安全。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10:環境偵測模組
102:感測模組
1022:重力感測器
1024:距離感測器
1026:濕度及溫度感測器
104:連接模組
106:微控制器單元
108:電源模組

Claims (20)

  1. 一種環境偵測模組，使用一螺絲用來鎖固一伺服器之一外殼，其包含有：一感測模組，用來以一輪詢方式感測一環境狀態，以根據該環境狀態產生一感測訊號；一連接模組，用來以一第一連接狀態或一第二連接狀態將該環境偵測模組電性連接至一主機端；以及一微控制器單元，耦接於該感測模組以及該連接模組，用來根據該第一連接狀態或該第二連接狀態，確定該環境偵測模組之一電力來源，並且根據該電力來源判斷該環境偵測模組處於一第一模式或一第二模式。
  2. 如請求項1所述之環境偵測模組，其中該感測模組包含有：一重力感測器，用來於感測該環境偵測模組之一重力變化；一距離感測器，用來感測該伺服器與周遭物件之距離；以及一濕度及溫度感測器，用來感測該伺服器所處之一環境濕度及一溫度。
  3. 如請求項2所述之環境偵測模組，其中當該環境偵測模組處於該第一模式時，由該主機端之提供該環境偵測模組一電力來源。
  4. 如請求項3所述之環境偵測模組，其中當該環境偵測模組處於該第一模式時，該感測模組之該重力感測器、該距離感測器及該濕度及溫度感測器皆被開啟以感測該環境偵測模組之該環境狀態，以於該環境狀態異常時，該微控制器單元將對應的數據資料記錄並儲存於該微控制器單元之一非揮發性記憶體。
  5. 如請求項2所述之環境偵測模組，其另包含：一電源模組，用來於該環境偵測模組處於該第二模式時，提供該環境偵測模組一電力來源。
  6. 如請求項5所述之環境偵測模組，其中該電源模組是該微控制器單元之一實時時鐘(Real-time clock，RTC)電路或該環境偵測模組之一獨立電池電路。
  7. 如請求項5所述之環境偵測模組，其中當該環境偵測模組處於該第二模式時，僅開啟該感測模組之該重力感測器，以於該環境狀態異常時，該重力感測器觸發該微控制器單元，將相關於該伺服器之加速度數據記錄並儲存於該微控制器單元之一非揮發性記憶體。
  8. 如請求項7所述之環境偵測模組，其中當該微控制器單元完成寫入相關於該伺服器之加速度數據時，該微控制器單元重設該重力感測器。
  9. 如請求項5所述之環境偵測模組，其中當該連接模組以該第一連接狀態電性連接該主機端時，該環境偵測模組是由該主機端提供一電力來源；當該連接模組以該第二連接狀態電性連接該主機端時，該環境偵測模組是由該電源模組提供該電力來源。
  10. 如請求項1述之環境偵測模組，其中該連接模組與該主機端電性連接之該第一連接狀態與該第二連接狀態之一導通電路線之一數量不同。
  11. 一種環境偵測模組，使用一螺絲用來鎖固一伺服器之一外殼，其包含有：一感測模組，用來以一輪詢方式感測一環境狀態，以根據該環境狀態產生一感測訊號；一連接模組，用來以一第一連接狀態或一第二連接狀態將該環境偵測模組電性連接至一主機端；以及一微控制器單元，耦接於該感測模組以及該連接模組，用來根據該第一連接狀態或該第二連接狀態，確定該環境偵測模組之一電力來源，並且根據該電力來源判斷該環境偵測模組處於一第一模式或一第二模式； 其中，該微控制器單元包含一揮發性記憶體，用來於該環境偵測模組上電時將一金鑰寫入該揮發性記憶體，並且該金鑰於該環境偵測模組電未上電時消失。
  12. 如請求項11所述之環境偵測模組，其中該感測模組包含有：一重力感測器，用來感測該環境偵測模組之一重力變化；一距離感測器，用來於該環境偵測模組處於該第一模式時，感測該伺服器與周遭物件之距離；以及一濕度及溫度感測器，用來於該環境偵測模組處於該第一模式時，感測該伺服器所處之一環境濕度及一溫度。
  13. 如請求項12所述之環境偵測模組，其中當該環境偵測模組處於該第一模式時，由該主機端之提供該環境偵測模組一電力來源。
  14. 如請求項13所述之環境偵測模組，其中當該環境偵測模組處於該第一模式時，該感測模組之該重力感測器、該距離感測器及該濕度及溫度感測器皆被開啟以感測該環境偵測模組之該環境狀態，以於該環境狀態異常時，該微控制器單元將對應的數據資料記錄並儲存於該微控制器單元之一非揮發性記憶體。
  15. 如請求項12所述之環境偵測模組，其另包含：一電源模組，用來於該環境偵測模組處於該第二模式時，提供該環境偵測模組一電力來源。
  16. 如請求項15所述之環境偵測模組，其中該電源模組是該微控制器單元之一實時時鐘(Real-time clock，RTC)電路或該環境偵測模組之一獨立電池電路。
  17. 如請求項15所述之環境偵測模組，其中當該環境偵測模組處於該第二模式時，僅開啟該感測模組之該重力感測器，以於該環境狀態異常時， 該重力感測器觸發該微控制器單元，將相關於該伺服器之加速度數據記錄並儲存於該微控制器單元之一非揮發性記憶體。
  18. 如請求項17所述之環境偵測模組，其中當該微控制器單元完成寫入相關於該伺服器之加速度數據時，該微控制器單元重設該重力感測器。
  19. 如請求項15所述之環境偵測模組，其中當該連接模組以該第一連接狀態電性連接該主機端時，該環境偵測模組是由該主機端提供一電力來源；當該連接模組以該第二連接狀態電性連接該主機端時，該環境偵測模組是由該電源模組提供該電力來源。
  20. 如請求項11述之環境偵測模組，其中該連接模組與該主機端電性連接之該第一連接狀態與該第二連接狀態之一導通電路線之一數量不同。
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