局域網(wǎng)用程控交換機電源的網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)設計

程控交換機電源網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的應用研究越來越被該領域的人們所關注。目前，常用的電源監(jiān)控系統(tǒng)一般是大型監(jiān)控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)采用2Mbit/s口傳輸信息，對傳輸線路要求高，占用光纜資源，由于對程控交換機電源采取全方位監(jiān)控，信號采集量非常大，其結構復雜，投入成本高，對工作人員的技術水平要求也很高，適用于大容量機房，不適用于眾多的農村小容量機房的電源監(jiān)控。本文是在研究大型程控交換機電源監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上，提出了一種新型的適合于小容量機房的程控交換機電源網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)。

系統(tǒng)硬件電路設計
監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場監(jiān)控器、傳輸網(wǎng)絡和中心監(jiān)控器組成。現(xiàn)場監(jiān)控器具有信號采集、判斷、發(fā)送、告警、接收控制等功能；中心監(jiān)控器是系統(tǒng)的控制中心；傳輸網(wǎng)絡利用電信網(wǎng)的線路和交換設備。

圖1 現(xiàn)場監(jiān)控器組成原理示意圖

現(xiàn)場監(jiān)控器是本文中通信電源網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)中最重要、最基本的組成單元，每個被監(jiān)控機房中須放置一臺?，F(xiàn)場監(jiān)控器由單片機控制系統(tǒng)和各種傳感器及控制部件組成，所有被監(jiān)控對象的運行參數(shù)和運行狀態(tài)都由現(xiàn)場監(jiān)控器來監(jiān)測、記錄、判斷和告警。現(xiàn)場監(jiān)控器的告警是靠電話線傳輸?shù)?，它能夠主動撥號，向監(jiān)控中心傳遞告警信息，也能夠向責任人撥打電話，進行語音告警。因此，現(xiàn)場監(jiān)控器也能夠獨立工作，不依賴中心監(jiān)控器。現(xiàn)場監(jiān)控器的組成原理框圖如圖1所示?，F(xiàn)場監(jiān)控器是一個單片機控制系統(tǒng)，它由DC/DC電源模塊、撥號及DTMF收發(fā)碼電路、語音電路、通用采集器、控制電路等組成。

監(jiān)控系統(tǒng)的中心監(jiān)控器與各現(xiàn)場監(jiān)控器之間的傳輸網(wǎng)絡，是利用現(xiàn)有的電信電話網(wǎng)，通過撥號方式實現(xiàn)連接的。系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖

中心監(jiān)控器由主機、顯示器、音箱鍵盤、鼠標、打印機、接口電路等部分組成，中心監(jiān)控器的功能是：接收現(xiàn)場監(jiān)控器的告警信息，形成屏幕顯示、聲音告警、存儲故障信息；向現(xiàn)場監(jiān)控器發(fā)送控制信息；設置現(xiàn)場監(jiān)控器的參數(shù)；查看現(xiàn)場電源參數(shù)，同時還具有對歷史故障進行查詢、統(tǒng)計、打印、報表等管理功能。
1 單片機系統(tǒng)設計

圖3 單片機系統(tǒng)原理圖

現(xiàn)場監(jiān)控器采用MCS51系列單片機控制，單片機系統(tǒng)原理框圖如圖3所示。CPU芯片采用8032單片機，外圍擴展電路采用74HC373作為地址鎖存，程序芯片采用27C256，外部存儲器采用62256。用74HC138譯碼器作為地址譯碼，分別選通1片74LS374和兩片8255，74LS374作為控制指示燈輸出。8255（1）作為模擬量輸入控制，8255（2）作為開關量輸入、輸出控制。

2 交直流電流的采集
交直流電流的采集，首先要分別經(jīng)過交直流互感器把電流信號轉換為0～5V的直流電壓信號，然后經(jīng)過電壓變換，轉換為符合A/D轉換器（AD574A）所要求的電壓信號（0～10V），其電路原理框圖如圖4所示。

圖4 交直流電流采集的電路原理圖

3 數(shù)字信號的采集電路
數(shù)字信號的采集首先是由各種傳感器如：煙感探測器、紅外探測器、水浸探測器等，把被測物理量變成開關量電信號，然后進行隔離和電平轉換，輸出給8255A，再由單片機讀取，其電路原理圖如圖5所示。

圖5 數(shù)字信號采集電路原理圖

系統(tǒng)軟件設計
系統(tǒng)軟件主要包括中心監(jiān)控器軟件設計和現(xiàn)場監(jiān)控器單片機軟件設計兩大部分。
中心監(jiān)控器主機軟件采用Delphi編程，在Windows98、2000、XP、NT操作系統(tǒng)下運行，程序采用模塊化設計，運用了動態(tài)鏈接庫編程，串口通信采用多線程（串口中斷），數(shù)據(jù)庫采用SQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

中心監(jiān)控器接口電路的軟件功能主要完成和中心監(jiān)控器微機通信的過程。中心監(jiān)控器接口電路和微機之間通過RS232接口通信。如果有現(xiàn)場監(jiān)控器告警，則接口電路向微機發(fā)送告警信息；如果中心監(jiān)控器向現(xiàn)場監(jiān)控器發(fā)送命令，則接口電路接收微機的命令信息；如果以上兩種情況都沒有發(fā)生，則接口電路向微機發(fā)送握手信息。接口電路RS232串行口接收和發(fā)送信息程序框圖見圖6所示。

圖6 串口通信程序框圖

現(xiàn)場監(jiān)控器軟件是由MCS51匯編語言編寫而成，它由初始化程序和中斷服務程序組成。在初始化程序中將定時器T0定義為6.25ms中斷，也就是每隔6.25ms執(zhí)行一次中斷服務程序，將所有的操作都放在中斷服務程序里，主程序初始化完成以后不做任何實際操作。定時器T0的中斷服務程序主要包含如下子程序：指示燈計時子程序、信號采集子程序、故障判斷子程序、故障告警子程序、控制功能子程序、參數(shù)設置子程序、參數(shù)讀取子程序、主動監(jiān)測子程序、自動巡測子程序。

系統(tǒng)可靠性設計
在電源運行的實際現(xiàn)場環(huán)境中，經(jīng)常會有電源波動、沖擊、電磁等各種干擾，為了保證單片機程序不出現(xiàn)“死機”情況，在設計單片機系統(tǒng)時，采用了自動復位電路，其電路原理如圖7所示。該電路中DS1232即“看門狗”，它能保證在程序不運行時自動給CPU（8032）復位，使單片機從新開始運行。圖中S1為手動復位按鈕。

圖7 自動復位電路原理圖

為了檢測系統(tǒng)的各項功能，在實驗室模擬現(xiàn)場實際環(huán)境，對集中監(jiān)測功能、參數(shù)設定功能、參數(shù)讀取功能、自動測試功能、查詢統(tǒng)計功能、分散通知功能等各項功能進行試驗，結果說明系統(tǒng)設計的各項功能都能實現(xiàn)。另外還做了極端情況試驗，例如，10臺現(xiàn)場監(jiān)控器同時告警時，系統(tǒng)能保證各告警信息依次傳到監(jiān)控中心，信息不丟失；兩臺現(xiàn)場監(jiān)控器不斷告警12小時以上，系統(tǒng)正常工作；告警信息庫達到了2萬條告警信息時，系統(tǒng)仍正常工作，查詢時間在30秒以內。

結束語
該系統(tǒng)可靠性高、方便實用、成本低廉，每個監(jiān)控點（機房）綜合成本在8千元左右，而大型監(jiān)控系統(tǒng)則需10萬元左右，由此解決了小機房電源監(jiān)控因投資太大而無法實現(xiàn)的難題。