基于Modem的通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

　　隨著通信網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，通信電源集中供電逐步向分散供電轉(zhuǎn)變。而另一方面，從減員增效的角度出發(fā)，又要求通信局(站)實(shí)現(xiàn)少人、無人職守。在這種形勢下，要對(duì)大規(guī)模的通信網(wǎng)提供安全可靠的供電，保證通信不問斷，必須對(duì)電源設(shè)備進(jìn)行更加科學(xué)化、規(guī)范化的管理。通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)提供了一個(gè)有效的手段。

　　通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的目的在于對(duì)分散的各個(gè)局(站)的高、低壓配電設(shè)備、開關(guān)電源、UPS等眾多通信電源設(shè)備以及機(jī)房供電、空調(diào)、環(huán)境進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)人工方式無法實(shí)現(xiàn)的24小時(shí)不問斷自動(dòng)巡視，發(fā)生故障自動(dòng)告警，值班人員在監(jiān)控中心就能實(shí)時(shí)查看電源設(shè)備的運(yùn)行情況，從而使電源維護(hù)從被動(dòng)的、分散的人工輪巡維護(hù)方式改變?yōu)榧斜O(jiān)控、集中維護(hù)、集中管理，減輕維護(hù)強(qiáng)度，提高維護(hù)質(zhì)量。

　　1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案

　　通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)分為二級(jí)結(jié)構(gòu)，由監(jiān)控前臺(tái)(監(jiān)控站)及后臺(tái)(監(jiān)控中心)組成，通過PSTN(公共電話交換網(wǎng))傳輸信息，如圖1所示。監(jiān)控前臺(tái)具有監(jiān)控各通信電源及各環(huán)境量的功能，并將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳至后臺(tái)。監(jiān)控中心是多個(gè)前臺(tái)的集中操作維護(hù)中心，由監(jiān)控主機(jī)硬件及監(jiān)控軟件組成。

　　監(jiān)控中心需要配置兩個(gè)調(diào)制解調(diào)器(Modem)，其中一個(gè)是實(shí)時(shí)Modem，用于采集前臺(tái)電源設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，設(shè)置電源設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)以及進(jìn)行遙控操作等;另一個(gè)作為告警Modem，當(dāng)某被控端局的電源產(chǎn)生告警時(shí)，若該端局當(dāng)前并未通過實(shí)時(shí)Moctern與監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信，則電源監(jiān)控前臺(tái)將撥通監(jiān)控中心的告警Modem，通過他來傳送故障電源的告警信息，以提醒主控室操作人員及時(shí)快速地對(duì)現(xiàn)場問題做出反應(yīng)，將損失降低到最低限度。各被控局端電源設(shè)備的監(jiān)控前臺(tái)均只需配置一個(gè)Modem，用于向監(jiān)控中心傳送數(shù)據(jù)及告警信息。在數(shù)據(jù)量不大、通信數(shù)據(jù)頻率不高的時(shí)候，使用調(diào)制解調(diào)器(Modem)，并利用電話線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是一種非常可靠的方法，同時(shí)廉價(jià)的初期投資費(fèi)用也是該方案的優(yōu)勢所在。

　　2 監(jiān)控中心

　　監(jiān)控中心硬件采用一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)配置的臺(tái)式計(jì)算機(jī)，通過兩個(gè)串口(如果串口數(shù)量不夠，可以通過PCI卡擴(kuò)展)接兩個(gè)Modem。軟件使用Visual C++語言設(shè)計(jì)，包含用戶界面、通信、數(shù)據(jù)處理、顯示、文件(或數(shù)據(jù)庫)管理等功能。監(jiān)控中心的監(jiān)控軟件通過實(shí)時(shí)Modem向所控局端電源前臺(tái)進(jìn)行輪流撥號(hào)，一旦Modem撥號(hào)成功，便建立起了從監(jiān)控中心至遠(yuǎn)程現(xiàn)場監(jiān)控站的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)通路，從而可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心與監(jiān)控站的雙向數(shù)據(jù)傳輸。

　　3 Modem通信

　　計(jì)算機(jī)所能處理的數(shù)字信號(hào)不能直接進(jìn)入模擬電話線路，必須通過Modem來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)和模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。Modem的狀態(tài)可以分為命令狀態(tài)和在線狀態(tài)。除了撥號(hào)占據(jù)短暫的時(shí)間之外，Modem總是處于其中一種狀態(tài)。當(dāng)Modem上電后，首先處于命令狀態(tài)，連接成功后才進(jìn)入在線狀態(tài)。

　　在命令狀態(tài)下Modem不是和遠(yuǎn)端系統(tǒng)通信，而是以Hayes標(biāo)準(zhǔn)的AT命令形式接受DTE設(shè)備的命令。每當(dāng)PC機(jī)(或單片機(jī))發(fā)送一條AT命令后，Modem至少返回一個(gè)結(jié)果碼，以指示當(dāng)前是否正確執(zhí)行以及執(zhí)行結(jié)果。當(dāng)通信雙方握手完成，建立通信鏈路后，Modem就可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，此時(shí)Modem的狀態(tài)稱為在線狀態(tài)。在該狀態(tài)下，Modem與遠(yuǎn)端系統(tǒng)通信，這時(shí)Modem不再嘗試對(duì)發(fā)送給他的數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋，而是直接將其發(fā)送出去。斷開連接時(shí)，系統(tǒng)先發(fā)送"+++"命令，使Modem從在線狀態(tài)切換為命令狀態(tài)，再發(fā)送"ATH0"掛斷Modem。

　　4 信息采集內(nèi)容

　　對(duì)通信電源的信息采集包括3個(gè)方面的內(nèi)容：

　　(1)運(yùn)行參數(shù)，如交流輸入電壓報(bào)警上限、交流輸入電壓報(bào)警下限、環(huán)境溫度報(bào)警上限、環(huán)境濕度報(bào)警上限、蓄電池溫度報(bào)警上限、交流電流互感器參數(shù)、系統(tǒng)直流輸出電壓報(bào)警上限、系統(tǒng)直流輸出電壓報(bào)警下限、整流器限電流點(diǎn)、整流器浮充電壓、整流器均充電壓、整流器停機(jī)溫度、整流器停機(jī)電壓、電池組低壓告警閥值、電池組保護(hù)電壓告警閥值等。監(jiān)控中心除了能夠采集到這些實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，還能遠(yuǎn)程更改(或重新設(shè)置)這些參數(shù)。

　　(2)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如每個(gè)整流器輸出電流、整流器主散熱器溫度、整流器風(fēng)扇運(yùn)行狀態(tài)、交流輸入電壓及電流、系統(tǒng)直流輸出電壓及電流、機(jī)房環(huán)境溫度等。

　　(3)告警信息，如整流器風(fēng)扇故障、整流器主散熱器溫度過高、整流器輸出過電壓停機(jī)、整流器溫度過高停機(jī);交流輸入缺相、交流輸入電壓過高、交流輸入電壓過低、交流停電、直流輸出短路、直流輸出異常、整流器485通訊中斷等。

　　5 前臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　前臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)硬件框圖見圖2，系統(tǒng)以8031單片機(jī)為核心，人機(jī)界面采用LCD顯示，有操作鍵盤。看門狗采用ADM706，以提高系統(tǒng)可靠性。時(shí)鐘芯片采用MC146818，用于記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或告警信息產(chǎn)生的時(shí)間。程序存儲(chǔ)器采用27C512 EPROM，系統(tǒng)使用到的有限漢字庫存放在27C512的高端地址，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用2片62256 SRAM和1片2864E2PROM。2864是電擦寫、非易失存儲(chǔ)器，用于保存系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，該參數(shù)可以在前臺(tái)通過鍵盤設(shè)定，也可通過監(jiān)控中心遠(yuǎn)程設(shè)定。采用MAX487擴(kuò)展一個(gè)485接口，用于同交流配電柜、直流配電柜、整流器模塊以及其他環(huán)境設(shè)備的通信。數(shù)據(jù)采集用的傳感器放置在交流配電柜、直流配電柜、整流器等相對(duì)獨(dú)立的智能設(shè)備中。采用可編程通用異步通訊接口芯片16C550和電平轉(zhuǎn)換芯片MAX214擴(kuò)展了一個(gè)RS 232口，用來連接Modem。

　　6 前臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　前臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)軟件使用C51語言設(shè)計(jì)，主要完成的功能有人機(jī)界面設(shè)計(jì)、485通信獲取各智能設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、電源系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)設(shè)置、基于Modem的遠(yuǎn)程通信向監(jiān)控中心傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和告警信息等，下面主要闡述16C550對(duì)Moctem的控制及遠(yuǎn)程通信的實(shí)現(xiàn)方法。

　　可編程通用異步通訊接口芯片16C550具有Modem控制功能，他有5個(gè)中斷源，其優(yōu)先級(jí)由高到低依次為：接收線路狀態(tài)中斷、接收數(shù)據(jù)就緒中斷、接收數(shù)據(jù)超時(shí)中斷、發(fā)送保持寄存器空中斷和Modem狀態(tài)中斷。Modem通信中用到的16C550內(nèi)部寄存器主要有：

　　(1)數(shù)據(jù)接收寄存器(RHR，只讀)，地址0x00，寄存接收到的字符。

　　(2)發(fā)送保持寄存器(THR，只寫)，地址0x00，寄存將要發(fā)送的字符。

　　(3)中斷標(biāo)志寄存器(ISR，只讀)，地址0x02，用來判斷當(dāng)前產(chǎn)生的是何種中斷。

　　(4)Modem控制寄存器(MCR，可讀可寫)，地址0x04，通過該寄存器實(shí)現(xiàn)對(duì)Modem的控制操作。

　　(5)通信線路狀態(tài)寄存器(LSR，只讀)，地址0x05，他為CPU提供與數(shù)據(jù)傳送有關(guān)的狀態(tài)信息。

　　(6)Modem狀態(tài)寄存器(MSR，只讀)，地址0x06，提供Modem工作狀態(tài)。

　　對(duì)Modem的撥號(hào)程序模塊如下：

　　撥號(hào)后，通過16C550的中斷服務(wù)程序接收數(shù)據(jù)(或回碼)。如果Modem處于在線狀態(tài)接收到數(shù)據(jù)則此數(shù)據(jù)為監(jiān)控中心傳送的數(shù)據(jù);如果Modem處于命令狀態(tài)接收到數(shù)據(jù)則此數(shù)據(jù)為Modem的回碼。在定時(shí)器T計(jì)時(shí)期間判斷撥號(hào)命令的回碼，若回碼ReturnResult為CONNECT，表明連接成功(Modem處于在線狀態(tài))可發(fā)送數(shù)據(jù)，否則應(yīng)掛斷Modem，定時(shí)器T計(jì)時(shí)停止并清零后重新?lián)芴?hào)。

　　上述撥號(hào)程序模塊中，函數(shù)Send 16c550Command()的功能是向Modem發(fā)送一個(gè)AT命令字符，函數(shù)體內(nèi)容如下：

　　7 結(jié) 語

　　基于Modem與公眾電話網(wǎng)絡(luò)的通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)大量節(jié)約構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的成本，通過實(shí)際使用，該系統(tǒng)工作可靠，操作方便，能夠滿足使用要求。其快速、實(shí)時(shí)地信息傳輸使無人操作站的理念得以實(shí)現(xiàn)，通信電源現(xiàn)場不再需要值班人員對(duì)每臺(tái)設(shè)備進(jìn)行的巡視，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約成本，縮短查詢時(shí)間，提供系統(tǒng)運(yùn)行效率的目的。