基于Modem的通信電源遠程監控系統方案

隨著(zhù)通信網(wǎng)規模的擴大，通信電源集中供電逐步向分散供電轉變。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)現少人、無(wú)人職守。在這種形勢下，要對大規模的通信網(wǎng)提供安全可靠的供電，保證通信不問(wèn)斷，必須對電源設備進(jìn)行更加科學(xué)化、規范化的管理。通信電源遠程監控系統的實(shí)施為實(shí)現上述目標提供了一個(gè)有效的手段。

通信電源遠程監控系統的目的在于對分散的各個(gè)局(站)的高、低壓配電設備、開(kāi)關(guān)電源、UPS等眾多通信電源設備以及機房供電、空調、環(huán)境進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )化的實(shí)時(shí)監控，實(shí)現人工方式無(wú)法實(shí)現的24小時(shí)不問(wèn)斷自動(dòng)巡視，發(fā)生故障自動(dòng)告警，值班人員在監控中心就能實(shí)時(shí)查看電源設備的運行情況，從而使電源維護從被動(dòng)的、分散的人工輪巡維護方式改變?yōu)榧斜O控、集中維護、集中管理，減輕維護強度，提高維護質(zhì)量。

1 遠程監控系統方案

通信電源遠程監控系統分為二級結構，由監控前臺(監控站)及后臺(監控中心)組成，通過(guò)PSTN(公共電話(huà)交換網(wǎng))傳輸信息，如圖1所示。監控前臺具有監控各通信電源及各環(huán)境量的功能，并將采集到的數據實(shí)時(shí)傳至后臺。監控中心是多個(gè)前臺的集中操作維護中心，由監控主機硬件及監控軟件組成。

監控中心需要配置兩個(gè)調制解調器(Modem)，其中一個(gè)是實(shí)時(shí)Modem，用于采集前臺電源設備的實(shí)時(shí)數據，設置電源設備的運行參數以及進(jìn)行遙控操作等;另一個(gè)作為告警Modem，當某被控端局的電源產(chǎn)生告警時(shí)，若該端局當前并未通過(guò)實(shí)時(shí)Moctern與監控系統進(jìn)行通信，則電源監控前臺將撥通監控中心的告警Modem，通過(guò)他來(lái)傳送故障電源的告警信息，以提醒主控室操作人員及時(shí)快速地對現場(chǎng)問(wèn)題做出反應，將損失降低到最低限度。各被控局端電源設備的監控前臺均只需配置一個(gè)Modem，用于向監控中心傳送數據及告警信息。在數據量不大、通信數據頻率不高的時(shí)候，使用調制解調器(Modem)，并利用電話(huà)線(xiàn)路進(jìn)行數據傳輸是一種非?？煽康姆椒?，同時(shí)廉價(jià)的初期投資費用也是該方案的優(yōu)勢所在。

2 監控中心

監控中心硬件采用一臺標準配置的臺式計算機，通過(guò)兩個(gè)串口(如果串口數量不夠，可以通過(guò)PCI卡擴展)接兩個(gè)Modem。軟件使用Visual C++語(yǔ)言設計，包含用戶(hù)界面、通信、數據處理、顯示、文件(或數據庫)管理等功能。監控中心的監控軟件通過(guò)實(shí)時(shí)Modem向所控局端電源前臺進(jìn)行輪流撥號，一旦Modem撥號成功，便建立起了從監控中心至遠程現場(chǎng)監控站的動(dòng)態(tài)數據通路，從而可實(shí)現監控中心與監控站的雙向數據傳輸。

3 Modem通信

計算機所能處理的數字信號不能直接進(jìn)入模擬電話(huà)線(xiàn)路，必須通過(guò)Modem來(lái)實(shí)現數字信號到模擬信號和模擬信號到數字信號的相互轉換。Modem的狀態(tài)可以分為命令狀態(tài)和在線(xiàn)狀態(tài)。除了撥號占據短暫的時(shí)間之外，Modem總是處于其中一種狀態(tài)。當Modem上電后，首先處于命令狀態(tài)，連接成功后才進(jìn)入在線(xiàn)狀態(tài)。

在命令狀態(tài)下Modem不是和遠端系統通信，而是以Hayes標準的AT命令形式接受DTE設備的命令。每當PC機(或單片機)發(fā)送一條AT命令后，Modem至少返回一個(gè)結果碼，以指示當前是否正確執行以及執行結果。當通信雙方握手完成，建立通信鏈路后，Modem就可以發(fā)送和接收數據，此時(shí)Modem的狀態(tài)稱(chēng)為在線(xiàn)狀態(tài)。在該狀態(tài)下，Modem與遠端系統通信，這時(shí)Modem不再?lài)L試對發(fā)送給他的數據進(jìn)行解釋?zhuān)侵苯訉⑵浒l(fā)送出去。斷開(kāi)連接時(shí)，系統先發(fā)送"+++"命令，使Modem從在線(xiàn)狀態(tài)切換為命令狀態(tài)，再發(fā)送"ATH0"掛斷Modem。

4 信息采集內容

對通信電源的信息采集包括3個(gè)方面的內容：

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

(2)實(shí)時(shí)數據，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)扇運行狀態(tài)、交流輸入電壓及電流、系統直流輸出電壓及電流、機房環(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(guò)高、整流器輸出過(guò)電壓停機、整流器溫度過(guò)高停機;交流輸入缺相、交流輸入電壓過(guò)高、交流輸入電壓過(guò)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 前臺監控系統硬件設計

前臺監控系統硬件框圖見(jiàn)圖2，系統以8031單片機為核心，人機界面采用LCD顯示，有操作鍵盤(pán)?？撮T(mén)狗采用ADM706，以提高系統可靠性。時(shí)鐘芯片采用MC146818，用于記錄實(shí)時(shí)數據或告警信息產(chǎn)生的時(shí)間。程序存儲器采用27C512 EPROM，系統使用到的有限漢字庫存放在27C512的高端地址，數據存儲器采用2片62256 SRAM和1片2864E2PROM。2864是電擦寫(xiě)、非易失存儲器，用于保存系統的運行參數，該參數可以在前臺通過(guò)鍵盤(pán)設定，也可通過(guò)監控中心遠程設定。采用MAX487擴展一個(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)境設備的通信。數據采集用的傳感器放置在交流配電柜、直流配電柜、整流器等相對獨立的智能設備中。采用可編程通用異步通訊接口芯片16C550和電平轉換芯片MAX214擴展了一個(gè)RS 232口，用來(lái)連接Modem。

6 前臺監控系統軟件設計

前臺監控系統軟件使用C51語(yǔ)言設計，主要完成的功能有人機界面設計、485通信獲取各智能設備實(shí)時(shí)數據、電源系統運行參數設置、基于Modem的遠程通信向監控中心傳送實(shí)時(shí)數據和告警信息等，下面主要闡述16C550對Moctem的控制及遠程通信的實(shí)現方法。

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)先級由高到低依次為：接收線(xiàn)路狀態(tài)中斷、接收數據就緒中斷、接收數據超時(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內部寄存器主要有：

(1)數據接收寄存器(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(xiě))，地址0x00，寄存將要發(fā)送的字符。

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

(4)Modem控制寄存器(MCR，可讀可寫(xiě))，地址0x04，通過(guò)該寄存器實(shí)現對Modem的控制操作。

(5)通信線(xiàn)路狀態(tài)寄存器(LSR，只讀)，地址0x05，他為CPU提供與數據傳送有關(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Modem的撥號程序模塊如下：

撥號后，通過(guò)16C550的中斷服務(wù)程序接收數據(或回碼)。如果Modem處于在線(xiàn)狀態(tài)接收到數據則此數據為監控中心傳送的數據;如果Modem處于命令狀態(tài)接收到數據則此數據為Modem的回碼。在定時(shí)器T計時(shí)期間判斷撥號命令的回碼，若回碼ReturnResult為CONNECT，表明連接成功(Modem處于在線(xiàn)狀態(tài))可發(fā)送數據，否則應掛斷Modem，定時(shí)器T計時(shí)停止并清零后重新?lián)芴枴?/p>

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

7 結 語(yǔ)

基于Modem與公眾電話(huà)網(wǎng)絡(luò )的通信電源遠程監控系統大量節約構建網(wǎng)絡(luò )的成本，通過(guò)實(shí)際使用，該系統工作可靠，操作方便，能夠滿(mǎn)足使用要求。其快速、實(shí)時(shí)地信息傳輸使無(wú)人操作站的理念得以實(shí)現，通信電源現場(chǎng)不再需要值班人員對每臺設備進(jìn)行的巡視，實(shí)現了節約成本，縮短查詢(xún)時(shí)間，提供系統運行效率的目的。