局域網(wǎng)用程控交換機(jī)電源的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

程控交換機(jī)電源網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究越來越被該領(lǐng)域的人們所關(guān)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(jī)電源采取全方位監(jiān)控，信號采集量非常大，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投入成本高，對工作人員的技術(shù)水平要求也很高，適用于大容量機(jī)房，不適用于眾多的農(nóng)村小容量機(jī)房的電源監(jiān)控。本文是在研究大型程控交換機(jī)電源監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的適合于小容量機(jī)房的程控交換機(jī)電源網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。

系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場監(jiān)控器、傳輸網(wǎng)絡(luò)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(luò)利用電信網(wǎng)的線路和交換設(shè)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(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中最重要、最基本的組成單元，每個(gè)被監(jiān)控機(jī)房中須放置一臺。現(xiàn)場監(jiān)控器由單片機(jī)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(yùn)行參數(shù)和運(yùn)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?dòng)撥號，向監(jiān)控中心傳遞告警信息，也能夠向責(zé)任人撥打電話，進(jìn)行語音告警。因此，現(xiàn)場監(jiān)控器也能夠獨(dú)立工作，不依賴中心監(jiān)控器?，F(xiàn)場監(jiān)控器的組成原理框圖如圖1所示。現(xiàn)場監(jiān)控器是一個(gè)單片機(jī)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(luò)，是利用現(xiàn)有的電信電話網(wǎng)，通過撥號方式實(shí)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(jī)、顯示器、音箱鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)、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(shè)置現(xiàn)場監(jiān)控器的參數(shù)；查看現(xiàn)場電源參數(shù)，同時(shí)還具有對歷史故障進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、打印、報(bào)表等管理功能。
1 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖3 單片機(jī)系統(tǒng)原理圖

現(xiàn)場監(jiān)控器采用MCS51系列單片機(jī)控制，單片機(jī)系統(tǒng)原理框圖如圖3所示。CPU芯片采用8032單片機(jī)，外圍擴(kuò)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(guān)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(zhuǎn)換為0～5V的直流電壓信號，然后經(jīng)過電壓變換，轉(zhuǎn)換為符合A/D轉(zhuǎn)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(guān)量電信號，然后進(jìn)行隔離和電平轉(zhuǎn)換，輸出給8255A，再由單片機(jī)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(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件主要包括中心監(jiān)控器軟件設(shè)計(jì)和現(xiàn)場監(jiān)控器單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)兩大部分。
中心監(jiān)控器主機(jī)軟件采用Delphi編程，在Windows98、2000、XP、NT操作系統(tǒng)下運(yùn)行，程序采用模塊化設(shè)計(jì)，運(yùn)用了動(dòng)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(jī)通信的過程。中心監(jiān)控器接口電路和微機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(wù)程序組成。在初始化程序中將定時(shí)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(wù)程序，將所有的操作都放在中斷服務(wù)程序里，主程序初始化完成以后不做任何實(shí)際操作。定時(shí)器T0的中斷服務(wù)程序主要包含如下子程序：指示燈計(jì)時(shí)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(shè)置子程序、參數(shù)讀取子程序、主動(dòng)監(jiān)測子程序、自動(dòng)巡測子程序。

系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)
在電源運(yùn)行的實(shí)際現(xiàn)場環(huán)境中，經(jīng)常會有電源波動(dòng)、沖擊、電磁等各種干擾，為了保證單片機(jī)程序不出現(xiàn)“死機(jī)”情況，在設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)，采用了自動(dòng)復(fù)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(yùn)行時(shí)自動(dòng)給CPU（8032）復(fù)位，使單片機(jī)從新開始運(yùn)行。圖中S1為手動(dòng)復(fù)位按鈕。

圖7 自動(dòng)復(fù)位電路原理圖

為了檢測系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，在實(shí)驗(yàn)室模擬現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境，對集中監(jiān)測功能、參數(shù)設(shè)定功能、參數(shù)讀取功能、自動(dòng)測試功能、查詢統(tǒng)計(jì)功能、分散通知功能等各項(xiàng)功能進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果說明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能都能實(shí)現(xiàn)。另外還做了極端情況試驗(yàn)，例如，10臺現(xiàn)場監(jiān)控器同時(shí)告警時(shí)，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(shí)以上，系統(tǒng)正常工作；告警信息庫達(dá)到了2萬條告警信息時(shí)，系統(tǒng)仍正常工作，查詢時(shí)間在30秒以內(nèi)。

結(jié)束語
該系統(tǒng)可靠性高、方便實(shí)用、成本低廉，每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)（機(jī)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(jī)房電源監(jiān)控因投資太大而無法實(shí)現(xiàn)的難題。