（機(jī)械電子工程專業(yè)論文）通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 中文摘要 隨著通信事業(yè)的發(fā)展 通信系統(tǒng)中的電源系統(tǒng)容量越來越大 結(jié)構(gòu)也越來越 復(fù)雜 為了保證通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行 電源系統(tǒng)的可靠性是非常重要的 為了提 高電源系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性 除了對(duì)電源本身做出改進(jìn) 降低故障率以外 對(duì)電源 系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控也十分重要 本文設(shè)計(jì)的通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)正是從系統(tǒng)的實(shí)際需要出發(fā) 對(duì)通信電源 的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測 便于用戶及時(shí)解決發(fā)現(xiàn)的問題 保證了通信電源的穩(wěn)定運(yùn) 行 本監(jiān)控系統(tǒng)是以軟件工程方法為指導(dǎo) 以 n e t 作為開發(fā)平臺(tái) 結(jié)合s o l s e v e r 數(shù)據(jù)庫技術(shù)進(jìn)行開發(fā) 通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在智能設(shè)備硬件的基礎(chǔ)上 利用t c p i p 協(xié)議和智能 設(shè)備通訊協(xié)議 實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控中心與通信電源之間的通訊 實(shí)現(xiàn)了對(duì)通信電源的遙 測 遙信和遙控 并將通信電源的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫 方便對(duì)通信電源的 維護(hù)和管理 整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)主要包括 1 系統(tǒng)巡檢 對(duì)各個(gè)通信局站逐一進(jìn)行監(jiān)測 監(jiān)視局站運(yùn)行參數(shù)和告警信 息 在設(shè)備出現(xiàn)故障或通信出現(xiàn)故障時(shí) 采用聲音和圖像多種方式報(bào)警 提示用戶及時(shí)排除故障 2 遠(yuǎn)程監(jiān)控管理 對(duì)單一局站進(jìn)行監(jiān)測 獲取各種局站參數(shù) 3 數(shù)據(jù)查詢 將監(jiān)測數(shù)據(jù)以報(bào)表形式輸出打印 4 曲線圖表 對(duì)監(jiān)測的模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì) 輸出直觀的曲線 5 基礎(chǔ)設(shè)定 對(duì)用戶權(quán)限 局站參數(shù)和監(jiān)控中心參數(shù)進(jìn)行管理 本監(jiān)控系統(tǒng)為通信電源管理人員提供一套功能強(qiáng)大 界面友好 操作簡便的 通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件 達(dá)到了預(yù)期研究成果 通過深圳世紀(jì)新泰達(dá)電子有限公 司的應(yīng)用實(shí)踐表明 通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理系統(tǒng)具有實(shí)用價(jià)值 關(guān)鍵字 t c p i p 通信協(xié)議 遠(yuǎn)程監(jiān)控 通信電源 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft e l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m t h et e l e c o mp o w e r s u p p l y sc a p a c i t yh a sa l s og r o w na n di t ss t r u c t u r eh a sb e c o m em o r ec o m p l e x t h e t e l e c o mp o w e rs u p p l y sr e l i a b i f i t yi sv e r yi m p o r t a n tt ok c 印t h et e l e c o m m u n i c a t i o n s y s t e mo p e r a t i n ge f f i c i e n t l ya n de f f e c t i v e l y b e s i d e si m p r o v i n gt h et e l e c o mp o w e r s u p p l yi t s e l f i ti sa l s ov e r yi m p o r t a n tt om o n i t o ri ta n dm a k en e c e s s a r ya d j u s t m e n t s a sa n dw h e nr e q u i r e d t h er e m o t em o n i t o r i n gs y s t e mi nt h i sp a p e rh a sb e e nd e s i g n e dk e e p i n gi nv i e w t h ea c t u a lr e q u i r e m e n t so ft h ed a y t h i ss y s t e mm o n i t o r st h et e l e c o mp o w e r s u p p l y s r e a l t i m es t a t e a n de n s u r e st h es t a b i l i t yo ft h et e l e c o mp o w e rs u p p l y t h i ss y s t e m f o l l o w st h ei d e ao fs o f te n g i n e e r i n g a n dh a sb e e nd e v e l o p e do nt h ep l a t f o r mo f n e t b yu s i n gd a t a b a s et e c h n i q u e t h er e m o t em o n i t o r i n gs y s t e mi sb a s e do nt h eh a r d w a r eo ft h ea p t i t u d e e q u i p m e n t w h i c hr e a l i z e sc o m m u n i c a t i o nb e t w e e nt h em o n i t o r i n gc e n t e ra n dt h e w o r ks t a t i o n su s i n gt c p i pp r o t o c o la n da p t i t u d e e q u i p m e n tp r o t o c 0 1 a l s o i t m e a s u r e s m o n i t o r sa n dc o n t r o l st h et e l e c o m m u n i c a t i o np o w e rs u p p l y t h r o u g h i n f o r m a t i o ng a t h e r i n ga n dm a i n t a i n i n gad a t a b a s ef o ri t sb e t t e rm a n a g e m e n t t h es y s t e mi n c l u d e s 1 m o n i t o r i n gt h ec y c l e t h ec y c l eo fe a c hs t a t i o ni nt h es y s t e ma n dm o n i t o r i n g t h er u np a r a m e t e ra n da l a r mi n f o r m a t i o no fe a c hs t a t i o n a n da l a r m i n gt h e u s e r sb ys o u n da n dv i s i o nw h e nt r o u b l e 2 t h er e m o t em o n i t o r i n ga n dm a n a g e m e n t m o n i t o r i n ge ras i n g l es t a t i o na n d o b t a i n i n gt h ei n f o r m a t i o na b o u tt h ep a r a m e t e ro ft h es t a t i o n 3 q u e r i e sa b o u td a t a o u t p u ti nt h ef o r mo fr e p o r t sf o rm e a s u r e m e n td a t a 4 t h ec u r v ec h a r t a n a l y s i so ft h ea n a l o gd a t ao b t m n e df r o ms t a t i o n sa n d o u t p u to ft h es a l i e n tc u r v ec h a r t 5 t h ef o u n d a t i o ns e t t i n g m a n a g e m e n to fu s e r s p o w e r s t a t i o np a r a m e t e ra n d t h ep a r a m e t e ro f m o n i t o r i n gc e n t e r t h er e m o t em o n i t o r i n gs y s t e mp r o v i d e sas e to fr e m o t em o n i t o r i n gs o f tw a r e s w h i c hi sp o w e r f u li nf u n c t i o n u s e r f r i e n d l y i ti sc o n v e n i e n ti no p e r a t i o nf o rt h e t e l e c o mp o w e rs u p p l y sm a n a g e r b yr e a l i z i n gt h ea n t i c i p a t e dp r o d u c t i o n t h ep r a c t i c eo fs h e n z h e ns h i j ix i n t a i d ae l e c t r o n i c sc o l t d p r o v e st h a tt h e r e m o t e m o n i t o r i n gs y s t e mf o rt e l e c o mp o w e rs u p p l yi s v a l u a b l ei n t o d a y s n 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 h i g h t e c he n v i r o n m e n t k e yw o r d s t c p i p c o m m u n i c a t i o np r o t o c o l r e m o t em o n i t o r i n g t e l e c o mp o w e r s u p p l y 1 1 1 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第1 章緒論 1 1 課題研究背景 隨著通信事業(yè)的發(fā)展 通信網(wǎng)絡(luò)日益龐大 信息時(shí)代對(duì)信息的基本要求是 準(zhǔn)確 可靠 高效 這就要求信息數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行處理 存儲(chǔ) 交換和傳輸 等的各個(gè)環(huán)節(jié)中誤碼率盡可能地低 以保證向終端用戶提供連續(xù)和準(zhǔn)確無誤的 信息資源 這些對(duì)通信設(shè)備提出了較高的技術(shù)要求 不可忽視的是 作為通信網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力基礎(chǔ)的通信電源 其供電質(zhì)量的優(yōu)劣和 可靠性的高低直接影響著通信設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量和可靠性 并進(jìn)而影響到整個(gè)通 信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量和可靠性 通信電源系統(tǒng)是通信網(wǎng)絡(luò)的核心組成部分之一 通信電源向通信設(shè)備提供交 直流電能源 在通信網(wǎng)中的位置極其重要 被喻 為通信網(wǎng)和通信設(shè)備的 心臟 如果一個(gè)電話局的供電系統(tǒng)發(fā)生故障而中斷供 電 就會(huì)使整個(gè)電話局癱瘓 造成地區(qū)政治 經(jīng)濟(jì)的損失 如果一個(gè)長途干線 通信站或通信樞紐局因供電故障而癱瘓 就會(huì)造成更廣泛的經(jīng)濟(jì)損失和不良的 政治影響 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也得到了迅速的發(fā)展 信 息產(chǎn)業(yè)不僅成為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè) 也成為與全國人民日常生活休 戚相關(guān)的民生基礎(chǔ) 可想而知 作為如此重要的通信產(chǎn)業(yè)的動(dòng)力保障 性能穩(wěn) 定 可靠的通信電源其重要性也就不言而喻了 1 2 課題研究的目的和意義 隨著近年來我國電信事業(yè)的迅速發(fā)展 通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大 相應(yīng)地 電源設(shè)備的數(shù)量和種類都大大增加 維護(hù)工作量也隨之驟增 要解決這食矛盾 惟有通過建設(shè)監(jiān)控系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)對(duì)通信電源和機(jī)房環(huán)境的集中管理和維護(hù) 加強(qiáng) 以本地網(wǎng)為中心的維護(hù)力量 削減支局維護(hù)人員 最終實(shí)現(xiàn)通信局站的無人值 守 1 i 通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)可大大提高電源維護(hù)工作的效率 提高電源設(shè)備運(yùn) 行的穩(wěn)定性和可靠性 提高電源設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 降低運(yùn)行成本 提高電源 維護(hù)的管理水平 2 j o 實(shí)施通信電源的集中監(jiān)控和管理 代表了通信電源先進(jìn)維護(hù)管理技術(shù)和手 段的發(fā)展方向 對(duì)實(shí)現(xiàn)與通信技術(shù)相適應(yīng)的現(xiàn)代化電源維護(hù)和科學(xué)管理有著重 要的意義p j 通信技術(shù)和w e b 技術(shù)在通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用 為通信 電源數(shù)據(jù)的采集整理和分析統(tǒng)計(jì) 為通信電源的遙測 遙信 遙控提供了更加 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 便利及時(shí)的工具 1 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 早期進(jìn)行的電源監(jiān)控 只能反映少量電源設(shè)備運(yùn)行狀況的開關(guān)量 電源設(shè) 備與環(huán)境參數(shù)的信息混在傳輸設(shè)備或交換設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行傳送和處理 一般由傳輸設(shè)備或交換設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)提供1 至2 個(gè)字節(jié)供電源與環(huán)境監(jiān)控使 用 這種第一代的電源監(jiān)控系統(tǒng) 形式和功能都較為簡單 所能提供的信息僅 為少量開關(guān)量信號(hào) 在實(shí)施了這種監(jiān)控后 維護(hù)人員雖然能夠更快地掌握系統(tǒng) 在哪出現(xiàn)了故障 但知道故障時(shí) 系統(tǒng)供電也出現(xiàn)了問題 這種維護(hù)方式仍就 是被動(dòng)的 不能真正大幅度減低電源維護(hù)的工作量和提高電源維護(hù)質(zhì)量 第二代的監(jiān)控管理系統(tǒng)具有較全面的遙測 遙信和遙控功能 可以通過記 錄模擬量信息來分析設(shè)備的運(yùn)行狀況 1 9 8 8 年 原郵電部設(shè)計(jì)院與廣州市電信 局合作承擔(dān)了原郵電部科技司下達(dá)的對(duì)通信電源 空調(diào)及環(huán)境做集中監(jiān)控管理 的科研項(xiàng)目 并且在廣州市電信局長途樞紐樓進(jìn)行了實(shí)施 這是我國在通信電 源領(lǐng)域第一次建設(shè)的以一定理論為基礎(chǔ) 經(jīng)過開發(fā)研制 最終實(shí)施的第二代集 中監(jiān)控管理系統(tǒng) 近幾年來 我國通信電源系統(tǒng)現(xiàn)有的分散看管式的舊維護(hù)體 制已越來越不適應(yīng)新的形式 使得電源監(jiān)控系統(tǒng)向節(jié)約運(yùn)行成本 提高運(yùn)行性 能的少人 無人值守和系統(tǒng)的集中維護(hù)管理的方向發(fā)展 特別是近兩年來 隨 著電源技術(shù)的發(fā)展 各電源設(shè)備的可靠性與智能化不斷提高 計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛 速發(fā)展 都給實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控 少人 無人管理提供了技術(shù)基礎(chǔ) 4 l 目前 國內(nèi)外許多通信行業(yè)的廠商相繼推出了各種監(jiān)控系統(tǒng) 國內(nèi)如深圳 華為通信股份有限公司的p s m s 動(dòng)力設(shè)備及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng) 香港豐聯(lián)企業(yè) 有限公司的聯(lián)訊 2 0 0 0 通信電源和空調(diào)設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng) 臺(tái)灣p d u k e 的通 信電源監(jiān)控系統(tǒng)等等 國外如瑞典e r i c s s o n 公司的e n e r g ym a s t e r 系統(tǒng)中的 電源監(jiān)控子系統(tǒng) 美國v i c o r 日本c o s e l 等也都有其各自的通信用開關(guān)電源監(jiān) 控系統(tǒng) 還有像洲際 艾默生 中達(dá) 大誠 中興等約二三十家公司都在集中監(jiān)控 上投入了大量的人力物力 移動(dòng)通訊建設(shè)電源監(jiān)控系統(tǒng)的步驟相對(duì)較慢 但對(duì) 于移動(dòng)通訊站點(diǎn)眾多又分散的情況 集中監(jiān)控更顯得迫切需要f 5 j 圖1 一l 是艾默生p s m s 動(dòng)力設(shè)備及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)示意圖f 6 j 整個(gè)系 統(tǒng)可以監(jiān)控低壓配電柜 開關(guān)電源 電池組 智能空調(diào) 智能油機(jī) 環(huán)境變量 及智能門禁等 2 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 通信段 一宅獗段 圖1 一l 艾默生p s m s 動(dòng)力設(shè)備及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)示意圖 我國電源設(shè)各集中監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了十幾年 無論在技術(shù)上 系統(tǒng)建 設(shè)規(guī)模上 還是在系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)上 都有了長足的進(jìn)步 監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)數(shù)量不 斷增加 系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大 監(jiān)控技術(shù)日趨成熟 系統(tǒng)模式日趨穩(wěn)定 相關(guān)技 術(shù)不斷發(fā)展與監(jiān)控技術(shù)相互促進(jìn) 監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展與運(yùn)行維護(hù)體制的轉(zhuǎn)變相互 促進(jìn) 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范日趨完善 監(jiān)控市場逐步走向規(guī)范化f 7 1 通信電源集中監(jiān)控技術(shù)在發(fā)展過程中也暴露了許多問題 歸納起來主要有 以下幾個(gè)方面 1 可靠性問題 按照要求 通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的采用不應(yīng)影響被監(jiān) 控設(shè)備的正常工作 但在監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)中卻有相反的情況發(fā)生 另外監(jiān)控系 統(tǒng)的軟硬件質(zhì)量不過關(guān) 也影響了監(jiān)控系統(tǒng)的使用 2 可維護(hù)性問題 監(jiān)控系統(tǒng)必須是一個(gè) 可持續(xù)發(fā)展 的系統(tǒng) 這就要 求系統(tǒng)的軟硬件必須采用模塊化設(shè)計(jì) 軟件平臺(tái)采用性能優(yōu)越的通用平臺(tái) 硬 件和布線合理設(shè)計(jì) 3 智能化問題 監(jiān)控系統(tǒng)的功能不斷完善并趨于穩(wěn)定 但作為計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)的重要優(yōu)勢的故障診斷分析 預(yù)告警 數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計(jì)等智能化特性并沒有得 到很好的發(fā)揮 3 塑型蛩 灝錨一 奏 一一種黝徽一 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢如下 1 綜合化 綜合化是通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢 監(jiān)控 系統(tǒng)應(yīng)由傳統(tǒng)意義上的電源監(jiān)控轉(zhuǎn)向以電源監(jiān)控為主 包含局站環(huán)境 消防 安防管理以及基礎(chǔ) 配套設(shè)施監(jiān)控管理在內(nèi)的通信電源及機(jī)房綜合監(jiān)控系統(tǒng) 2 網(wǎng)絡(luò)化 網(wǎng)絡(luò)化是監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的另一個(gè)必然方向 這也同時(shí)是實(shí)現(xiàn) 綜合化的前提 監(jiān)控系統(tǒng)本身就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng) 在完善本地網(wǎng)監(jiān)控中 心 s c 的前提下建設(shè)省監(jiān)控中心 p s c 更有利于通信電源的監(jiān)控和監(jiān)管 3 智能化 智能化也是監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要方向 因?yàn)檫@一點(diǎn)最能 體現(xiàn)計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢 而恰恰是目前通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)最為薄弱的環(huán)節(jié) 積 極開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)的潛能 加強(qiáng)自動(dòng)化 可提高其實(shí)用性 減輕維護(hù)人員的負(fù)擔(dān) 減少工作量 提高電源維護(hù)的效率和可靠性 4 w e b 技術(shù) 近些年 許多網(wǎng)絡(luò)軟件和網(wǎng)絡(luò)管理軟件都運(yùn)用了i n t e r a c t 瀏覽器技術(shù) 并采用了瀏覽器方式的界面 在這種方式下 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)變得 非常簡單 這種結(jié)構(gòu)在理論上可以無限制地?cái)U(kuò)充 而不會(huì)影響全網(wǎng)的實(shí)時(shí)性 1 a 論文的主要研究內(nèi)容 本文以深圳世紀(jì)新泰達(dá)電子有限公司通信電源集中監(jiān)控與管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 開發(fā)為目的 采用目前的a s p n e t 作為開發(fā)平臺(tái) 進(jìn)行了以下幾方面的工作 1 對(duì)所研究的項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)地調(diào)研 查閱了相關(guān)的大量專業(yè)文獻(xiàn) 對(duì)通信 電源監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展情況及理論進(jìn)行了深入地學(xué)習(xí)和研究 2 對(duì)通信電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的硬件組成 結(jié)構(gòu)和功能 以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入地了解 為下一步系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ) 3 通過系統(tǒng)的需求分析和對(duì)開發(fā)平臺(tái)的比較與選擇 建立了通信電源遠(yuǎn) 程監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 4 在通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上 進(jìn)行了監(jiān)控系統(tǒng)數(shù) 據(jù)庫設(shè)計(jì) 模塊劃分以及各模塊的流程設(shè)計(jì) 代碼設(shè)計(jì) 單元測試 5 完成通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)程序后 對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行集成測試 確認(rèn)測 試和各種文檔的歸納整理 論文結(jié)構(gòu)如圖l 一2 所示 4 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖l 一2 論文結(jié)構(gòu)框架圖 1 5 本章小結(jié) 本章旨在使讀者對(duì)本論文有一個(gè)大致的了解 簡要介紹了課題研究背景 闡述了研發(fā)通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的且的意義 并對(duì)通信電源和監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷 程及現(xiàn)狀進(jìn)行了簡要的分析 最后介紹了論文的主要研究內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu) 5 第一章緒論 第二章通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組成 結(jié)構(gòu)和功能 上 第三章監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信模塊設(shè)計(jì) 上上 第四章通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 上 第五章總結(jié)與展望 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第2 章通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組成 結(jié)構(gòu)和功能 2 1 通信電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 通信電源是通信網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力基礎(chǔ) 作為通信電源監(jiān)控管理系統(tǒng) 它所監(jiān)控 的最主要和最重要的內(nèi)容就是通信電源系統(tǒng)了 這里首先對(duì)通信局站的電源系 統(tǒng)做簡單的描述 通信電源系統(tǒng)是將交流市電經(jīng)過整流設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?為程控交換機(jī)等 通信設(shè)備供電的電流轉(zhuǎn)換設(shè)備的集合 隨著通信事業(yè)的飛速發(fā)展以及社會(huì)對(duì)通 信可靠性的要求 通信設(shè)備對(duì)電源的要求也越來越高 由此帶動(dòng)了通信電源設(shè) 備的迅速發(fā)展 傳統(tǒng)的通信局站電源系統(tǒng)一般都采用集中供電方式 它由交流供電系統(tǒng) 直流供電系統(tǒng)和相應(yīng)的接地系統(tǒng)組成 雖然集中供電系統(tǒng)便于維護(hù)管理 但也 存在可靠性差 投資大 電能耗損大等缺點(diǎn) 因此分散供電方式將是通信電源 系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 這種方式為每一個(gè)通信機(jī)房甚至通信設(shè)備都配置了小型電源 系統(tǒng) 包括整流模塊 交直流配電和蓄電池組 集中供電和分散供電方式都應(yīng)用于大型通信樞紐的供電 在光纜無人值守 中繼站和微波無人值守中繼站 通常采用的是混合供電方式 其通信容量小 電源設(shè)備也較少 通?？啃铍姵亟M保證不問斷的電流供應(yīng) 本文所涉及的通信 電源系統(tǒng)都是采用混合供電方式 其組成如圖2 1 所示 f 調(diào)壓器卜一 直 a 交 1 整流器r 一 流 i 配 流 電 a 廠 配 日 屏 l 日 電 屏 b r i 莖些p l a 不間斷 b 可短時(shí)問斷 圖2 1 混合供電方式電源系統(tǒng)組成 6 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 2 監(jiān)控系統(tǒng)的組成 實(shí)施通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的目的 就是要將電源維護(hù)人員從繁瑣的維護(hù)工作 中解放出來 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 降低設(shè)備運(yùn)行成本和維護(hù)成本 提高設(shè)備運(yùn)行 的可靠性和經(jīng)濟(jì)性 要達(dá)到這個(gè)目的 監(jiān)控系統(tǒng)首先要解決的問題 就是如何獲得設(shè)備的實(shí)時(shí) 運(yùn)行數(shù)據(jù)一設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)是反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài) 性能 環(huán)境 供電質(zhì)量 和用電情況的重要依據(jù) 現(xiàn)代傳感器技術(shù) 采用各種各樣的傳感器和變送器 利用電磁感應(yīng) 熱電轉(zhuǎn)換 光電效應(yīng) 紅外 微波等技術(shù) 解決了數(shù)據(jù)的采集 和轉(zhuǎn)換的問題 電子技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展 使得系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制 自動(dòng)控制技 術(shù)中稱為遙控 成為可能 總線技術(shù) 現(xiàn)代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 為數(shù)據(jù)的傳輸和系統(tǒng)的組網(wǎng) 問題提供了滿意的解決方案 先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù) 高速率的c p u 大容量的存儲(chǔ)器 性能優(yōu)越的操作系 統(tǒng) 功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 以及 量身定做 的監(jiān)控軟件 很好地解決了數(shù) 據(jù)的處理 管理和維護(hù)問題 此外 如何把計(jì)算機(jī)處理的內(nèi)容翻譯成人們所習(xí)慣的 形象直觀的表現(xiàn)方 式 如何把鼠標(biāo) 鍵盤的簡單操作轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)所能識(shí)別的命令 是人機(jī)界面 所必須解決的問題 這些在很大程度上依賴于監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì) 以上幾個(gè)方面 就表達(dá)了監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成 如圖2 2 所示 維護(hù)人員 嗡控系統(tǒng) 臨控模塊 電源設(shè)備 圖2 2 監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成部分 7 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 當(dāng)然 一個(gè)完善的監(jiān)控系統(tǒng)還需要承擔(dān)一些諸如設(shè)備管理 人員管理等等 的輔助管理工作 還需要解決精度 可靠性 容錯(cuò)能力等等的一系列問題 目前 本系統(tǒng)中基站 機(jī)房電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控模塊采用x p m s 系列集 中監(jiān)控屏 負(fù)責(zé)電源設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的各種參數(shù)采集 并將這些參數(shù)傳給監(jiān)控中 心軟件 同時(shí)監(jiān)控中心軟件向監(jiān)控模塊下達(dá)各種遙控 遙測命令 由監(jiān)控模塊 對(duì)電源設(shè)備進(jìn)行操作 x p m s 系列集中監(jiān)控屏具備的功能如下 1 x p m s 系列電源集中監(jiān)控屏配備r s 2 3 2 c 遠(yuǎn)端通信接口 通過用戶提 供的通道組成集中監(jiān)控系統(tǒng) 以實(shí)現(xiàn)遙測 遙信 遙控及遙調(diào)等功能 2 x p m s 系列監(jiān)控屏具備有完備的電源自動(dòng)管理功能 其中包括均 浮 充自動(dòng)管理功能 電池溫度自動(dòng)補(bǔ)償 防過充電池充電限流功能 3 x p m s 系列監(jiān)控屏配備有大容量的存儲(chǔ)器 可以保持1 4 3 3 項(xiàng)告警信 息1 0 8 項(xiàng)命令信息以及多達(dá)6 4 個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài) 告警狀態(tài)和模擬量信息 4 x p m s 系列監(jiān)控屏具備遠(yuǎn)端提取告警歷史記錄和命令歷史記錄功能 5 x p m s 系列監(jiān)控屏提供了十二路告警干接點(diǎn)輸出接口和四路干接點(diǎn)輸 入接口 6 x p m s 系列監(jiān)控屏采用大屏幕液晶顯示器 全漢化顯示 薄膜開關(guān)組 成的鍵盤 美觀大方 各種操作均采用中文菜單 操作簡便明了 7 配接x t d x e m u 環(huán)境監(jiān)控箱 配接不同的傳感器可實(shí)現(xiàn)地濕 紅外 玻璃破碎 煙霧 門禁 兩路溫度 兩路濕度等環(huán)境監(jiān)測 2 3 監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從集中式控制系統(tǒng)向分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展過 程 當(dāng)集中式控制系統(tǒng)面臨可靠性和處理速度兩大難題時(shí) 分布式控制系統(tǒng)就 應(yīng)運(yùn)而生了 現(xiàn)在監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)就采用了分布式結(jié)構(gòu) 如圖2 3 所示 圖2 3 分布式控制系統(tǒng) 8 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 分布式控制系統(tǒng)的最大特點(diǎn)就是管理的集中和控制的分散 因而又被稱為 集散控制系統(tǒng) 具體地講 它把對(duì)全局的管理和協(xié)調(diào)工作集中在主控計(jì)算機(jī)上 而把具體的對(duì)設(shè)備的監(jiān)測和控制 局部的管理 階段性的數(shù)據(jù)處理等工作交給 分散在不同地點(diǎn)的前端計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn) 這樣做的結(jié)果使得監(jiān)控過程條理清楚 層次分明 既分散了系統(tǒng)故障的危險(xiǎn) 提高了系統(tǒng)可靠性 又分擔(dān)了系統(tǒng)負(fù)擔(dān) 使多項(xiàng)工作協(xié)調(diào)并行處理 提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)住 同時(shí)這種結(jié)構(gòu)具有一定的靈 活性 有利于系統(tǒng)的擴(kuò)展 監(jiān)控系統(tǒng)的五大組成部分中 數(shù)據(jù)采集和控制命令執(zhí)行都在前端電源設(shè)備 處實(shí)現(xiàn) 可以并稱為蔚端采集控制部分 數(shù)據(jù)管理和人機(jī)界頑主要在上層計(jì)算 機(jī)即通信電源監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn) 可以并稱為中央處理和管理部分 這樣一來 監(jiān) 控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)就勾勒出來了 如圖2 4 所示 這是一個(gè)分支樹型結(jié)構(gòu) 即 多個(gè)前端采控部分通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò) 與中央數(shù)據(jù)處理和控制部分進(jìn)行雙向的 通信 顯然 這是一個(gè)具有兩層結(jié)構(gòu)的分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 實(shí)際運(yùn)用的監(jiān) 控系統(tǒng)比這個(gè)結(jié)構(gòu)要復(fù)雜 但都可以看成是由這個(gè)基本結(jié)構(gòu)疊加組合而成的 圖2 4 監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 9 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 4 監(jiān)控系統(tǒng)的層次化結(jié)構(gòu)和功能 按照各級(jí)通信電源設(shè)備維護(hù)管理單位的不同職能 在一個(gè)省的范圍內(nèi) 可 以將整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)劃分為省監(jiān)控管理系統(tǒng) 城市 地區(qū) 監(jiān)控管理系統(tǒng) 區(qū)域 縣 監(jiān)控管理系統(tǒng)以及局 站 監(jiān)控管理系統(tǒng)等四個(gè)管理層次 分別負(fù)責(zé)不 同范圍內(nèi)的各通信局 站 的電源設(shè)備的監(jiān)控和管理 通常將這幾個(gè)不同層次的 系統(tǒng)的監(jiān)控管理中心分別稱為省監(jiān)控管理中心 p s m c 或p s c 城市 地區(qū) 監(jiān)控管理中心 c s m c 或監(jiān)控中心 s c 區(qū)域 縣 監(jiān)控管理中心 d s m c 或監(jiān)控站 s s 局 站 監(jiān)控管理中心 l s m c 或監(jiān)控單元 s u 其中局 站 監(jiān)控管理系統(tǒng)還可以分出一個(gè)直接與設(shè)備打交道的監(jiān)控層 稱為設(shè)備監(jiān) 控單元 e s u 或監(jiān)控模塊 s m 是監(jiān)控系統(tǒng)的最底層 借用行政區(qū)劃的級(jí) 別 將上述五個(gè)層次的監(jiān)控中心及中央撒控單元分別簡稱為 省中心 p s c 地市中心 s c 縣中心 s s 局站中心 s u 和監(jiān)控模塊 s m 一個(gè)結(jié)構(gòu)完整的省內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng) 可以按管理要求和空間分布分成如上所 述的省中心 地市中心 縣中心 局站中心和監(jiān)控模塊等五個(gè)層次 這些不同 層次的系統(tǒng)分別被賦予不同的功能 它們協(xié)調(diào)工作 交換信息 共同完成整個(gè) 監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控和管理任務(wù) 2 5 監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 監(jiān)控系統(tǒng)是由各不同層次 不同功能的計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備組成的一個(gè)計(jì)算 機(jī)網(wǎng)絡(luò) 確定一個(gè)合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)的性能和功能非常重要 前面已經(jīng)介 紹了監(jiān)控系統(tǒng)的層次化結(jié)構(gòu) 下面將按照每一個(gè)層次的具體要求 分別對(duì)它們 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 最后再將它們進(jìn)行組合 得出監(jiān)控系統(tǒng)總的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?結(jié)構(gòu) 在最底層 也就是設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中 電源和空調(diào)設(shè)備被分散安裝在不同的 機(jī)房之中 機(jī)房的環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)也同樣分布在各個(gè)機(jī)房之中 這些設(shè)備或環(huán)境的 監(jiān)測參數(shù)通過各自的或公共的監(jiān)控模塊上傳至局站監(jiān)控中心 監(jiān)控模塊和采集 點(diǎn)及控制點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是一對(duì)多 與設(shè)備之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系也是一對(duì)一或一 對(duì)多 而從監(jiān)控角度來講 這些監(jiān)測點(diǎn)或設(shè)備之間顯然是互不相關(guān)的 因此在 監(jiān)控模塊這一層可以采用星型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 一對(duì)一可以看成是最簡單的星 型結(jié)構(gòu) 在一個(gè)通信局站內(nèi) 通常有許許多多的設(shè)備 需要通過不同的監(jiān)控模塊來 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制 智能設(shè)備還自帶有監(jiān)控模塊 這些監(jiān)控模塊只需要與局 站中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信 而它們之例一般沒有相互傳送信息的必要 不需相互 連接 因此局站監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也是星型結(jié)構(gòu) 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 縣監(jiān)控系統(tǒng)包括一個(gè)縣中心和若干個(gè)局站中心以及其所連接的各個(gè)監(jiān)控模 塊 各局站中心將本局站內(nèi)各監(jiān)控模塊傳送上來的數(shù)據(jù)信息加以處理后向縣中 心傳送 縣中心要向各局站中心下發(fā)監(jiān)測和控制命令 而各局站中心之間一般也 不需要互訪 無須相互連接 因此縣監(jiān)控系統(tǒng)也采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 同理 從縣中心到地市中心 從地市中心到省中心 也就是地市監(jiān)控系統(tǒng) 和省監(jiān)控系統(tǒng)也都采用星型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 綜上所述 整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一個(gè)由多層次的星型結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)逐級(jí)匯接而成的一個(gè)樹型結(jié) 構(gòu) 如圖2 5 所示 因此 從網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)的角度 監(jiān)控系統(tǒng)可以定義成是一 個(gè)自下面上的逐級(jí)匯接的樹型分布式計(jì)算機(jī)管理控制系統(tǒng) 圖2 5 監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 2 6 本章小結(jié) 本章首先介紹了通信電源的結(jié)構(gòu) 接著介紹了通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的組成 結(jié)構(gòu)和功能 最后介紹了監(jiān)控系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 使讀者對(duì)通信電源 和其監(jiān)控系統(tǒng)硬件組成和網(wǎng)絡(luò)組成有了一個(gè)初步的了解 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第3 章監(jiān)控系統(tǒng)通信模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 通信電源監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 通過各種網(wǎng)絡(luò)將系統(tǒng)的各部分 以一定的方式聯(lián)系在一起 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是 相互連接的獨(dú)立自主的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 的集合 這里的 相互連接 是指按照一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 將不同的計(jì)算機(jī)通過 一定的接口和通信線路連接在一起 這里通信線路包括傳輸介質(zhì) 網(wǎng)絡(luò)連接設(shè) 備等 獨(dú)立自主 是指各臺(tái)計(jì)算機(jī)分開時(shí)都是一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng) 各系統(tǒng)之 間不存在相互決定或主從關(guān)系 因此 對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng) 只需要把選定的各 種網(wǎng)絡(luò)組件與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按照一定的規(guī)則連接在一起 并對(duì)它們作必要的設(shè)置 當(dāng)然要讓一個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行 除了必要的連接和設(shè)置外 還必須要有相應(yīng)的軟 件 協(xié)議來支持 3 1t c 聊p 協(xié)議 兩個(gè)系統(tǒng)中實(shí)體之間 如兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間 通信的過程是十分復(fù)雜的 為 了減少協(xié)議設(shè)計(jì)和調(diào)試過程的復(fù)雜性 通常按照結(jié)構(gòu)化的層次方式將協(xié)議劃分 成若干個(gè)層次 每個(gè)層次完成一定的功能 各層又分別建立在其下層的基礎(chǔ)上 如圖3 1 所示 用戶a n l 層 r t 層 n 1 層 用戶b 圖3 1 層次 協(xié)議和接口的關(guān)系 層接口 一 一 層接口 對(duì)于結(jié)構(gòu)化分層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 般將層與協(xié)議的集合叫做網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 比較著名的有國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 i s 0 提出的丌放系統(tǒng)互聯(lián)體系結(jié)構(gòu)o s l 美國 國防部提出的t c p i p 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)等 i s o o s i 參考模型是為了實(shí)現(xiàn)丌放系統(tǒng) 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 互聯(lián)所建立的分層模型 其目的是為了異種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互聯(lián)提供一個(gè)共同的 基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)框架 并為保持相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的一致性和兼容性提供共同的參考 其參 考模型如圖3 2 所示 用戶 用戶 應(yīng)用層 7應(yīng)用層協(xié)議 表示層 6 表不層協(xié)議 應(yīng)用層 會(huì)話層 5會(huì)話層協(xié)議 表示層 傳輸層 4傳輸層協(xié)議 會(huì)話層 網(wǎng)絡(luò)層 3 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 傳輸層 數(shù)據(jù)鏈路層 2數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)層 1物理層協(xié)議 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層物理層 物理介質(zhì) 圖3 2i s o o s i 參考模型 t c p i p 協(xié)議又稱i n t e m e t 協(xié)議 是世界上最流行的開放系統(tǒng) 非專用 協(xié) 議簇 因?yàn)樗梢栽谌魏谓换ヂ?lián)接的網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行通信 包括l a n 和w a n 通 信 t c p i p 實(shí)際上是由一套通信協(xié)議簇組成 其中最著名的是傳輸控制協(xié)議 t c p 和網(wǎng)際協(xié)議 i p 此外還包括了地址解析協(xié)議 a r p 用戶數(shù)據(jù)報(bào) 協(xié)議 u d p 文件傳輸協(xié)議 f 1 口 等一系列低層和高層協(xié)議 已形成了一個(gè) 完整的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 由于t c p i p 是先于o s i 參考模型開發(fā)的 所以并不符合o s i 的標(biāo)準(zhǔn) t c p i p 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分為4 層 從下到上依次是網(wǎng)絡(luò)接口層 網(wǎng)際層 傳輸層和應(yīng)用 層 他們與o s i 參考模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3 3 所示 t c p i p 及其參考模型與o s i 模型一樣 也有其不足 如它沒有明顯地區(qū)分 服務(wù) 接口和協(xié)議的概念 模型不通用等 但這并不影響它的應(yīng)用 直到今天 t c p i p 依然是流傳最廣 使用最多的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 應(yīng)用層 表示層 會(huì)話層 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 o s i 參考模型 n f s f t p t c l l l c t s m t p x d r 應(yīng)用層 d n s s n m p t f t p r p c t c p u d p傳輸層 路由選擇協(xié)議 m 網(wǎng)際層 a r p r a r p e t h e m e t t o k e nr m g 幀中繼 x 2 5 網(wǎng)絡(luò)接口層 其他 圖3 3t 珊 模型與i s o o s l 參考模型的對(duì)比 3 2 智能設(shè)備通信協(xié)議 兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)相互通信 除了必要的硬件連接外 還必須通過一 定的通信協(xié)議 監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的通信協(xié)議主要有三類 第一類是接口與總線協(xié) 議 如r s 2 3 2 通信協(xié)議 這類協(xié)議規(guī)定了接口與總線的機(jī)械 電氣 功能和 過程特性 以及通信方式 單i 雙工 通信速率 傳輸距離等內(nèi)容 主要對(duì) 應(yīng)o s i 的物理層 有的也包括數(shù)據(jù)鏈路層甚至高層的協(xié)議 如現(xiàn)場總線的協(xié)議 這類協(xié)議是一切智能控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ) 第二類是網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 包括與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的各層協(xié)議 如t c p l p h d l c 局域網(wǎng)協(xié)議以及廣域 網(wǎng)協(xié)議等 這類協(xié)議為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通提供了底層的支持 為其上 的各種應(yīng)用提供了實(shí)用的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái) 第三類是監(jiān)控系統(tǒng)特有 專用 的通信協(xié) 議 包括智能設(shè)備的通信協(xié)議和各級(jí)監(jiān)控子系統(tǒng)之間的互聯(lián)通信協(xié)議 智能設(shè) 備通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)s u 監(jiān)控主機(jī)與各智能通信模塊 s m 之間的通信 各級(jí)監(jiān)控 子系統(tǒng)之間的互聯(lián)通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)s s s u s c s s p s c s c 之間的通信 這類協(xié) 議通常運(yùn)行于前兩類協(xié)議的基礎(chǔ)之上 廣義的智能設(shè)備包括被監(jiān)控的所有帶有智能管理控制模塊并向外提供通信 接口的電源設(shè)備 空調(diào)設(shè)備 蓄電池監(jiān)測儀 配線架 傳輸電源列柜 門禁系 統(tǒng)等設(shè)備 以及經(jīng)過智能化改造的非智能設(shè)備 在監(jiān)控系統(tǒng)中 這些設(shè)備及系 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 統(tǒng)的智能管理控制模塊或改造后加裝的智能通信接口模塊都屬于s m 監(jiān)控模 塊 智能設(shè)備通信協(xié)議即各s m 與監(jiān)控主機(jī)之間的通信協(xié)議 參照o s i 參考模型 智能設(shè)備通信協(xié)議通常包括物理層 數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng) 用層內(nèi)容 即o s i 的第一 二 七層 其中物理層包括通信接口的機(jī)械 電氣 特性定義 傳輸介質(zhì) 連接和拓?fù)浞绞降?它提供了二進(jìn)制碼傳輸?shù)奈锢硎侄?一般引用標(biāo)準(zhǔn)的物理標(biāo)準(zhǔn)的物理層接口協(xié)議 數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定了二進(jìn)制碼組織 差錯(cuò)控制 流量控制 差錯(cuò)校驗(yàn) 同步等內(nèi)容 以保證信息可靠的傳輸 應(yīng)用 層規(guī)定了協(xié)議數(shù)據(jù)的定義 命令格式和內(nèi)容等 對(duì)于通信雙方來說是真正有意 義的信息 智能設(shè)備的接入方式主要有兩種 直接接入和通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器接入 1 直接接入方式 監(jiān)控系統(tǒng)按照智能設(shè)備所提供的通信協(xié)議編寫特定的 通信模塊 或智能設(shè)備所采用的通信協(xié)議正是監(jiān)控系統(tǒng)所采用的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議 是 通信雙方就有了一套能夠相互理解的 語言 一旦建立連接 就可以進(jìn)行 正常通信了 這種通信方式稱為直接接入方式 2 協(xié)議轉(zhuǎn)換器接入方式 這種方式是指在智能設(shè)備不能提供自身的協(xié)議 或智能設(shè)備所提供的協(xié)議不適合監(jiān)控系統(tǒng)直接接入 如采用非標(biāo)準(zhǔn)通信速率 或監(jiān)控系統(tǒng)有必要統(tǒng)一其協(xié)議而智能設(shè)備只能提供非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議時(shí) 通過在智能 設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)之間增加一級(jí)或多級(jí)協(xié)議轉(zhuǎn)換器 把智能設(shè)備的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換 成監(jiān)控系統(tǒng)所支持的通信協(xié)議 以達(dá)到通信目的 協(xié)議轉(zhuǎn)換器通常用單片機(jī)來 實(shí)現(xiàn) 它同時(shí)包括了接口和協(xié)議的轉(zhuǎn)換 在通信過程中起 翻譯 的作用 綜上所述 兩種接入方式各有千秋 直接接入方式簡單易行 但系統(tǒng)響應(yīng) 時(shí)問易受智能設(shè)備自身響應(yīng)時(shí)間影響 協(xié)議轉(zhuǎn)換器接入方式可以簡化監(jiān)控系統(tǒng) 前端處理過程 甚至提高系統(tǒng)總體實(shí)時(shí)性 但成本較高 本系統(tǒng)采用協(xié)議轉(zhuǎn)換 器接入方式 為了統(tǒng)一智能設(shè)備通信協(xié)議 方便接入監(jiān)控系統(tǒng) 原電信總局于1 9 9 9 年頒 布了 通信局 站 電源 空調(diào)及環(huán)境集中監(jiān)控管理系統(tǒng)前端智能設(shè)備通訊協(xié) 議 中國電信交換 1 9 9 9 1 6 2 5 號(hào) 以下簡稱 智能設(shè)備通信協(xié)議 或電總協(xié)議 作為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 2 0 0 3 年信息產(chǎn)業(yè)部又以該協(xié)議為基礎(chǔ)制定監(jiān)控系統(tǒng)智能設(shè)備通 信協(xié)議的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 1 總述 通信接口與通信方式 智能設(shè)備通信協(xié)議 作為一個(gè)通用的 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 首先對(duì)協(xié)議的范圍 引用標(biāo)準(zhǔn) 定義 符號(hào)和縮略語以及監(jiān)控內(nèi)容 等作了詳細(xì)說明 由于是通信協(xié)議 物理接口采用了常見的r s 2 3 2 r s 4 8 5 和r s 4 2 2 等異步 串行通信接1 2 1 信息傳輸格式為起始位1 位 數(shù)據(jù)位8 位 停止位l 位 無校 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 驗(yàn) 鑒于監(jiān)控系統(tǒng)的分布式結(jié)構(gòu) 通信采用主從式 監(jiān)控系統(tǒng)的前置機(jī)作為主 機(jī) 智能設(shè)備監(jiān)控模塊為從機(jī) 主機(jī)呼叫從機(jī)并下發(fā)命令 從機(jī)收到命令后返 回應(yīng)答 響應(yīng) 信息 主機(jī)5 0 0 m s 內(nèi)未收到從機(jī)應(yīng)答或接收到應(yīng)答錯(cuò)誤信息 則認(rèn)為本次通信過程失敗 這樣的通信機(jī)制不論對(duì)主機(jī)還是對(duì)從機(jī)都是易于實(shí) 現(xiàn)的 2 信息的基本格式 對(duì)命令和應(yīng)答信息 該協(xié)議規(guī)定了一個(gè)基本格式 如圖3 4 所示 其中定義了信息幀的起始符 終止符 校驗(yàn)和以及協(xié)議版本號(hào) 設(shè)備地址 命令和應(yīng)答的控制標(biāo)識(shí)碼 返回碼 數(shù)據(jù)信息長度和數(shù)據(jù)信息內(nèi)容 等字段 有些智能設(shè)備的通信協(xié)議中沒有規(guī)定這樣一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膸?而是采用簡 單字符格式的命令 應(yīng)答也采用無任何校驗(yàn)而僅僅靠一個(gè)起始符和一個(gè)終止符 定義的一段數(shù)據(jù) 串 雖然簡單易行 但可靠性較差 序 l23 4 56789 號(hào) 字 節(jié)111l12 l e n i d 22l 數(shù) 格 s o iv e ra d rc 玎 lc 玎 2l e n g t h d f f dc h k s u me o i 式 圖3 4 智能設(shè)備通信協(xié)議 規(guī)定的信息幀基本格式 信息幀中的起始符和終止符是用于在信息傳輸過程中進(jìn)行幀的界定和同 步 類似與數(shù)據(jù)位傳輸中的起始位和終止位 校驗(yàn)和定義為將信息幀中除起始 符 終止符和校驗(yàn)和碼本身之外所有實(shí)際傳送的各字節(jié)累加求和 取結(jié)果的低 二字節(jié) 即累加和模2 5 5 3 6 取余 再取反加1 信息幀中其他字段的定義大多 屬于o s l 應(yīng)用層的內(nèi)容 如版本號(hào) 設(shè)備地址 控制標(biāo)識(shí)碼 數(shù)據(jù)格式及內(nèi)容 的定義等 其中c i d 2 是作為返回碼r t n 的 正常時(shí)為0 0 h 其他值則代表著 不同的錯(cuò)誤類型 另外值得注意的是數(shù)據(jù)信息長度字段l e n g t h 它在定義中 由兩個(gè)字節(jié)組成 其中低字節(jié)和高字節(jié)的低半字節(jié)這1 2 位代表數(shù)據(jù)信息內(nèi)容的 實(shí)際長度 而高字節(jié)的高半字節(jié)則是該字段低1 2 位的校驗(yàn)和 計(jì)算方法是低 1 2 位以4 位為單位累加求和 取結(jié)果的低4 位 即累加和模1 6 取余 再取反 加1 如圖3 5 所示 這樣的雙重校驗(yàn)無疑增加了接收方的檢錯(cuò)能力 1 6 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 高字節(jié)低字節(jié) 校驗(yàn)碼l c h k s u m長度標(biāo)識(shí)碼l e n i d 表示玳f o 的傳送中a s c i i 碼字節(jié)數(shù) d i sd d 1 3 d 1 2d 1 1d 1 0d od s隊(duì) d e d 5d dd 3 d 2 d ld o 圖3 5 基本格式中l(wèi) e n g t h 字段的定義 3 傳輸編碼方式與傳送順序 協(xié)議中對(duì)信息傳輸時(shí)的編碼方式作了如下 的規(guī)定 在基本格式中的各項(xiàng)除s 0 1 和e o i 是以十六進(jìn)制解釋 s o i 7 e h e o i 0 d h 十六迸制傳輸外 其余各項(xiàng)都是以十六進(jìn)制解釋 以十六迸制 檔c 碼的方式傳輸 每個(gè)字節(jié)用兩個(gè)a s c 碼表示 即高4 位用一個(gè)a s c h 碼表示 低4 位用一個(gè)a s c i i 碼表示 這說明該協(xié)議為了提高檢錯(cuò)能力 除 幀起始符和終止符外所有內(nèi)容都用a s c n 碼方式的十六進(jìn)制編碼 用兩個(gè)字節(jié) 來代替一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容 同時(shí)也可使接收方很容易找到幀頭和幀尾 不至于與 幀內(nèi)的信息內(nèi)容混淆起來 這樣實(shí)際傳送的字節(jié)數(shù)將近兩倍于協(xié)議幀格式中定 義的字節(jié)數(shù) 如圖3 6 所示 序號(hào)1234567 89 協(xié)議 定義 11ll12 l e n i d 221 的字 節(jié)數(shù) 實(shí)際 傳送 l22224 l e n i d41 的字 節(jié)數(shù) 格式 內(nèi) s o iv e ra d rc r d lc i d 2l e n g t h i n f oc h k s u me o i 容 圖3 6 幀格式中實(shí)際傳送的字節(jié)數(shù) 根據(jù)協(xié)議規(guī)定 整個(gè)幀的傳送順序是各字段從左到右依次傳送 除浮點(diǎn)數(shù) 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 是先傳低字節(jié)再傳高字節(jié)外 所有包含多個(gè)字節(jié) 指協(xié)議定義的字節(jié)數(shù) 的字 段或數(shù)據(jù)格式都是先傳高字節(jié)再傳低字節(jié) 所有a s c i i 碼方式的十六進(jìn)制編碼 內(nèi)容都是先傳高4 位的a s c i i 碼再傳低4 位的a s c i i 碼 4 高層內(nèi)容 該協(xié)議對(duì)各種數(shù)據(jù)格式及其含義 編碼內(nèi)容 通用命令內(nèi) 容等作了定義 該協(xié)議對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的訪問方式是采用分類別順序訪問的 這種 方式處理簡單 僅用一條命令就可以獲取大量信息 但當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)需要了解其 中少量數(shù)據(jù)內(nèi)容時(shí) 許多無用卻占據(jù)著傳輸時(shí)間的數(shù)據(jù)將被拋棄 勢必降低了 效率 3 3 監(jiān)控系統(tǒng)的通信 3 3 1t c p 連接的實(shí)現(xiàn) 上位機(jī)與下位機(jī)的s o c k e t 連接是在新創(chuàng)建的進(jìn)程中建立的 上位機(jī)根據(jù)下 位機(jī)的職地址和默認(rèn)的端口號(hào)創(chuàng)建s o c k e t 本系統(tǒng)采用可靠的t c p 連接模式 調(diào)用t c p c l i e n t 類建立連接 t c p c l i e n t 類提供了一些簡單的方法 用于在同步 阻塞模式下通過網(wǎng)絡(luò)來連接 發(fā)送和接收流數(shù)據(jù) 如果因?yàn)榭诘刂峰e(cuò)誤或其他 原因無法建立連接 主線程將報(bào)警并進(jìn)入阻塞狀態(tài) 當(dāng)上位機(jī)建立s o c k e t 連接 后 要發(fā)送和接收數(shù)據(jù) 使用g e t s t r e a m 0 方法來獲取一個(gè)n e t w o r k s t r e a m 調(diào) 用n e t w o r k s t r e a m 的b e g i n w d t e 0 和b e g i n r e a d 0 方法與遠(yuǎn)程主機(jī)之間發(fā)送和接 收數(shù)據(jù) 使用b e g i n w d t e o f f f lb e g i n r e a d 0 方法進(jìn)行通信的好處是使用不同的線 程來處理i o 最后使用c l o s e 0 方法釋放與t c p c l i e n t 關(guān)聯(lián)的所有資源 實(shí)現(xiàn)通訊協(xié)議的程序如下 若無法建立t c p 連接 則捕捉錯(cuò)誤返回給 c o n e c t s t a t i o n s t r i n gi p i n tp o r t 函數(shù)f a l s e 值 若建立連接 則創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流 將傳輸數(shù)據(jù)先按照智能設(shè)備通信協(xié)議 此處為電總協(xié)議 建立數(shù)據(jù)流 然后利 用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流傳輸至已連接的口地址端口處 t c p c l i e n tm y c l i e n t f f c p 連接套接字 n e t w o r k s t r e a mm y s t m m 廒取網(wǎng)絡(luò)流 p u b l i cb o o lc o n e c t s t a t i o n s t r i n gi p i n tp o r t 連接局站函數(shù) 連接成功返回t r u e 失敗則返回f a l s e t r y m y c l i e n t n e wt c p c l i e n t i p p o n m y s t r e a m m y c l i e n t g e t s t r e a m 0 r e t u r n