移动监控系统.doc

单片机应用系统设计 单片机应用系统设计（附盘）介绍了半导体温度传感器、转速测定及数据显示系统、汽车前轮转向角的简易测量系统、用光电池阵列定位光源、应用电阻应变片设计电子称、数字温度传感器；步进电机控制、温箱温度控制、考勤机系统、贪食蛇游戏；视频切换卡、光纤收发器、网络交换机、VDSL网络设备的局端和用户端、移动通信系统的监控单元等设计过程。内容简介 单片机应用系统设计(附盘)的实例是结合常用的电子、通信、测控、自动控制等领域的实际应用，利用单片机的硬/软件设计而成。单片机应用系统设计(附盘)理论性与应用性结合，将自动控制、传感器、测控系统、光纤通信、无线通信、计算机网络等理论知识和实用的设备设计很好地结合起来，具有较强的可读性和可操作性。 单片机应用系统设计(附盘)适用于大中专院校、技校以及职业院校的电气类、电子类、机电类专业的师生，还可以作为从事单片机系统及应用开发人员的参考书。移动通信直放站系统的监控单元的设计15.1目的和意义25715.2关键器件及设备25715.3直放站系统相关知识25715.4光纤直放站的工作原理25815.5光远端控制模块的设计26015.5.1光远端控制模块的框图26015.5.2性能指标26215.5.3模块整体电路26315.5.4模块软件工作模式26415.6光局端控制模块的设计26915.6.1光局端控制模块的组成26915.6.2模块电路原理27015.6.3模块软件工作模式27015.7参考程序270移动监控系统总述通信技术的飞速发展促进了电信行业的高速发展，移动通信正是目前发展最快的项目之一。随着各地GSM网络的不断扩大，网络基站的数目也在不断增加。移动局基站分布广，数量大，局站大小不一，设备种类与数量不多，且以无人值守的基站为主。对于这些基站中的设备的管理与维护是一个非常重要的问题。移动通信有自己的特点，不能完全照搬普通电信网的监控，因此要有一套适合自己运维体系的集中监控系统。方案特点 1 zjusea-Supervision设计标准zjusea-Supervision是依据如下四个文件作为依据：1、1XT005-95通信局（站）电源系统总技术要求；2、电信总局电网综1996105号文电信电源、机房空调集中监控管理系统技术要求；3、电信总局电网综1997472号文电信电源、机房空调集中监控管理系统暂行规定；4、电信总局电网综1997471号文通信机房环境安全通例；同时参照我们对移动通信设备的了解，补充了图像部分的方案，针对移动局提供的资料对南京、苏州两个市局与下面的基站数目和设备类型、数目的了解，专门设计了针对这两个交换局与下面的基站的设计方案。2 监控对象移动基站与南京、苏州两个市局（共计四个交换局）的设备数目类型有所不同，但对于它们的监控都应包含以下一些量：电源部分包括：交流配电屏1、三相输入电压 2、三相电流 3、市电停电/来电告警4、主开关状态 5、电度量等 6、市电频率7、功率 8、功率因素等整流配电设备（包括开关电源与相控电源）3 整流设备输出电流 2、整流设备工作状态4 整流设备启动/停止控制4、直流输出电压5、 整流设备的均/浮充控制 6、直流输出电流5 直流输出电压上下限告警8、模块故障告警蓄电池组1、 电池组电压 2、蓄电池组充放电电流 3、 标志（或每个）电池温度 4、每个蓄电池电压空调部分包括：1、开/关机控制 2、空调运行状态 3、主机工作电流环境部分包括：1、 火灾烟雾报警 2、机房温湿度 3、水浸管理4、 智能门禁管理 5、图像监视还可以包括门磁管理与窗开关管理6 zjusea-Supervision移动监控特点针对移动基站数量多，地理位置分散，每个市局下面的交换局、移动基站数目不等，动力设备类型基本统一，设备基本在同一机房内，维护人员少等特点，因此我们认为与普通电信通信网的监控有所不同，移动通信监控必须适应这些特点，面向维护人员，提供强大的管理功能，才能适合目前移动基站的实际情况。另外移动局与普通电信的传输方式不同，普通电信监控中传输线路可以DDN通信线路或PCM电话拨号线路，图像传输可以采用光纤直接连接或直接通过2M口传输，但是对于移动基站来说一般通信都是采用E1的2M口中取64K时隙或微波通信，因此无论通信数据，图像都应该从这个2M口的64K时隙中传输。因此针对移动监控的特点，我们在原来的基础上重新修改zjusea-Supervision监控系统，目前的zjusea-Supervision监控系统具有如下一些特点：将电源、空调、环境、图像系统合在一起成为整个一个系统，其中每个单元又可根据需要独立出来，成为单独一个系统。这套系统主要面向综合管理，维护。增加统计功能与管理功能，根据需要可以实现报警联动功能，远端报警传呼机呼叫功能。将一个移动基站作为一个监控单元模块，降低成本的同时不降低可靠性，提高性能价格比。适应这种多局站的监控系统。使用现有的E1传输线路，主要通信部分走64K时隙，同时可以利用GSM微波通信线路作为备份路由，提高系统的可靠性。现有软件等留有接口，为以后的办公自动化等网络结构等留有升级的余地，保证产品的可升级性与兼容性。在分控中心与主控中心等地均采用标准数据协议，并采用TCP/IP标准通信协议，为以后的TMN做接口，并采用共享数据库，为以后统一的往上一级监控留有标准接口，保证系统的兼容性。采用优先级区分的方式保证报警或重要故障及时的传送到上面。保证系统的可靠性与可维护性。监控设备采用模块化，同时采用分布式控制系统，降低单一模块损坏带来的影响。同时器件选用经过ISO9001认证的可靠产品，保证采集的可靠性与准确性。采用逆变器作为辅助电源设备，保证在市电或蓄电池两者任一有电时，监控系统都可以正常工作，保证事故出现后监控系统照常工作。7 系统结构与组网方式8 系统的结构根据江苏省移动局在管理体制、设备类型、管理维护和事件处理方面的需要，监控系统采用分布式结构。目前我们的移动局以市（地区）为单位，再往上是省局监控中心。市局以下包括数量不等的移动基站和交换局。监控系统结构如图3-1所示：省移动监控管理中心 : 以省局为单位（SC）市/地区监控管理中心: 以市局为单位（SS）基站监控模块： 以移动基站作为一个独立监控设备（SU）交换局监控模块： 以交换局作为一个独立监控设备（SU）。对一个地区而言，系统是个两级的系统，其中市局作为SS，而所有的基站与交换局作为SU。由于BSC管理基站，所有在BSC中设置通讯转发设备，仍然直接将基站的数据向市局发送。所以，交换局中不仅要监控动力设备与空调、环境，作为一个SU，同时又是下属的移动基站向市监控中心发送数据的中转站。对于市监控中心，交换局的转发是透明的，直接能够接收基站的数据。图3-1 江苏省移动基站拓扑结构图基站/交换局监控模块直接对设备进行命令的发送与设备的采样与控制，并且可以包括对图像监控中的云台、镜头等设备的命令控制。基站/交换局监控模块还负责将监控管理中心要求的数据向上传送。可以根据基站/交换局含有的监控参数点的多少采用工控单片设备等作为基站监控模块。市/地区市/地区监控管理中心负责监测监控需要的数据，并及时对报警进行处理，必要时用电话自动呼叫维护人员。中心能将数据存储、处理、分析。中心对图像有监测与控制能力，并向省监控管理中心负责，将省监控管理中心需要的数据向上传送。在这一级都设有计算机局域网，有较好的人机界面，一般采用Windows 95的平台。并有一台数据服务器。服务器一般采用Microsoft Windows NT。省监控管理中心对所属的所有市/地区及移动基站和交换局的数据进行管理，对报警等下面市/地区监控管理中心传送上来的重要数据进行存储，处理。在这一级中，实时数据并不是最重要的，报表，曲线的分析功能是这一级的主要功能。市/地区监控管理中心将数据进行整理，将整理后数据（如报表、曲线）如果需要就传送到省监控管理中心，以使省局统一设备管理，便于对设备运行情况作出第一手资料，也便于以后的设备选型。在这一级也设立计算机局域网，有较好的人机界面，一般采用Windows 95的平台。设立一台数据服务器，和多台分控台。服务器一般采用Microsoft Windows NT。省监控中心可以直接观察所属的某个移动基站/交换局的设备参数，也可以观察某个移动基站/交换局的实时图象。监控软件部分内容请参见后面第五章介绍。图3-2 通讯连接的拓扑结构图图3-3 下位机的拓扑结构图系统拓扑结构如图3-2，图3-3所示。由于将下面的移动基站/交换局作为一个监控模块来考虑，这样每一个市/地区基站监控管理中心对下面的基站/交换局个数就可以无限扩展。由于在市/地区监控管理中心一级设立了数据服务器，这样就可以采用数据库/服务器方式通信，减轻通信量，报警采用主动向上发送的方式，保证了报警的准确性与及时性。在基站可以采用图像控制命令与监控走同一根64K线路的方式。数字图像单独走一根64线路。在交换局中，使用2M的E1，直接传送数据与图象。监控模块对采集的数据进行变换和分析，执行控制指令，产生报警信息。对设备参数的采集和设备的控制采用模块化的分布式采集和控制。每个采集/控制模块都具有微处理器，可快速精确地执行指令。然后由监控模块对实时数据进行汇总，计算，判断。模块之间采用抗干扰能力强的RS485现场总线连接。一般直接的智能设备也将数据先变送成485信号。对采用不同的监控模块可能有不同的处理方式。9 系统的组成由前面的系统结构的介绍，我们已经可以看出整个系统方案从整个工程来看由硬件工程块，传输模块和软件块组成。后面的第四章将详细介绍工程硬件块的特点，第五章将详细介绍软件块的特点。整个系统从功能划分可以分为电源监控块，空调监控块，环境监控块，门禁管理，图像监控块。其中每一块都可以单独拿出来独立成为一套监控系统，也可以合在一起作为整个的监控系统，这也是zjusea-Supervision系统的一大特色。其中电源监控块包括交流屏、直流屏、蓄电池、开关电源等电源设备的数据采集，信号变化观察与远端遥控的功能。空调监控块包括机房空调这种与机房环境等直接相关设备的数据采集，信号变化观察与远端遥控的功能。环境监控块包括与机房设备运行密切相关的温湿度，火警，烟感，地湿，门磁开关等。这里主要包括数据采集，主要是当出现环境不正常时的紧急通知。门禁管理主要指对与无人机房进出门的远端登记管理，包括刷卡进出等。图像监控块主要指对机房的一些正常的监视，包括对出现故障时自动将摄像头自动切换到有报警发生的地方，自动启动录像功能等。详细的图像监控模块在第六章还有详细的介绍。10 系统的传输3.3.1 传输线路由于移动局的特殊性，在集中监控时的通信传输线路，在省移动监控管理中心与市/地区监控管理中心，采用DCN网络方式。市/地区监控管理中心与基站监控模块之间通信采用2M口抽取64K时隙的通信方式作为主要的路由通信方式，采用使用微波GSM通信作为通信的备份路由。对于苏州下面的基站到苏州市交换局，和南京下面的基站到南京市交换局都可以采用这种通信方式。如长乐路基站到南京市监控中心，就使用这种方式。市/地区监控管理中心与交换局监控模块之间通信采用E1的2M口直接通信方式作为主要的路由通信方式，采用使用微波GSM通信作为通信的备份路由。如苏州市监控中心与南门分局间，采用这种传输方式。在图像系统中，图像都是从下面的基站向上发送图象数据。对于移动基站，实时性要求不是很高。图像可以采用64K时隙的方式。对于一些交换局，如苏州南门分局的图像传输到苏州监控中心（目前认为监控中心设在城西十八楼），以及南京兰旗街的图象传输到南京监控中心（目前认为监控中心设在鼓楼电信大楼），图像质量要求高，显示速度要求也比较高的话，可以直接采用E1的2M口传输数字图像。对于64K的时隙提取设备一般采用以下两种设备供选择：东方通信出产的DSU01和郑州汇丰雪城的HF-2000ETI两种设备。在组网方案中将对这种设备进行具体的阐述。3.3.2 传输线路自检自举系统在运行时可自动检测省移动监控管理中心与市/地区监控管理中心，市/地区监控管理中心与基站监控模块之间的通信状况，使上下保持通信的畅通和时间的一致性。在通信受外力破坏或受到强烈干扰时，如通讯线断路，立即发出告警，有备份路由的线路自动切换到备份路由中运行。并可在故障排除后自动恢复通信。11 系统的组网方式3.4.1通讯结构按照我们在系统结构中的介绍，按照SS，SC，SU三级的划分方式，我们认为系统的组网方式应该按照最简洁，有效的方式来连接整个网络。整个系统的网络拓扑图见图3-5。其中移动基站11，12，13等是属于交换局1的基站，基站21，22等是属于交换局2的基站。具体的基站内的通讯结构如图3-4。图3-4 移动基站通讯连接图图3-5 系统总体通讯结构在交换局，不仅要对交换局的动力、空调及环境进行监控，而且要对下属的移动基站发送上来的数据，转发到上级监控级。所以需要设置多时隙提取器。结构如图：图3-6 远程交换局通讯连接方式对远程交换局，本身有SU进行监控，所以需要占用一条通讯信道来向上传输数据。另外，由于交换局在移动基站与市级监控中心间扮演透明的转发角色，在交换局中，通过单时隙提取器输出的数据，可以通过交换局中设置的多时隙提取器组合在2M的光纤中进行成熟。多时隙提取器有多种型号，可以提取4、8、12、16甚至全部的32个时隙。如果一台多时隙提取器不够，即一个交换局下属移动基站多于32个，可以在增加多台多时隙提取器。本地交换局，是与监控中心在一个位置的交换局。它的通讯方式可以采用网络形式来完成。SU直接连入监控中心的局域网，本地交换局下属的移动基站通过ShiavaPort接入监控中心的局域网图3-7 本地交换局通讯连接方式在监控中心，组建一个局域网。对应于各个交换局，设置多时隙提取器，多时隙提取器在中心与交换局中为一一对应关系。从多时隙提取器中抽取出来的数据，可以通过远程通讯服务器-ShivaPort，转化为局域网中的数据。ShivaPort是美国Shiva公司的产品，可以将串口转化为网络方式。一个ShivaPort可以连接32个串口，并且可以连接不同交换局发送上来的数据。在监控中心设立通讯服务器，专职管理通讯，在通讯服务器上插多串口卡，提供多个串口。这些串口上，可以接GSM的Modem，在主通讯线路故障时进行备份通讯。同时，还可以接两个Modem。其中一个作用为：发生报警时，可以通过传呼通知相关维护人员。另外一个用于提供笔记本远程拨号上网服务。图3-7 监控中心通讯连接图系统组网完全按照TCP/IP协议连接。在现场局站，无论是移动基站还是交换局，都设立以工控单片设备等为核心的监控单元。监控单元将数据通过通讯线路向上级发送。移动基站的数据通过交换局时，将多个64K的分频，通过多时隙提取器，合并在一到几个的2M光纤上，通过交换局与市局的2M光纤进行传输。对市局而言，交换局的通讯归并是透明的，如同移动基站直接连接到市局一样。在市局，各个64K通道接入到多个远程通讯服务器中。该远程通讯服务器（Remote Communication Server）能够将64K串口传输转化为局域网的网络方式，充分利用网络的速度。该远程通讯服务器支持TCP/IP，所以在这个系统中，完全使用了标准的TCP/IP协议。3.5监控中心网络结构（略）现场采集特点12 主要监控设备参数与实现方法4.1.1交流配电4.1.2智能开关电源和非智能开关电源4.1.3直流屏的监控4.1.4环境量的监控。4.1.5安保监控4.1.6空调的监控4.1.7蓄电池组的监控13 选用的硬件设备特点14 下位机设备特点15 施工特点以下均略，欲了解细节，与我联系。系统目录：第一章 总述 * 第二章 方案特点 *2.1 zjusea-Supervision设计标准 *2.2 监控对象 *2.3 zjusea-Supervision移动监控特点 *第三章 系统结构与组网方式 *3.1 系统的结构 *3.2 系统的组成 *3.3 系统的传输 *3.3.1 传输线路 *3.3.2 传输线路自检自举 *3.4 系统的组网方式 *3.4.1通讯结构 *3.4.2通讯连接的主要设备 *3.5监控中心网络结构 *第四章 现场采集特点 *4.1 主要监控设备参数与实现方法