硕士论文-基于ARM的通信电源监控系统的研究

1、武汉理工大学硕士学位论文基于ARM的通信电源监控系统的研究姓名：成小霞申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：罗惠谦20090501武汉理工大学硕士学位论文，。，。，、忱，：，独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定即学校有权保留、

2、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：成、霞导师签名：日期：弓武汉理工大学硕士学位论文课题研究背景和意义第章绪论随着我国国民经济的快速发展，通信网络的建设也得到了迅速的发展。信息产业不仅成为我国国民经济发展的支柱产业，也成为与全国人民日常生活休戚相关的民生基础。通信电源系统是通信网络的核心组成部分之一，通信电源给通信设备提供交、直流电能源，在通信网中的位置极其重要，被喻为通信网和通信设备的“心脏”。作为通信网络动力基础的通信电源，其供电质量的优劣和可靠性的高低直接影响着通信设备

3、的运行质量和可靠性，进而影响到整个通信网络的运行质量和可靠性。为了保证整个通信系统的畅通，必须对电源设备进行监控，通信电源监控系统应运而生。通信电源监控系统是对分布的通信电源设备和机房空调、照明等设备设置必要的监控点，进行实时监控，自动监测和处理系统内各种设备的故障，实现人工方式无法实现的不间断自动巡检、发生故障自动报警，值班人员在监控中心能实时查看到电源设备的运行情况，提高维护工作效率。通信电源集中监控的指导思想是实现对通信网上供电系统的监测和早期预警（如过压、欠压）。监控系统最核心和最重要的功能是故障报警和实时监测，监控系统的关键，主要是看其能否长年不问断、稳定、可靠、实时地对通信电源设备

4、进行监测与预警。因此，我们需要建立一个实用、稳定性强、界面友好、维护量相对小、性价比高、能够切实被通信值班人员使用且能充分发挥最大效用的监控系统。采用通信电源监控系统具有以下现实意义：（）提高对通信电源设备的维护管理水平。（）提高通信电源供电质量，使供电系统具有更高的可靠性和经济性。（）充分发挥计算机技术优势，使电源设备管理向自动化、智能化方向发展。（）实现通信电源设备少人、无人值守和集中维护。（）提高维护效率，降低了维护成本武汉理工大学硕士学位论文通信电源监控系统研究现状在国内，监控系统起源于上世纪年代，当时这些系统都是由电源设备生产厂家进行开发的，只能接入单一类型的电源设备，这就造成了一个

5、监控中心要运行开关电源、油机和空调等多套监控系统，甚至单开关电源就包括了不同品牌的多套监控系统。多系统难以进行统一管理和集中监控，且各系统的功能、机制、协议、接口也存在较大差异，很难进行互联。针对这种情况，建设通信电源集中监控管理系统的思路和要求就相应的被提出来了。我国电源设备集中监控系统的发展经历了十几年，无论在技术上、系统建设规模上，还是在系统运行维护上，都有了长足的进步，监控系统建设数量不断增加，系统规模不断扩大，监控技术日趋成熟，系统模式日趋稳定，相关电子网络技术与监控技术不断发展相互促进，使得监控系统相关标准规范日趋完善，监控市场逐步走向规范化。通信电源集中监控技术在发展过程中也暴露

6、了许多问题，归纳起来主要有以下几个方面】：（）可靠性问题。按照要求，通信电源集中监控系统的采用不应影响被监控设备的正常工作，但在监控系统的建设中却有相反的情况发生。另外监控系统的软硬件质量不过关，也影响了监控系统的使用。（）可维护性问题。监控系统必须是一个“可持续发展”的系统，这就要求系统的软硬件必须采用模块化设计，软件平台采用性能优越的通用平台，硬件和布线合理设计。（）智能化问题。监控系统的功能不断完善并趋于稳定，但作为计算机系统的重要优势的故障诊断分析、预告警、数据处理统计等智能化特性并没有得到很好的发挥。监控系统发展到今天，无论是系统的组成、结构还是功能，都日渐完善，系统规模逐渐扩大。纵

7、观现代相关技术发展，可以看出通信电源集中监控系统的发展趋势如下：（）综合化。综合化是通信电源集中监控系统发展的一个必然趋势。监控系统应由传统意义上的电源监控转向以电源监控为主，包含局站环境、消防、安防管理以及基础、配套设施监控管理在内的通信电源及机房综合监控系统。（）网络化。网络化是监控系统发展的另一个必然方向，这也同时是实现武汉理工大学硕士学位论文综合化的前提。监控系统本身就是一个网络化管理系统，在完善本地网监控中心的前提下建设省监控中心，更有利于通信电源的监控和监管。（）智能化。智能化最能体现计算机的优势，而这恰恰是目前通信电源集中监控系统最为薄弱的环节。积极开发监控系统的潜能，加强自动化

8、，可提高监控系统实用性，减轻维护人员的负担，提高电源维护的效率和可靠性。（）技术。近些年，许多网络软件和网络管理软件都运用了浏览器技术，并采用了浏览器方式的界面。这种方式下，系统软件结构变得非常简单。这种结构在理论上可以无限制地扩充，而不会影响全网的实时性。因此有人预计浏览器技术将成为未来监控系统软件的主流。但这种方式也存在以下不足：大量页面文件的交换使通信数据量增大、软件实时性差、组态功能难以实现、与传统的软件结构模式不兼容等，因此浏览器技术要在监控领域大规模应用还有待时日。（）永无止境的技术革新。各种新技术、新器件的运用将使监控系统功能和性能更加优化，如集成化、智能化传感器和变送器的运用简

9、化了系统底层硬件结构，提高了可靠性；广域网的建设是的监控网络的组织和传输简单化；极低码率图像压缩标准的开发成功使得网上传输图像成为可能等。论文的主要研究内容传统的电源监控系统前端单元大部分基于单片机设计，随着技术的进步及对监控系统的性能和功能越来越高，单片机系统不能很好的满足监控现场的要求：局站中心主机都是基于工业控制计算机构建的，工控机工作稳定、性能优越，但对于一些小的基站，监控对象少，数据量不大，继续使用工控机就会在一定程度上造成浪费。选用合适的微处理器构建嵌入式系统取代单片机完成较大局站的端处理单元任务，或在较小局站中完成主机功能成为可能。本论文讨论的就是嵌入式系统在这两种情况下的使用，

10、具体论述了监控系统的体系结构，并重点给出局站部分的硬件设计、系统软件、应用软件的实现方法等内容。本课题的具体研究内容如下：（）监控系统的整体结构设计，包括监控系统的功能、组成、体系结构、组网方案、监控对象的选取等内容。（）本文的重点部分是局站中心前置单元的的设计。前置单元是基于武汉理大学硕士学位论文构建的嵌入式系统，并对其软硬件平台作了说明，包括器件选型、整体结构、嵌入式操作系统和监控软件的实现。（）在软硬件平台的基础上完成应用软件的开发。考虑，的局站不设置上位机的情况，完成了嵌入式服务器的功能实现，并对系统的应用开发方法作了说明；在嵌入式系统上完成嵌入式数据库的移植实现，使前置单元具有部分数

11、据处理功能，减轻上位机或上级监控中心的压力。武汉理工大学硕士学位论文第章通信电源监控系统整体结构设计通信电源系统概述通信电源是通信网络的动力基础，在对监控系统的结构进行设计之前，先对通信局站电源系统做简单的说吲。传统的通信局站电源系统一般都采用集中供电方式，它由交流供电系统、直流供电系统和相应的接地系统组成。交流供电系统有专用变电站、市电油机转换平、低压配电屏、交流配电屏、备用发电机组以及交流不问断电源系统（）等组成；直流供电系统包括整流设备、蓄电池组和直流配电设备，有的局站为了兼容不同的通信设备，还采用了直流一直流转换器以提供不同标准的直流电压；接地系统按功能可分为工作接地、保护接地和防雷接

12、地。虽然集中供电系统便于维护管理，但也存在可靠性差、投资大、电能耗损大等缺点，因此分散供电方式将是通信电源系统的发展趋势。这种方式为每一个通信机房甚至通信设备都配置了小型电源系统，包括整流模块、交直流配电和蓄电池组。如图所示是分散供电方式电源系统的组成方框图。图分散供电方式电源系统的组成武汉理工大学硕士学位论文通信局站一般由大院和机楼以及其他辅助基建设施组成，机楼中又包括程控机房、传输机房、数据机房、七号信令机房、测量室、电力室、电池室、低压配电室、高压配电室、油机室等若干机房，许多模块局或接入网点则通常只是租用一个或几个房间作综合通信机房和电力机房。这些机房要实现少人值守或无人值守，就必须要

13、有可靠运行的设备和可靠的远程集中监控管理。各种通信设备通常都己随机建设了本专业的集中监控管理系统，如交换、传输、接入网设备的网管系统，而电源设备、空调设备则必须通过通信电源监控系统进行远程集中监控管理。通信监控系统功能及性能指标监控系统的功能从应用的角度来看，监控系统的功能可以简单的分为监控功能、交互功能、管理功能、智能分析功能以及辅助功能等个方面，其中管理功能包括数据管理功能、告警管理功能、配置管理功能、安全管理功能、自我管理功能和档案管理功能等，如图所示。图监控系统功能说明（）监控功能监测功能指对设备的实时运行状况和影响设备运行的环境条件进行不问断武汉理工大学硕士学位论文的监测，获取设备运

14、行的原始数据和各种状态，以供系统分析处理。控制功能指把维护人员在业务台上发出的控制命令转换成设备能够识别的指令，使设备执行预期的动作或是参数调整。（）交互功能交互功能是指监控系统与人之间，及监控系统之间进行相互对话的功能，包括人机交互界面所实现的功能和系统间互联通信的功能。（）管理功能管理功能是监控系统最重要和最核心的功能，它包括对实时数据、历史数据、告警、配置、人员、设备以及档案资料的一系列管理和维护。）数据管理功能主要包括数据显示、存储、查询、备份和恢复、处理和统计等功能。）告警管理功能包括告警显示功能、告警屏蔽功能、告警过滤等项。）配置管理功能包括参数配置功能、组态功能和校时功能等个方面

15、。）安全管理功能包括用户管理、操作记录管理、遥控操作的安全保障等功能。）自我管理功能主要包括系统自诊断功能和系统日志管理功能。（）智能分析功能智能分析功能是采用专家系统、模糊控制、神经网络等人工智能技术，来模拟人的思维，在系统运行过程中对设备相关的知识和以往的处理方法进行学习，以提高维护质量的各项功能的总称。（）帮助功能包括系统帮助、在线帮助等【】。监控系统的性能评价一个监控系统的好坏，除了要看它所能实现的功能外，还要看它的性能是否优越，是否能让维护人员得心应手而又放心的来使用它。下面将从系统的实用性、准确性、可靠性以及可维护性等方面来对系统的性能指标加以论述。（）实用性成为一个实用的系统是监

16、控系统最基本的要求。系统的实用性主要从几个方面来理解，包括功能齐备，界面友好和智能化等。武汉理工大学硕士学位论文（）实时性、准确性和精确性实时性是衡量监控系统及被监控设备对来自对方的各种事件响应快慢程度的性能指标，它包含监测的实时性和控制的实时性。准确性是衡量监控系统与被监控设备能否正确接受对方发来的信息的性能指标。精确性是衡量监控系统所采集到的设备运行数据与真实数据之间的误差大小的统计性能指标。（）可靠性按照要求，监控系统的可靠性应高于任何被监控设备的可靠性，其硬件可靠性指标应大于万，应小于，整个系统的可靠性指标应大于万。除了可靠性指标外，监控系统的可靠性还具体表现在以下几方面：监控系统的使

17、用不应影响被监控设备的正常工作，不应改变或破坏被监控设备原有的功能；系统局部故障不应影响这个监控系统的正常工作；监控系统故障不应影响被监控设备的正常工作和手动控制功能；监控系统应具有自诊断和自恢复功能；监控系统应具有良好的电磁兼容性、绝缘性能、容错能力。（）可扩充性可扩充性用来衡量监控系统对电源系统规模变化的适应能力。为了提高监控系统的可扩充性，系统的软、硬件均应采用分层的模块化结构，硬件设备本身应具有较好的可扩充性，软件应提供灵活的组态功能。另外，系统的硬件配置、通信线路带宽等应留有一定的余量。（）开放性开放性是指监控系统与各种不同设备、监控系统与其他类型的监控系统之间互相联系、互相通信的能

18、力。要求监控系统必须能够适应不同的接口标准和通信协议，各级监控系统之间采用统一的系统间互联通信接口和协议。（）可维护性可维护性是反映监控系统能否在其发生故障时及时准确地予以排除，能否方便地进行系统扩容、升级以及性能优化等系统维护工作的性能要求。监控系统结构上软硬件采用分层的模块化结构有利于系统的维护，功能上应具有自诊断、自恢复功能，工程施工上要求尽量采用结构和的综合布线系统。武汉理大学硕士学位论文监控系统的组成、体系结构监控系统的基本组成和结构（）监控系统的基本组成监控系统首先利用现代传感器技术获得设备的实时运行数据并实现数据的采集和转换问题；接着由于设备分散在各个局站的不同机房，因此需要利用

19、总线技术、现代通信技术和计算机网络技术实现数据的传输和系统的组网，将采集到的数据及时送往监控中心；利用先进的计算机技术、高速率大容量的存储器、性能优越的操作系统、功能强大的数据库系统以及定制的监控软件实现数据的处理、管理和维护；最后，通过人机界面把计算机处理的内容翻译成人们所习惯的、形象直观的表现方式，把鼠标、键盘的简单操作转换成计算机所能识别的命令。监控系统的基本组成部分如图所示。设备刮数据的采集转换净数据的传数据的处维与输和系统，八理、管理人机交护厂厂互界面人环境辱爿控制命令的执行一组网和维护员图监控系统的基本组成部分（）监控系统的基本结构工业计算机控制系统经历了从集中式控制系统向分布式控

20、制系统的发展过程，如图所示。集中式控制系统面临可靠性和处理速度两大发展瓶颈，所以后来发展出分布式控制系统。分布式控制系统是发展的趋势。集中控制计算机集中监测集中控制被控设备被控设备被控设备主控计算机：前端计算机前端计算机前端算机被控设备被控设备被控设备（）集中式控制系统（）分布式控制系统图集中式控制系统和分布式控制系统分布式控制系统的最大特点就是管理的集中和控制的分散，因而又被称为武汉理工大学硕十学位论文集散控制系统。具体地讲，它把对全局的管理和协调工作集中在主控计算机上，而把具体的对设备的监测和控制、局部的管理、阶段性的数据处理等工作交给分散在不同地点的前端计算机来实现。这样做使得监控过程条

21、理清楚，层次分明，既分散了系统故障的危险，提高了系统可靠性，又分担了系统负担，使多项工作协调并行处理，提高了系统的实时性。同时这种结构具有一定的灵活性，有利于系统的扩展。监控系统的层次化结构、功能及配置原则按照各级通信电源设备维护管理单位的不同职能，在一个省的范围内，可以将整个监控系统划分为省监控管理系统、地区监控管理系统、县监控管理系统以及局站监控管理系统四个管理层次，其中局站监控管理系统还可以分出一个直接与设备打交道的监控模块。这些不同层次的系统分别被赋予不同的功能，它们协调工作，交换信息，共同完成整个监控系统的监控和管理任务。（）监控模块监控模块是监控系统中最低的监控层，它直接与设备相连

22、接，用于对被监控设备的工作状态和运行参数进行监视、采集和处理，形成规范化的状态、数据和告警信息向上传送；同时接受和执行局站中心下发的各种监测和控制指令，对设备进行控制和参数调整。监控模块的核心部分一般由单片机充任，它通过一定的接口芯片和外围电路，设置一定数量的模拟量输入、开关量输入、数字量输出、开关量输出和计数输入等接口和通道，与安装在被控设备上的传感器、变送器和触点等连接，直接对被控设备进行实时的监测和控制。同时还设置有用于与上级局站中心进行通信的串行通信接口，如一、等。监控模块内包含有一定容量的存储芯片、或闪存等，保存着监测设备运行状态以及执行控制命令所必须的一些参数。（）局站中心局站中心

23、是一个通信局站电源设备的集中操作维护管理点，实现对局站内各设备监控模块的监控管理。它的功能主要侧重于监控，包括向监控模块发送监测和控制命令（包括参数的设置和调整汇总各监控模块采集的数据），进行进一步的处理和存储；定时或按照县中心的要求向上级传送实时数据、历史数据、设备参数、状态信息、告警信息以及统计信息，并接受上级下发的设备遥控命武汉理工大学硕士学位论文令。（）县中心县中心是用以对一个县级区域内的所有局站进行监控管理的集中操作维护点，它在整个监控系统中功能最强大、性能最完善，县中心的主要功能包括：实时接收并显示各局站电源设备的运行数据、工作状态和告警信息；向局站中心下达对各局站被控设备进行遥控

24、操作的命令；与上一级的地市中心进行通信；对设备运行数据进行统计处理；进行告警确认和处理；查询、显示和打印历史数据、告警记录、操作记录、统计报表和曲线，进行数据存储管理；对系统进行安全管理，设置和检查用户密码和权限；对人员、设备等辅助信息进行管理；对系统内所有计算机、通信路由等进行自诊断。县中心通常是一个由数据服务器、通信机、磁盘阵列、操作业务台以及打印机等计算机设备组成的一个局域网，它具有与局站中心和地市中心连接的通信接口。（）地市中心地市中心包括县中心的所有功能，尤其是在管理功能方面有所加强。由于电源设备的分散性，在地市中心一般不直接对设备进行遥控操作，不对下级系统内的配置参数进行设置和修改

25、，但在必要的时候应能够完全接管下级系统。地市中心对数据的存储要求也有所加强，且更偏重于统计数据。同县中心类似，地市中心通常也是一个局域网，具有同县中心和省中心互联的通信接口。此外，为了便于纳入综合电信管理网，地市中心还应具有同本地网管中心互联的通信接口。（）省中心省中心是一个省范围内最高层次的管理级，它负责对全省范围内的各个县、市、区的电源设备进行集中监测与管理。省中心的功能和下级中心相比，更侧重于管理，对数据响应的实时性等监控性能的要求较低。省中心所保存的数据基本上都是统计数据，同地市中心类似，省中心也需要具有与省网管中心相连接的通信接口。在监控系统各监控、管理级的配置上，应遵循以下原则：（

26、）各通信局站根据智能设备和非智能设备的具体情况配黄监控模块。（）一般情况下每一个通信局站配置一个局站中心。无人值守的或设备较少的局站也可以不设局站中心，其设备监控模块可通过一定的传输方式连接到武汉理工大学硕士学位论文附近的局站中心，或直接连接到县中心的前置机上。（）县级的行政区、市、县一般配置一个县中心。对于较小的区、县，也不设县中心，而将其区域内的局站中心连接到附近大的县中心，或直接连接到上一级的地市中心。（）地市级的行政区地区、市配置一个地市中心，并将其与本地区网管中心相连接。（）省级的行政区省、自治区、直辖市，配置一个省中心，并将其与本省网管中心相连接。对于没有地区级行政区的直辖市，可以

27、省略地市中心，而将县中心直接连接到省中心。监控系统的网络结构在最底层，也就是设备监控系统中，电源、空调设备及环境的监测参数通过各自的或公共的监控模块上传至局站中心。监控模块和采集点及控制点之间的对应关系是一对多，与设备之间的对应关系也是一对一或一对多。而从监控角度来讲，这些监测点或设备之间显然是互不相关的。因此在监控模块这一层可以采用星型的网络拓扑结构一对一可以看成是最简单的星型结构。在一个通信局站内通常有许多的设备，需要通过不同的监控模块来进行数据采集和控制，智能设备还自带有监控模块，这些监控模块只需要与局站中心计算机进行通信，而它们之间一般没有相互传送信息的必要，不需相互连接。因此局站监控

28、系统的网络拓扑结构也是星型结构。县监控系统包括一个县中心和若干个局站中心以及其所连接的各个监控模块。各局站中心将本局站内各监控模块传送上来的数据信息加以处理后向县中心传送，县中心要向各局站中心下发监测和控制命令而各局站中心之间一般也不需要互访，无须相互连接。因此县监控系统也采用星型网络拓扑结构。同理，从县中心到地市中心，从地市中心到省中心，也就是地市监控系统和省监控系统也都采用星型的网络拓扑结构。综上所述，整个监控系统的网络拓扑结构是一个由多层次的星型结构的计算机网络逐级汇接而成的一个树型结构，如图所示。武汉理工大学硕士学位论文图监控系统的网络结构目前各省电信公司在建设（综合数据通信网），许多

29、发达地区已经延伸到了省级。在这种情况下，监控系统可以直接通过进行组网，使得组网结构得到大大的简化，各级组成部分可以看成逻辑上完全对等的单元，简化了设计思路，如图所示。图采用连接的监控系统网络结构图监控对象及监控点的确定要构建一个监控系统，首先要确定监控对象和内容，也就是明确监控的目的。监控对象即被监控的设备、机房和环境等，监控内容即监控点，是指监控对象中具体被监控的物理量。武汉理工大学硕士学位论文监控对象（）被监控设备通信电源监控系统的监控对象包括通信局站所有的电源、空调设备以及环境量等。通信电源系统的主要设备包括高压变配电设备、低压配电设备、市电油机转换屏、整流配电设备（整流设备、电力室交、

30、直流配电设备及蓄电池组）、变流设备（、逆变器及变换器）和电站设备等；环境系统包括空调、局房环境、安全护卫系统等。监控对象按被监控设备本身的特性可分为智能设备和非智能设备。其中智能设备本身能采集和处理数据，并带有智能通信接口（，），可直接或通过协议转换的方式接入监控系统，每台智能设备作为一个监控模块；非智能设备本身不能采集和处理数据，没有智能通信接口，需要通过数据采集控制设备（数据采集器）才能接入监控系统，每个数据采集控制设备作为一个监控模块。（）被监控信号被监控信号可分为电量信号和非电量信号。在监控系统中，对被监控信号的处理一般要经过传感、变送、转换过程，才能转换成为计算机内的数字信号。非智能

31、设备和环境量不能直接接入数据采集器的采集通道进行测量，需要通过传感器变送器先将这些电量信号或非电量信号变成标准的电量信号，方可接入数据采集器。传感器将非电量信号变化成标准电量信号，通常由敏感元件和转换元件组成。监控现场遇到的非电量模拟信号有：温度、湿度、液位等，监控现场需要测量的开关量有：红外感应、烟感、门磁、水浸等。这些非电量信号和开关量信号需要通过相应的传感器（如温度传感器、湿度传感器、液位传感器、红外探测器、烟感探测器、门磁开关、水浸探测器等）转换成标准电量信号后，才能被数据采集器采集。变送器将非标准的电量信号转换成数据采集器可以直接测量的标准电量信号，通常由隔离耦合元件和电路变换元件组

32、成。监控现场遇到的模拟电量数值较大、范围较宽，如交流电压、，交流电流，直流电压、，直流电流，频率等，需要通过变送器将标准电量信号变换成标准电量信号如直流或肛等才能被数据采集器采集。常用的变武汉理工大学硕士学位论文送器有三相电压变送器、三相电流变送器、有功功率变送器、功率因数变送器、频率变送器、直流电压变送器等。监控点选取监控项目可按遥测、遥信、遥控来进行划分：遥测指对连续变化的模拟信号进行数据采集；遥信指对离散状态的开关信号进行数据采集；遥控指由监控系统发出的离散的控制命令。监控系统的监控内容见表所示。表监控内容序号设备大类设备子类类型内容遥测相电压，三相电流进线柜开关状态，过流跳闸告警，速断

33、跳闸告警，失压跳闸告警，遥信接地跳闸告警出线柜遥信开关状态，过流跳闸告警，速断跳闸告警，失压跳闸告警，高压设备接地跳闸告警母联柜遥信开关状态，过流跳闸告警，速断跳闸告警直流操作遥测储能电压，控制电压开关状态，储能电压高“氐控制电压高低，操作柜充电电源柜遥信机故障告警变压器遥信过温告警遥测三相输入电压，三相输入电流，功率因数，频率进线柜遥信开关状态，缺相，过压、欠压告警低压配电遥控开关分合闸设备主要配电遥信开关状态柜遥控开关分合闸电容器柜遥信补偿电容器作状态三相输出电压，三相输出电流，输出频率转速，水温，遥测润滑油油压，润滑油油温，启动电池电压，输出功率，油箱液位：作状态，工作方式，主备用机组，

34、自动转换开关状态，柴油发电机组过压，欠压，过流，频率转速高，水温高，皮带断裂，遥信润滑油油压低，润滑油油温高，启动失败，启动电池电压高“氏，过载，紧急停车，试点故障，充电器故障遥控开犬机，紧急停车，选择主备用机组遥凋输出电压、频率遥测三相输入电压，直流输入电压，三相输出电压，三相输出，不间断电源（）电流，输出频率，标示蓄电池电压，标示蓄电池温度同步不同步状态，旁路供电，市电故障，整流器故遥信障，逆变器故障，旁路故障，蓄电池放电电压低遥测直流输入电压，交流输出电压，交流输出电流，输出频率逆变器遥信输出电压过压欠压，输出过流，输出频率过高过低武汉理大学硕士学位论文序号设备大类设备子类类型内容遥测相

35、输入申乐相输入申流。输入频率交流屏三相输入过压欠压，缺相，三相输出过来，频率过高过遥信低，熔丝故障，开：状态遥测输出电压，模块单体输出电流模块单体状态（开关机，限流不限流），模块单体故障整流配电整流屏遥信正常；系统状态（均浮充测试）系统故障正常，监控模块故障设备遥控开关机，均浮充，电池管理遥调均充浮充电压设置，限流设置遥测直流输出电压，总负载电流，主要分路电流，蓄电池充直流屏放电电流直流输出过压欠压，蓄电池熔丝状态、主要分路熔丝开遥信故障遥测蓄电池组总电压，每只蓄电池电压，标示电池温度，每组蓄电池组电池安时量蓄电池组总电压高地，每只蓄电池电压高低，标示电池遥信温度高，充电电流高遥测输出电压，输

36、出电流直流直流变换器遥信输出过压欠压，输出过流遥测温度遥信空调一作状态、工作模式（通风冷力口热除湿）普通空调设备遥控空调开关机遥调温度设置空凋主机作电压、工作电流，送风温度，回风温度，送遥测风湿度，同风湿度，压缩机吸气压力，压缩机排气压力，压缩机累计作时间专用空调设备空调开关机，电压、电流过高低，送风温度过高低，同遥信风温度过高氏，过滤器正常堵塞，风机正常故障，压缩机正常故障遥控空凋开关机遥调温度设置，湿度设置防雷器件遥信故障告警遥测温度，湿度环境量遥信烟感，水浸，门禁，红外，玻璃破碎，视频监控遥控开关门系统组网方案和组网对监控系统底层的互联，其主要工作就是接口连线。实际中可能遇到的武汉理工大

37、学硕士学位论文种类繁多，如智能设备、专用和通用采集器等，由于它们都来自不同的生产厂家，因此接口通常很难统一。接口连线的目的就是要把这些通过特定的通信线缆，按照规定的连接方法组织在一起，形成一个现场通信网络，以便与上级主机进行通信。的互联一般使用的都是串行通信，常用的通信接口有、以及、等现场总线接口，通过它们可以很方便的组成各种实用的现场通信网络。用于点对点的异步通信中，、一既支持异步通信，也支持同步通信；既可以实现点对点通信，也可以用于一点对多点的通信。当用于多点网络时既可以连接成总线型，也可以连接成星型。在监控系统中一般多采用异步通信的模式，且都是多点网络。现场总线组成的网络中，通常接成总线

38、型网络，则可以支持各种拓扑结构。（）接口组成的通信网络接口只能用于点对点通信，所以不适合组成大的通信网络。但由于它具有全双工的通信方式，而且计算机一般都提供接口，所以仍大量出现在智能设备监控模块的通信接口中与计算机互联通信。在局站的监控主机端，常常根据需要通过多串口卡或串口服务器来扩充接口，以与多台设备或多条总线相连。两个数据终端设备之间可以通过根线（）、和）进行简单的直连，包括计算机与智能设备之间、计算机与一接口转换器之间，如图所示。：计算机监控模块计算机接口转换器（）计算机与监控模块连接（）监控模块与接口转换器连接图用于现场联网的接线图当智能设备与监控主机距离较远时，常通过接口转换器将接口

39、转换成、等可以进行稍远距离传输的接口形式，再进行传输。（）接口组成的通信网络武汉理工大学硕士学位论文总线由于传输距离远，可靠性高，并且可以并联的挂接多个设备，所以在监控系统中应用较多。常用的做法是通过总线将各监控模块连接在一起，并与监控主机的卡相连，组成监控网；或在监控主机端通过接口转换器转换成后再与主机的串口（多串口卡、串口服务器）相连。由根通信线，分别对应计算机卡的发送端口、和接收端口、，在连接时需要将它们分别与智能设备监控模块的接收端口、和发送端口、相连即可（不同厂商生产的模块对端口的命名可能略有差异），如图所示。接下，一个模块计算机（）网络接线图（）网络拓扑图图网络的连接及拓扑图（）接

40、口组成的通信网络总线是由简化而来的，是将的全双工方式改为半双工方式，将根通信线简化为两根线，分别叫做和，其传输特性与一相同。它可以用最少的线数实现最完善的通信功能，因而在监控系统中应用广泛。接口的接线方法与类似。（）、现场总线组成的通信网络现场总线使用最多的通信介质是双绞线，它们的连接与网络拓扑无关。总线通常接成总线型网络，其连接方式与类似【】。如图所示是由研华公司系列模块组成的总线网络，图中接口转换器实现与的接口转换。武汉理工大学硕士学位论文娅鲍垃计算机接口转换器删肌，智能变送器图总线接线图、组网终端电阻系统是监控系统中最繁琐的一级子系统，它主要运用接口和总线技术直接与各种各样的监控设备打交

41、道，在本文的第三章将对组网部分进行详细说明，这里就不再叙述。、系统都是计算机系统之间的互联，运用的主要是计算机网络技术，、与系统的互联组网非常相似，这里主要以系统的组网为例，并结合传输网络来进行讲述。与之间以及与之间的连接目前可采用的传输方式很多，有（公共交换电话网），（数字数据网），综合业务数字网，数字传输电路，分组交换网，帧中继，“九七网”，数据通信网，等等，应依赖用户已有的传输条件灵活选择，可用多种方式混合组网，但为了保证安全，应采用主备两种方式，并能自动切换。根据电信部门的网络实际情况，最方便的是利用现有的“九七网”和网，达到资源共享、节省投资的目的【。“九七网”和都是计算机广域网，其

42、拓扑结构都是由路由器和各种广域传输链路组成的网状网络，在每个用户节点上由局域网交换机接入不同的用户。监控系统使用“九七网”和十分方便，只需将各级监控中心和监控端局的局域网（以太网）用网线接入所在局的“九七网”和的交换机即可。采用这种组网方式，监控系统的网络结构变得非常简单，各级监控中心和端局都可以看作是网络上平等的主机，通过权限设置可以灵活组织各级的功能。武汉理丁大学硕士学位论文第章局站监控中心的设计局站监控中心结构设计局站监控中心整体结构设计早期的局站监控中心的监控模式是集中监控，一级管理。方法是在设备端直接采集数据及信号，由前置预处理板对这些信号进行整形、放大后送往中心控制室，在中心控制室

43、采用一台微机进行监控管理操作。送来的采集信号需要隔离、分路，送至计算机的总线上供计算机读取；而系统发出的控制信号则由中心控制室送至预处理板来控制设备的动作。这种集中控制模式易于控制和管理，但也正由于集中的缘故，对系统的可靠性提出了很高的要求。一旦中心计算机出现故障，影响的将是整个电源监控系统的工作。本设计采用一种较优化的监控方案，即分散与集中控制的二级管理方式。它由二级进行控制，第一级为前置监控单元，除完成前置预处理的工作外，还必须具备对设备的全部控制管理功能以及简单的统计功能。第二级为上位机，主要从各前置单元中提取设备的运行数据进行处理及统计，并把用户的控制命令传递给相应的设备，它完成的是管

44、理工作而不参与信号提取。这样做的好处是各设备与上位机相对分离，即使在上位机脱机或者发生故障的情况下，也可以由前置单元独立完成一些监控工作，不致影响整个系统。分散与集中的二级管理模式可以极大的提高系统的稳定性及可靠性。局站监控中心中的前置监控单元主要实现对电源设备的交流直流电压、电流、整流器模块输出电流及备用蓄电池的输出电压、电流等模拟量进行采集，通过变换为数字量，并与用户预设值进行比较，若超出正常值范围则告警。而对于某些类型的电源设备，还可对其输出电压值进行动态调控，使之满足系统要求。同时对于市电的有无，整流模块的开关，蓄电池均充、浮充、快充等各种充电状态进行监控。此外，监控系统还对环境温度、

45、设备温度等环境数据进行采集，对柴油机、空调等外围设备进行管理。上位机主要是不断的对前置机发出传送数据的命令或由前黄监控单元定期武汉理工大学硕士学位论文发送数据来完成实时监控、显示及统计，一般采用工控机充任。而前置单元由于增加了对数据的处理、存储功能，以及设备的管理操作功能，现在一般使用的单片机系统性能有点薄弱，不能很好的胜任这些任务，所以本文设计了基于处理器的嵌入式系统来代替单片机系统。后面的章节将对的嵌入式系统的设计作详细说明。中心的主要设备包括计算机系统、各种接口转换器、协议转换器、智能采集器、多串口卡、路由器、等网络设备，其中计算机系统包括上位机和前置监控单元。网络结构如图所示，当需要通过路由器与上级监控中心进行通信时，中心的计算机和路由器等设备组成一个局域网；当不用路由器时，则通过计算机的串口与特定的网络设备直接与上级监控中心通信。系统组网设计图中心网