通信設(shè)備集中控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案

孫玉梅

摘 要：信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，使得現(xiàn)代通信設(shè)備得到了普及，通信設(shè)備的功能越發(fā)完善，數(shù)量也在不斷增加，做好通信設(shè)備的集中控制意義重大。本文對通信設(shè)備集中控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和討論。

關(guān)鍵詞：通信設(shè)備；集中控制系統(tǒng)；硬件設(shè)計(jì)

前言：通信設(shè)備的運(yùn)行效果直接影響著通信質(zhì)量，一旦通信設(shè)備出現(xiàn)問題，會(huì)給有關(guān)部門的工作帶來很大困擾，因此，必須切實(shí)做好通信設(shè)備管理和控制。考慮到通信設(shè)備數(shù)量眾多，位置分散，從提升管理效率的角度，可以設(shè)置集中控制系統(tǒng)進(jìn)行管理。

1 整體設(shè)計(jì)

集中控制系統(tǒng)的原型是機(jī)箱式集中控制器，通過改進(jìn)，以平板電腦兼容原本動(dòng)中通運(yùn)行管理軟件，通過無縫移植的方式來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)構(gòu)建，不僅操作方便，而且維護(hù)簡單，系統(tǒng)體積小便于攜帶。

系統(tǒng)主要包括了機(jī)箱和平板電腦兩部分內(nèi)容，前者細(xì)分為電源、主板、無線控制器、串口服務(wù)器和天線，后者則屬于分離式監(jiān)控平臺(tái)，可以運(yùn)行集中控制軟件。

2 工作流程

在進(jìn)行主機(jī)操作時(shí)，系統(tǒng)可以通過相應(yīng)的界面，對Get Value or Set Value函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，可以下達(dá)任務(wù)宏，結(jié)合串口發(fā)送控制指令和接收反饋數(shù)據(jù)，經(jīng)主機(jī)解析后，在顯示器上呈現(xiàn)出來。對于集中控制系統(tǒng)主機(jī)的啟動(dòng)，需要依次啟動(dòng)集中監(jiān)控和分系統(tǒng)監(jiān)控，在全部啟動(dòng)后，依照預(yù)先設(shè)定好的固定時(shí)差，將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)街鳈C(jī)；主機(jī)在接收到分系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⒑?，?huì)對信息進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示，然后向?qū)?yīng)的分系統(tǒng)發(fā)送指令；分系統(tǒng)在接收到主機(jī)發(fā)送的指令后，會(huì)對其進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)將指令發(fā)送到對應(yīng)設(shè)備中進(jìn)行執(zhí)行。對于設(shè)備控制結(jié)果，分系統(tǒng)在收集相關(guān)信息后，會(huì)向集中監(jiān)控主機(jī)發(fā)送控制相應(yīng)，主機(jī)對接收到的控制相應(yīng)進(jìn)行整理和記錄[1]。

3 硬件設(shè)計(jì)

集中控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1平板電腦

從數(shù)據(jù)顯示的清晰度考慮，選擇10寸平板電腦，電阻式觸摸屏為操作提供了方便，不需要用到鍵盤和鼠標(biāo)。將平板電腦安裝在抽拉式托盤上，平時(shí)可以收入到機(jī)箱內(nèi)，需要使用時(shí)可以拉出，在節(jié)省空間的同時(shí)，也可以減少外界因素對于平板電腦的破壞。在平板電腦中，應(yīng)該設(shè)置有外帶USB接口以及2×RJ45千兆自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口，采用Windows XP系統(tǒng)。在集中控制系統(tǒng)中，最終選擇了CTN-GB0310GA 5線10寸平板電腦，能夠同時(shí)兼容Windows XP、Windows 7等多個(gè)操作系統(tǒng)，有效滿足軟件運(yùn)行對于操作環(huán)境的要求。

3.2串口服務(wù)器

可以將串口服務(wù)器設(shè)置為8接口，確保其能夠同時(shí)連接8個(gè)外界設(shè)備，如果條件允許，還應(yīng)該在服務(wù)器中預(yù)留4口串口卡，以應(yīng)對更多設(shè)備連接需求。系統(tǒng)選擇的串口轉(zhuǎn)換器為UT-8814系列，能夠?qū)崿F(xiàn)對USB和RS-232標(biāo)準(zhǔn)的兼容，也可以實(shí)現(xiàn)單端USB信號到RS-232信號的轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換器中，設(shè)置有零延時(shí)自動(dòng)收發(fā)轉(zhuǎn)換，I/O電路則可以實(shí)現(xiàn)對于數(shù)據(jù)流方向的自動(dòng)控制。

UT-8814串口服務(wù)器的功能包括：1）可以滿足多種標(biāo)準(zhǔn)，如USB V1.1、2.0標(biāo)準(zhǔn)，EIARS-232標(biāo)準(zhǔn)等；2）支持的USB信號包括FG、GND、VCC、DATA等；3）支持的RS-232信號包括RST、RXD、TXD、DCD等；4）服務(wù)器可以同時(shí)支持點(diǎn)對點(diǎn)工作和異步工作，靈活性更強(qiáng)；5）數(shù)據(jù)流向自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，使得服務(wù)器可以對數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蜻M(jìn)行自動(dòng)識別與自動(dòng)控制；6）服務(wù)器支持點(diǎn)到點(diǎn)通信，波特率為300-921600bps，可以對串口信號的速率進(jìn)行自動(dòng)檢測；7）從保障服務(wù)器安全的角度，設(shè)置了±15kV靜電保護(hù)以及浪涌保護(hù)[2]。

3.3無線控制器

現(xiàn)階段，最為常見的無線控制方式有兩種，一是Wifi控制，二是藍(lán)牙控制，但是這兩種控制方式都存在數(shù)據(jù)傳輸距離短的問題，而且數(shù)據(jù)的安全性無法保證。在進(jìn)行集中控制系統(tǒng)無線控制器的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該綜合考慮，盡可能避免上述問題。在該系統(tǒng)中，無線控制器選擇ZigBee控制器，無論是大小還是性能都能夠滿足系統(tǒng)要求。

3.4電源

電源主要是為主板和串口服務(wù)器的運(yùn)行提供支持，根據(jù)其具體需求，電源電壓等級應(yīng)該包括5V和12V，換言之，電源相關(guān)參數(shù)為：220V輸入，5V和12V兩路輸出。在集中控制系統(tǒng)中，選擇MAE70-22D05&12型電源，工業(yè)與軍事設(shè)計(jì)，能夠?qū)?20V市電轉(zhuǎn)換為5V和12V輸出。對電源性能進(jìn)行分析，相關(guān)參數(shù)為：輸入電壓范圍為220V額定電壓，可以在176V-264V的范圍內(nèi)波動(dòng)；輸出電壓精度能夠達(dá)到1%；主路電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率分別為±0.2%和±0.4%；電源響應(yīng)速度能夠達(dá)到400μs，工作頻率在160-200KHz之間，MTBF大于500000h；采用軍Ⅱ級設(shè)計(jì)，在-55℃到85℃的范圍內(nèi)都可以保證正常工作。

4 系統(tǒng)運(yùn)行

主機(jī)和控制終端能夠通過RS485接口實(shí)現(xiàn)無線連接，不需要設(shè)置無線操作模塊，可以實(shí)現(xiàn)直連。在固定幀的支持下實(shí)現(xiàn)信息通信，主要包括了設(shè)置命令幀、查詢命令幀、數(shù)據(jù)幀以及確認(rèn)幀。如果主機(jī)需要對通信設(shè)備的信息進(jìn)行查詢，可以將查詢命令進(jìn)行打包，形成查詢命令幀，然后經(jīng)RS485無線接口發(fā)出，控制終端在接收到查詢命令幀后，會(huì)自動(dòng)獲取通信設(shè)備信息，整理后打包成數(shù)據(jù)幀，同樣通過RS485接口發(fā)送給主機(jī)，主機(jī)在接收到數(shù)據(jù)幀后，可以對其進(jìn)行處理，并在平板電腦上顯示出來。

如果需要對設(shè)備信息進(jìn)行設(shè)置，主機(jī)可以將需要發(fā)送的設(shè)置命令打包成設(shè)置命令幀，經(jīng)RS485發(fā)出，控制終端接收到設(shè)置命令幀后，會(huì)依照其中的內(nèi)容，對通信設(shè)備進(jìn)行設(shè)置，并將設(shè)置結(jié)果打包成確認(rèn)幀，經(jīng)RS485發(fā)送會(huì)主機(jī)，由主機(jī)進(jìn)行確認(rèn)和處理。

控制終端可以在一次查詢中獲取功放的所有參數(shù)，具體來講包括兩方面的內(nèi)容，一是設(shè)備高功放，SSPower Amplifier；二是查詢參數(shù)，包括電流參數(shù)current double，精確到小數(shù)點(diǎn)后一位，單位為A；溫度參數(shù)Temperature，存在正負(fù)，為int型；衰減參數(shù)Attenuation，同樣存在正負(fù)，double一位小數(shù)，單位為db；射頻開關(guān)狀態(tài)Transmiter Status狀態(tài)，其中包含了打開和關(guān)閉報(bào)警，可以自由設(shè)定。

結(jié)語：

總而言之，在通信設(shè)備控制中，集中控制系統(tǒng)有著非常明顯的優(yōu)勢，本文提到的集中控制系統(tǒng)中采用了幾種比較常見的通信協(xié)議來對通信設(shè)備進(jìn)行管理和控制，接口選擇國際通用接口，不需要重新設(shè)計(jì)，只要將設(shè)備連接在系統(tǒng)中，就可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的控制，能夠極大的減輕用戶工作量。實(shí)踐證明，系統(tǒng)具備良好的實(shí)用性，值得進(jìn)行推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊志宇.信息通信設(shè)備管理系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].北京：華北電力大學(xué)，2012

[2]王陽，張正文.基于RFID的電力通信設(shè)備管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2013，（22）endprint