無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在通信電源監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

李廣毅

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)信息技術(shù)中心,寧夏 石嘴山 7530001)

1 通信電源系統(tǒng)介紹

通信電源系統(tǒng)主要是由交流系統(tǒng)、直流系統(tǒng)和接地系統(tǒng)三部分組成，系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 通信電源系統(tǒng)示意圖

作為通信系統(tǒng)的心臟,如果工作不正常,可能造成通信系統(tǒng)運(yùn)行故障,導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓、核心設(shè)備損壞等一系列嚴(yán)重的問題。為了保證整個(gè)通信系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)暢通，通信電源監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

2 通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的作用

通信電源監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)通信機(jī)房內(nèi)電源和空調(diào)等動(dòng)環(huán)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并采集和顯示其實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，通過數(shù)據(jù)分析出系統(tǒng)內(nèi)各種運(yùn)行故障的設(shè)備，以便及時(shí)進(jìn)行更換維護(hù)。

數(shù)據(jù)監(jiān)控技術(shù)在通信電源的應(yīng)用，促使人工看守式的傳統(tǒng)維護(hù)管理模式不斷地向集中監(jiān)控管理的計(jì)算機(jī)維護(hù)模式轉(zhuǎn)換。其作用是：(1)實(shí)現(xiàn)通信電源設(shè)備監(jiān)控做到無人值守。(2)降低了人工維護(hù)所需的成本，提升了設(shè)備維護(hù)的效率。(3)適應(yīng)通信技術(shù)發(fā)展，提升設(shè)備的維護(hù)管理水平。(4)加強(qiáng)供電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，提高通信電源供電質(zhì)量。(5)利用計(jì)算機(jī)先進(jìn)技術(shù)，從自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展通信電源設(shè)備的管理水平。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也在不斷地發(fā)展，現(xiàn)在的主流監(jiān)控系統(tǒng)大部分都采用無線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行。以此為前提，設(shè)計(jì)應(yīng)用無線TCP/IP協(xié)議對(duì)通信電源數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，依托以太網(wǎng)絡(luò)對(duì)電源進(jìn)行控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集和傳輸。安全可靠的監(jiān)控系統(tǒng)，能夠放心地投入到實(shí)際應(yīng)用中去。

3 構(gòu)建通信電源監(jiān)控體系結(jié)構(gòu)

此次設(shè)計(jì)的通信電源監(jiān)控系統(tǒng)由不同層次、不同功能的應(yīng)用服務(wù)器和通信設(shè)備組成。利用這些智能設(shè)備所提供的通信接口可以直接通過本地以太網(wǎng)絡(luò)將其接入監(jiān)控管理系統(tǒng)。這樣就能能夠?qū)崟r(shí)獲取電源設(shè)備運(yùn)行的各種參數(shù)和數(shù)據(jù)?？梢栽诓槐厥褂眠^多的傳感器、變送器和控制器的情況下發(fā)送遙控命令、進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，同時(shí)獲取設(shè)備的告警和運(yùn)行狀態(tài)信息，節(jié)省了系統(tǒng)建設(shè)成本，但實(shí)現(xiàn)這一系列設(shè)想都需要精簡高效的通信協(xié)議支持。近幾年無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在世界范圍內(nèi)發(fā)展非常迅猛，而作為基礎(chǔ)核心數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的TCP/IP協(xié)議也越來越被大家所熟悉。各種基于TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用技術(shù)不斷涌現(xiàn)，在各個(gè)領(lǐng)域都取得了非常好的應(yīng)用前景。

TCP/IP協(xié)議是美國在20世紀(jì)70年代中期開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，中文全稱是傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議。它可以為網(wǎng)絡(luò)使用者提供面向數(shù)據(jù)包的虛擬電路傳輸服務(wù)，具有連接控制、流控制、差錯(cuò)控制等功能，主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)的可靠傳輸。工作原理是通過IP數(shù)據(jù)包和IP地址將各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的幀格式和地址格式統(tǒng)一起來，達(dá)到屏蔽低層細(xì)節(jié)，提供一致性的目的，具有很高的數(shù)據(jù)傳輸安全性。綜合上述需求，結(jié)合現(xiàn)今主流的4G無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，構(gòu)建通信電源監(jiān)控體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 無線傳輸通信電源監(jiān)控體系結(jié)構(gòu)

該方案基于TCP/IP協(xié)議構(gòu)建了搭載4G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸功能的電源監(jiān)控系統(tǒng)。通過多種傳感器來組成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)監(jiān)控中心則由數(shù)據(jù)庫、前置通信設(shè)備、用戶終端組成。其主要功能是接收并分析處理相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)時(shí)分析到的異常信息做分類告警處理后，上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，便于今后通過遠(yuǎn)程連接進(jìn)行數(shù)據(jù)瀏覽和查詢統(tǒng)計(jì)工作。

4 監(jiān)控系統(tǒng)的軟、硬件及數(shù)據(jù)接口介紹

電源監(jiān)控系統(tǒng)以微處理器為中心，配合溫濕度、電源參數(shù)等傳感器采集模塊與4G無線網(wǎng)絡(luò)模塊分別完成相關(guān)數(shù)據(jù)采集和通信的功能。系統(tǒng)軟件部分主要利用Visual C++工具結(jié)合Delphi程序來開發(fā)并完善系統(tǒng)的多樣化圖表功能，依托SQLServer進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的開發(fā)和管理。系統(tǒng)硬件部分由4G無線通信模塊和具有高性能、低電壓等特點(diǎn)的CMOS 8位單片機(jī)組成。所選單片機(jī)器件搭載了8位CPU和Flash存儲(chǔ)單元，采用高密度、高穩(wěn)定性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，內(nèi)部含有128bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器，兼容標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51系統(tǒng)指令，在多種電子類產(chǎn)品中有著廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)接口設(shè)備采用C2000S-NET串口網(wǎng)橋?yàn)楹诵?，利用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信模塊實(shí)現(xiàn)下位機(jī)與遠(yuǎn)程終端的數(shù)據(jù)通信功能。數(shù)據(jù)監(jiān)控中心通過向串口服務(wù)器發(fā)送遙測(cè)、遙控和數(shù)據(jù)采集等相關(guān)指令，把各監(jiān)控模塊采集的設(shè)備的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)全部轉(zhuǎn)化為基于TCP/lP協(xié)議的虛擬數(shù)據(jù)包，通過4G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊傳送至系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)控中心進(jìn)行分析處理后，將分析結(jié)果和原始數(shù)據(jù)包經(jīng)由本地以太網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)同步到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器中進(jìn)行備份存儲(chǔ)，保證數(shù)據(jù)的進(jìn)一步調(diào)取利用，完善通信電源系統(tǒng)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)的收集、分析和整理工作。

5 結(jié)束語

通信技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)階段，無線傳輸技術(shù)逐步成為通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。應(yīng)用4G無線傳輸技術(shù)結(jié)合TCP/IP協(xié)議構(gòu)建適用于通信電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，能夠根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集和傳輸模塊，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集終端和系統(tǒng)監(jiān)控中心的無線數(shù)據(jù)通信功能，有效地解決了傳統(tǒng)通信電源數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)周期長，軟硬件設(shè)備維護(hù)更新困難的問題。建設(shè)基于TCP/IP協(xié)議的無線通信電源數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)不但功能強(qiáng)大、靈活，而且建設(shè)成本低，是一種易行、可靠的方案?？梢匝杆賾?yīng)用到通信工程建設(shè)項(xiàng)目中，為新時(shí)代通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)展提供了可靠的技術(shù)支持與后勤保障。