基于网络的通信电源实时监控系统设计与实现.pdf

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1、第 3 1 卷 第 4期 2 0 0 7 年 8月 武汉理工大 学学报(鸯 差)J o u r n a l o f W u h a n Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y (T r a n s p o r t a t i o n S c i e n c e E n g i n e e r i n g)Vo 1 3 1 No 4 Aug20 07 基于网络的通信 电源实时监控系统设计与实现*张 英(武汉理工大学物流工程学 院 武 汉4 3 0 0 6 3)摘要：随着通信网络规模的不断扩大，通信 电源 的 自动化远程监控成 为一项关键技 术 文 中在

2、分 析 TC P I P和 智能设备通信协议 的基础上，开发 了一 个基 于 I n t e r n e t的通 信 电源实 时监控系统 该 系 统实现 了监控 中心与通信 电源 的远程 通信，可 对通信 电源进行 遥测、遥 信和遥控，并将通信 电源 的 相关运行数据存人数据库，方便 对通信 电源 的维护和管理 本系统 已在 实际通信 电源监 控中应用，收到 了良好 的效果 关键词：TC P I P；通信协议；实时监控；通信 电源 中图法分类号：T P 2 7 3 随着计算机互联网络的迅速发展，通信与计 算机相互促进，各种局域 网络或广域 网广泛应用 于各部 门 很多企业的核心业务过多依赖 于

3、互联 网，对其中使用 的通信电源的质量要求越来越高 随着通信网络规模的不断扩大，需要操作与维护 的设备种类和数量大幅度提高，设备的技术含量 和复杂度也越来越高，以前的人工监测方式 已无 法满足正常的工作要求 文中讨论 了直接通过 r n t e r n e t实时获取设 备运行 的各 种参数 和实时数 据，发送遥控命令，进行参数设置，同时获取设备 的告警信息和运行状态，实现通信 电源及环境 的 遥测、遥信和遥控的方法及实现技术，最终实现了 少人值守或无人值守，提高设备维护质量，降低运 行维护费用，同时保证 系统处于 良好的运行工作 状态，从而大幅度提高整体运行效率，提高通信质 量 及 电源 系

4、统 的管理 水平 1 监控 系统 的组成 1 1 监控 系统 的层次 化 结构 和 功能 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、城市(地区)监控管理系统、区域(县)监控管理系统 以及局(站)监控管理系统 等 4个 管理层次 1 ，分别负责不 同范围内的各通 信局(站)的电源设备的监控和管理 通常将这几 个不同层次的系统 的监控管理中心分别称为省监 控 管理 中心(P S MC或 P S C)、城市(地 区)监 控管 理中心(C S MC)或监控 中心(S C)、区域(县)监控 管 理 中心(D S MC)或监控站(S S)、

5、局(站)监控管 理中心(L S MC)或监控单元(S U)，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 监控层，称为 设 备监 控单元(E S U)或监控模 块(S M)，是监控系统 的最底层 借用行政 区划 的级 别，将上述 5个层次的监控 中心及中央监控单元 分别简称为：省 中心(P S C)、地市 中心(S C)、县 中 心(S S)、局站中心(S u)和监控模块(S M)见图 1 所 示 1 2 监控 系统 的 网络 结构 通信 电源集中监控系统是 由不同层次、不同 功能 的计算机和通 信设备组成 的一个计算机 网 络，采用I n t e r n e t的数据传输

6、模式，监控中心对各 支局进行不 问断的巡检，向串口服务器发送数据 采集、遥测和遥控指令，串口服务器接受指令后将 各监控模块采集的设备运行的各种参数和实时数 据转化为服从 TC P I P协议 的数据，发送 回监控 收稿 日期；2 0 0 7 0 2 1 3 张英：女，4 4岁，博士，副教授，主要研究领域为物流系统规划与仿真、逆向物流 湖北省 自然科学基金项 目资助(批准 号：2 0 0 5 AB A2 8 2)维普资讯 http:/ 第 4期 张英：基 于网络的通信 电源实 时监控系统设 计与实现 6 7 7 中心，存人数据库服务器 以支持远程数据浏览和 查询及数据统计工作，如设备出现故 障可

7、 自动报 警，其监控网络结构如图 2 所示 图 1 监控系统 的组成 图 2 监控 网络结构 2 监控 系统 的功能模块 通信 电源监控系统包括基础设定、实时监控、数据采集、数据库维护、曲线 图表和数据查询等模 块 基础设定模 块是用 于人员的权 限设 置，监控 中心和各局站 的参数设 置；实时监控模块主要是 监测电源相关运行数据，例如电流、电压等，设备 出现故障可进行声音 和图像告警；数据采集模块 是完成通信电源监测数据 的采集并将其写人数据 库；数据库维护模块则是完成数据库 的管理；曲线 图表模块是采用曲线的方式显示通信电源在某一 段时间范 围的实 时数 据，如 电压、电流的变动情 况；数

8、据查询模块可根据用户要求查询通信 电源 的实时运行数据、告警信息、遥控命令、月统计和 值班状况等信息，并可输 出相关报表 3 系统 的设计 与实现 3 1 通 信 协议 的设 计与 实 现 文 中采用 2 0 0 3年信息产业部制定的监控系 统智能设备通信协议 的行业标准作为标准协议 假设要传递的信息为 D O，则其信息帧的基本格式 如表 1所列 本系统的智能设备采用协议转换器(串口服 务器)方式接人，传输协议采用 智能设备通信协 议 和企业 自定义 的传输协议，编程语言为C#，表 1 信息 帧的基本 格式 字 节 数 格 式 协 议定义的帧 内容 实 际传送的字节数 实际传 送的帧 内容 1

9、 1 SOI VER 7 E 2O 1 2 7 E 3 2 3 O 1 ADR 01 9 3 O 3 1 1 CI D1 2 6 9 32 36 1 CI D2 4 4 9 3 4 3 4 9 LENGTH E0 O 2 4 4 5 3 0 3 O 3 2 LENI D 2 I NFO OO LENI D 3O 3O 2 1 CHKSU M EOI FD 36 0 D 4 1 4 6 4 4 3 3 3 6 0 D 编 程 环 境 为 Mi c r o s o f t Vi s u a l S t u d i o N E T 2 0 03 E 2-6 在I n t e r n e t中，TC

10、P连接是常见的方式，用这 种连接方式可以方便地在互联网中传递数据，只 要事先知道串口服务器的 I P地址和端 口，实现通 信协议的程序如下 T c p C l i e n t my C l i e n t；TC P连接套接字 Ne t wo r k S t r e a m my S t r e a m；获取 网络 流 p u b l i c b o o l Co n e c t S t a t i o n(s t r i n g i p，i n t p o r t)连 接 局 站 函数，连接 成 功 返 回 t r u e，失 败 则 返 回 f a l s e t r y my Cl i e

11、 n t n e w Tc p Cl i e n t(i p，p o r t)；my S t r e a m my Cl i e n t Ge t S t r e a m()；ret ur n t rue；)c a t c h (r et ur n f a l s e；)由于采用串口服务器，只需将传输数据的 AS C I I 码转换 为 网络数据流，即可利用 T C P I P 协议 的可靠连接 TC P连接传输二进制流，程序如 下 S t r i n g s t a t i o n No；局 站 号 S t r i n g v e r s i o n；版 本号 维普资讯 http:/ 6 7

12、 8 武汉理工大学学报(交通科 学与工程版)2 0 0 7 年第 3 l卷 As y n c Ca Ub a c k o u t c a l l b a c k=n e w As y n c C a l l b a c k(t h i s On C o mp l e t e Wr i t e)；网络流传输的异步调用 p u b l i c v o i d S e t D C h k s u m()；求 C HKS UM p u b l i c v o i d S t a r t S e n d()c h a r s o i 一(c h a r)0 x 7 E；开始字节 c h a r e o

13、i 一(c h a r)O x O D；结束字节 s t r i n g c h e c k：v e r s i o n+s t a t i o n No+c o mma n d Co d e；版 本号+局站 号+命令代码，需进行校验 s t r i n g s e n d=s o i+c h e c k+S e t DCh k s u m(c h e c k)+e o i；发送数据字符 串 b y t e o u t b u f f e r E n c o d i n g AS C I I G e t B y t e s (s e n d)将数据字符 串转化成字节数据流 t r y my S

14、 t r e a mB e g i n Wr i t e(o u t b u f f e r，0，o u t b u f f e r Le n g t h，o u t c a l l b a c k，n u l 1)；c at c h 发送数 据失败的数据 处理 3 2系统 功能 的设计 与 实现 通信电源监控系统是以一个上位机和多个下 位机组 成通信网络来 完成系统数据通信 的功能 的 监控系统以多极监控级 自下而上逐级汇接的 方式构成，每个监控级一般均按 照辐射方式与若 干下级监控级连 接成一点对多点的监控系统，最 低一级 监控级(下位机)与其监控 的若干设 备连 接 在绝大部分时间内，下

15、位机同时完成监控数据 采集工作，只有在必要时才 与上位机通信交换数 据信息 这种层次结构使系统具有较高的可靠性，而且控制灵活、速度快 在本监控系统 中，监控中心的主要任务是完 成对各局站监控数据 的汇总、存储、生成报表、显 示、打印等分析处理功能，以及响应下位机的告警 和对其进行远程设置与控制等功能 下面将以系统的核心模块支局实时监测 与控 制模块 为例说 明系统功能 的设计 与实现方 法 远程监控管理模块是系统的主要模块，实现了 对通信电源的实时监测和控制 系统定时巡检所 获取的通信电源实时数据，可以通过这个模块显 示 当这个模块启动时，系统局站轮流巡检停止，改为巡检所指定 的单一 局站 巡

16、检 时，电源参 数(包括 系统信息、配 电屏、整流模块、电池组和 环 境)和各部分的告警状态、通信状态实时更新，如 果出现告警或通信故障，则以红色字体醒 目显示 图 3为配 电屏 实 时监测 的显示 状况 图 3 配 电屏监测信 息显示 该模块除了实现对通信 电源参数的实时监测 外，还包括了对通信 电源的参数设置和远程控制 参数设置和远程控制就是发送控制命令到通信电 源设备，参数设置发送 的命令主要是参数和参数 值，远程控制发送到命令则主要是开关量 以远程 控制为例，按照电总协议进行远程控制的代码如 下 p r i v a t e v o i d Co mma n d Cl i c k(o b

17、 j e c t s e n d e r，S y s t e m Ev e n-t Ar g s e)发送遥控命令 D i a l o g R e s u l t r e s u l t=Me s s a g e B o x S h o w(”您确认要 发 送 此 命 令 吗?”，”发 送 命 令”，Me s s a g e B o x B u t t o n s Ye s No)；i f(r e s u l t=Di a l o g Re s u l t Ye s)f 选择 的不 同遥控命令按键形成不 同的通信代码 s t a t u s B a r 1 P a n e l s 0 T e

18、x t=发送命令 i f(c o mma n d C o n e c t S t a t i o n(ma i n s t a t i o n s t a t i o n l n d e x i p Ad r e s s，m a i n s t a t i o n I s t a t i o n l n d e x p o r t)c o mma n d S t a r t S e n d()；o b t a i n=c o m ma n d；4 结 束 语 网络技术、通 信技术、计算 机技术 的快速发 展，为通信电源监控系统的进一步发展 和完善提 供 了技术基础 文 中介绍的监控系统正 是结

19、合这 些最新技术，实现了对通信电源的遥测、遥信和遥 控，并实现了对通信 电源运行数据 的远程 we b浏 览 该监控系统为通信 电源管理提供了一套功能 强大、界面友好、操作 简便 的远程监控软件，达到 维普资讯 http:/ 第 4期 张英：基 于网络的通信 电源实 时监控 系统设计 与实现 6 7 9 了预期研究成果 通过深圳世纪新泰达电子有限 公 司的实际应用表明，该通信 电源远程监控与管 理系统具有较好 的实用价值 参 考 文 献 电力 出版社，2 0 0 2 -3 3 K r i s J a ms a NE T We b服务解决方案应用编程北 京：电子工业出版社，2 0 0 3 4 M

20、a t t h e w Ma c D o n a l d AS P NE T 完全 手册北 京：电子工业 出版社，2 0 0 3 5 3 -1 3贾继伟通信电源的科学管理与集 中监控北京：人 1-6 3 民邮 电出版社，2 0 0 4 2 3 J e s s e L i b e r t y C#程序设计 刘 基诚，译北 京：中 国 De s i g n o f Te l e c o m M i c r o s o f t Co r p o r a t i o n M i c r o s o f t Vi s u a l C#NET La n g u a g e Re f e r e n c e

21、 M i c r o s o f t Pr e s s，2 0 0 2 一 B e r r y T，S h e p h a r d B I n f o r ma t i o n e x c h a n g e s t a n d a r d s f o r p o we r s y s t e m mo n i t o r i n g a n d c o n t r o 1 I n s t i t u t i o n o f El e c t r i c a l En g i n e e r s，2 0 0 2：1 3 6 1 4 1 Re a l Ti me M o n i t o r i

22、n g S y s t e m f o r Po we r S u p p l y Ba s e d o n I n t e r n e t Zh a ng Yi n g (S c h o o l o f L o g i s t i c s E n g i n e e r i n g，Wu h a n 4 3 0 0 6 3)Ab s t r a c t W i t h t h e i n c r e a s i n g d e v e l o pme nt o f t e l e c o m n e t wor k s c a l e，t he a ut oma t i c r e m o

23、t e mo ni t o r i ng of t e l e c o m p o we r s u p p l y h a s b e c o me a k e y t e c h n o l o g y Ac c o r d i n g t o t h e a n a l y s i s o n TCP I P a n d i n t e l l i g e nt e qui pme nt c o m mun i c a t i on pr ot o c ol，i t i s i n t r o du c e d t he d e s i gn s of a r e m o t e r e

24、 a l t i me mo ni t or i ng s y s t e m f o r t e l e c o m p o we r s u p p l y b a s e d o n I n t e r n e t I t i s a c t u a l i z e d t h e f u n c t i o n s o f t e l e me t r y，r e mo t e c ommuni c a t i on a nd t e l e c o nt r o l b e t we e n m o ni t or i n g c e nt e r a nd po we r s up

25、 pl yAnd t he s ys t e m c a n a l s o r e a d t h e r u n n i n g t i me d a t a o f p o we r s u p p l y a n d k e e p t h e m i n d a t a b a s e，wh i c h i s c o n v e n i e n t f o r t h e ma i n t e n a nc e a nd ma na ge me n t o f po we r su p pl yTh e s y s t e m ha s b e e n a pp l i e d i

26、 n a c t ua l t e l e c o m p owe r s u ppl y n e t wor k a n d i t s a p pl i c at i on e f f e c t i s s a t i s f yi ng Ke y wo r d s：TCP I P；c o mmu n i c a t i o n p r o t o c o l；r e a l-t i me mo n i t o r i n g；t e l e c o m p o we r s u p p l y 欢 迎 订 阅 武汉理 工 大学学报(交通科 学与工 程版)武汉理工大学学报(交通科学 与工

27、程 版)是基础理论 与应用相结 合 的中央级学 术性期 刊 本 刊报导范 围突 出现代交 通科学 与工程，兼顾其 他相关 学科及交 叉学科 主要 刊登有关 数学、物理学、化学、船 舶与海洋 工程、机 械科学 与工程、船舶机械、轮机工程、港 口机械、智能交通 系统(I T S)、车辆工 程、铁路运输工 程、电动 汽车工程、载运工具、内燃机工程、航空工 程、信息科学与技术、计算机、自动 控制、测量 与控制技术、通信导航 与 电子 系统、移 动通 信、电气工程、航 运技术、交通土 木建 筑工程、资 源与环境 保护工 程、材料科学 与工程、生 物医学工程、生命科学、物流工程、交通管 理科学与工程等学科领域的学术论文及科研 成果 本刊邮发代号：3 8 1 4 8；定价：2 O O 0元 期，1 2 O O 0 元 年 欢迎广大读者到全 国各地 邮政 局订阅本刊 维普资讯 http:/