局域网用程控交换机电源的网络监控系统设计

程控交换机电源网络监控系统的应用研究越来越被该领域的人们所关注。目前，常用的电源监控系统一般是大型监控系统。这种系统采用2Mbit/s口传输信息，对传输线路要求高，占用光缆资源，由于对程控交换机电源采取全方位监控，信号采集量非常大，其结构复杂，投入成本高，对工作人员的技术水平要求也很高，适用于大容量机房，不适用于众多的农村小容量机房的电源监控。本文是在研究大型程控交换机电源监控系统的基础上，提出了一种新型的适合于小容量机房的程控交换机电源网络监控系统。

系统硬件电路设计
监控系统由现场监控器、传输网络和中心监控器组成。现场监控器具有信号采集、判断、发送、告警、接收控制等功能；中心监控器是系统的控制中心；传输网络利用电信网的线路和交换设备。

图1 现场监控器组成原理示意图

现场监控器是本文中通信电源网络监控系统中最重要、最基本的组成单元，每个被监控机房中须放置一台。现场监控器由单片机控制系统和各种传感器及控制部件组成，所有被监控对象的运行参数和运行状态都由现场监控器来监测、记录、判断和告警。现场监控器的告警是靠电话线传输的，它能够主动拨号，向监控中心传递告警信息，也能够向责任人拨打电话，进行语音告警。因此，现场监控器也能够独立工作，不依赖中心监控器。现场监控器的组成原理框图如图1所示。现场监控器是一个单片机控制系统，它由DC/DC电源模块、拨号及DTMF收发码电路、语音电路、通用采集器、控制电路等组成。

监控系统的中心监控器与各现场监控器之间的传输网络，是利用现有的电信电话网，通过拨号方式实现连接的。系统组网示意图如图2所示。

图2 系统组网示意图

中心监控器由主机、显示器、音箱键盘、鼠标、打印机、接口电路等部分组成，中心监控器的功能是：接收现场监控器的告警信息，形成屏幕显示、声音告警、存储故障信息；向现场监控器发送控制信息；设置现场监控器的参数；查看现场电源参数，同时还具有对历史故障进行查询、统计、打印、报表等管理功能。
1 单片机系统设计

图3 单片机系统原理图

现场监控器采用MCS51系列单片机控制，单片机系统原理框图如图3所示。CPU芯片采用8032单片机，外围扩展电路采用74HC373作为地址锁存，程序芯片采用27C256，外部存储器采用62256。用74HC138译码器作为地址译码，分别选通1片74LS374和两片8255，74LS374作为控制指示灯输出。8255（1）作为模拟量输入控制，8255（2）作为开关量输入、输出控制。

2 交直流电流的采集
交直流电流的采集，首先要分别经过交直流互感器把电流信号转换为0～5V的直流电压信号，然后经过电压变换，转换为符合A/D转换器（AD574A）所要求的电压信号（0～10V），其电路原理框图如图4所示。

图4 交直流电流采集的电路原理图

3 数字信号的采集电路
数字信号的采集首先是由各种传感器如：烟感探测器、红外探测器、水浸探测器等，把被测物理量变成开关量电信号，然后进行隔离和电平转换，输出给8255A，再由单片机读取，其电路原理图如图5所示。

图5 数字信号采集电路原理图

系统软件设计
系统软件主要包括中心监控器软件设计和现场监控器单片机软件设计两大部分。
中心监控器主机软件采用Delphi编程，在Windows98、2000、XP、NT操作系统下运行，程序采用模块化设计，运用了动态链接库编程，串口通信采用多线程（串口中断），数据库采用SQL数据库系统。

中心监控器接口电路的软件功能主要完成和中心监控器微机通信的过程。中心监控器接口电路和微机之间通过RS232接口通信。如果有现场监控器告警，则接口电路向微机发送告警信息；如果中心监控器向现场监控器发送命令，则接口电路接收微机的命令信息；如果以上两种情况都没有发生，则接口电路向微机发送握手信息。接口电路RS232串行口接收和发送信息程序框图见图6所示。

图6 串口通信程序框图

现场监控器软件是由MCS51汇编语言编写而成，它由初始化程序和中断服务程序组成。在初始化程序中将定时器T0定义为6.25ms中断，也就是每隔6.25ms执行一次中断服务程序，将所有的操作都放在中断服务程序里，主程序初始化完成以后不做任何实际操作。定时器T0的中断服务程序主要包含如下子程序：指示灯计时子程序、信号采集子程序、故障判断子程序、故障告警子程序、控制功能子程序、参数设置子程序、参数读取子程序、主动监测子程序、自动巡测子程序。

系统可靠性设计
在电源运行的实际现场环境中，经常会有电源波动、冲击、电磁等各种干扰，为了保证单片机程序不出现“死机”情况，在设计单片机系统时，采用了自动复位电路，其电路原理如图7所示。该电路中DS1232即“看门狗”，它能保证在程序不运行时自动给CPU（8032）复位，使单片机从新开始运行。图中S1为手动复位按钮。

图7 自动复位电路原理图

为了检测系统的各项功能，在实验室模拟现场实际环境，对集中监测功能、参数设定功能、参数读取功能、自动测试功能、查询统计功能、分散通知功能等各项功能进行试验，结果说明系统设计的各项功能都能实现。另外还做了极端情况试验，例如，10台现场监控器同时告警时，系统能保证各告警信息依次传到监控中心，信息不丢失；两台现场监控器不断告警12小时以上，系统正常工作；告警信息库达到了2万条告警信息时，系统仍正常工作，查询时间在30秒以内。

结束语
该系统可靠性高、方便实用、成本低廉，每个监控点（机房）综合成本在8千元左右，而大型监控系统则需10万元左右，由此解决了小机房电源监控因投资太大而无法实现的难题。