| 摘要：随着通信技术的不断发展，通信电源系统越来越复杂，所需的运行维护工作越来越多，为了实现无人值守，必须采用集中监控管理系统。主用电源和备用电源系统主要包括高低压配电设备、整流设备(开关电源)、蓄电池、柴油发电机组、交流稳压器、不间断电源(UPS)、局部空调设备、中央空调设备的机房环境等。 |
(1)通信电源集中监控系统的功能和组成介绍如下:
1)通信电源集中监控的基本功能:电源系统的集中监控是指对于分散分布的电源装置，由中央集控室通过计算机网络对其进行遥测、遥信和遥控(常称为"三遥U，实时监控其运行参数、运行记录、报警处理等，从而形成电源及相关设备的少人或元人值守与集中维护的计算机控制系统。
采用集中监控管理系统后，利用计算机及网络技术、软件工程、通信技术及测控技术等现代手段，可将通信电源系统及其他自动化电站的维护管理提高到一个新的水平。集中监控管理系统，就是对被控设备实行遥信、遥测和遥控。
①遥信是指将正在运行的电源设备的各种状态，反映到监控中心。主要内容有:
a.哪一路交流电在工作;市电还是柴油发电机组;电压、频率是否五常。
b.直流输出是否正常;蓄电池处在浮充还是均充状态;每台整流器是否正常运行。
c.电池组的运行情况是否正常;有无过放电。
②遥测是根据遥信获得的资料，及时判断所发生的情况，或者定时测试必要的技术数据，以便分析故障。主要内容有:
a.市电停电后，柴油发电机组在多长时间内正常供电。
b.市电停电后，柴油发电机组尚未起动时，蓄电池能够单独供电的时间有多长;恢复供电后，蓄电池均充时间是否与设定的均充时间相符。
c.正在运行中的某一台整流器发生故障时，能遥测出故障的性质。
d.遥测有关数据。如停电时间;故障时间和次数;柴油机运行时间等均能自动记录、显示和打印。
③遥控即远距离操作。遥控主要的内容有：
a.遥控关机。当发现某台发电机组运行不正常时，应先遥控关机，查清情况或修理后再开机。
b.遥控开机。在无人值守的机房中，若市电停电，必须遥控起动柴油发电机组。整流器自动开机失败后，也可用手动遥控开机。
2)监控对象及内容，目前，主用电源和备用电源集中监控系统的监控对象和内容包括
①高压配电设备遥测三相电压、三相电流、高压操作电流和电压。遥信变压器温度过高、瓦斯报警等。
②低压配电设备遥测进线柜三相电压、三相电流、频率、功率因数、重要部位的温度。遥信主要开关状态、缺相、过电压、欠电压等。遥控重要配电开关分合闸。
③整流设备遥测交流输人电压和电流、直流输出电压和总输出电流、主要熔断器温度、各整流器的输出电流。遥信蓄电池工作在浮充或均充状态、整流器故障、直流输出过电压和欠电压、熔丝断。遥控整流器复位、开机和关机。
④蓄电池遥测总电压，充放电安时数、各电池端电压、电池工作温度等。
⑤自动化柴油发电机组遥测三相电压、三相电流、输出功率、频率(转速)、燃油油位、冷却水水位、润滑油油压、起动蓄电池电压等。遥信工作状态(运行与停机)、工作方式(自动与手动)、自动转换开关状态、机油压力低、水温高、燃油油位低、电压异常、过电流、频率(转速)、超速、起动失败、起动电池低电压等状态指示与异常报警。遥控起动或停机、紧急停机、负载变换等。
⑥交流稳压器遥测一次电压和二次电压。遥信稳压器工作、市电直通、稳压器故障等。
⑦不间断电源(UPS)遥测交流输入电压、直流电压、标准电池端电压、交流输出电压、电流、频率等。遥信市电故障、整流器故障、逆变器故障、UPS供电、市电供电、电池电压低等。
⑧局部空调设备遥测机房温度，迸气压力与排气压力等。遥信工作状态、温度过高、温度过低、湿度过大、湿度过小、风机故障、压缩机故障、加湿器故障、排气压力过大、进气压力过低等。遥控开机和关机。
⑨中央空调设备遥测冷冻水的进出温度、重要机房的温度、湿度、电源电压和电流。遥信电源缺相、机油温度高、压缩机运行或停机等。遥控开机和关机。
⑩机房环境包括各电源空调机房温度、湿度、烟雾、潮湿、门开报警等。为了实施集中监控管理，被控设备必须具有监控功能及监控接口，即遥测信号必须有测试点，被测参数能通过接口传送到主计算机，被控设备还必须具有执行遥控信号的执行部件等。
3)监控系统的组成:主用电源和备用电源集申监控系统的结构如图1所示，它由地市维护管理中心、县区监控管理申心、端局监控器以及它们之间的传输通道组成。
图1主用电源和备用电源集中监控系统的结构
监控系统通常分为两层，即管理层和采集控制层。管理层包括县区级监控管理中心和地市级维护管理中心，其作用是对所有端局的被控设备实施监控管理。利用软件设置，可以赋予各级中心相应的权限及管理内容。采集控制层由端局监控器(监控主计算机)和现场监控器等组成。各端局则应根据实际情况，选用不同的模块和现场监控设备。
维护、监控管理中心的结构如图2所示。分发台通过LAN与多种业务台(如控制台、查询台、大屏幕控制台、摄像显示台等)和服务器相连，同时保持与各个端局监控站的数据通路，控制所有上下行数据的分配及转发。服务器中保存所有被监控的详细数据资料、实时运行数据、报警数据和操作记录，以备查询。
图2维护、监控管理中心的结构
若被监控点较少，也可采用分发台与业务台合一的单机方式。端局监控器的结构如图3所示。端局监控器主要由以下四大部分组成:
①监控管理对象包括高低压配电设备、整流器或开关电源、直流-直流变换器、蓄电池组、柴油发电机组和UPS等，它们均为智能设备。
②设备与微机的通信接口应能完成主要设备与微机间的信号传输。
③现场监控器是一个智能数据采集系统，由一台专用计算机来实现。通常采用通用工业控制机，如T业PC、STD总线工控机、PLC等。目前应用较多的是专用工控机，其核心是单片计算机，如8031、8051、80C51、8098、89C51等。它的主要任务是数据采集和信号控制，通过接口与被控设备相连。现场监控器一般与被控设备置于同一现场，并通过接口与监控中心的主计算机相连，实现与主计算机的通信。
④监控主计算机一般选用高级微型计算机，如586、PII、PIII微机等。主计算机通过通信接口与现场监控器相连，向现场监控器发送遥控命令，并接收其送来的信息和数据。另外，通过配置一定的通信接口，可与其他端局监控器一起组成县区监控管理中心，形成采集控制层，构成多级分散式系统。
端局监控器(监控主计算机)与现场监控器之间，均采用一点对多点连接，连接形式为星形或总线型，如图4所示。
图3端局监控系器的结构
图4端局监控器与现场监控器的链接
a）星型结构b）总线型结构
(2)通信接口与通信协议如下:
1)信号传输方式:在监控系统中，一般采用现场通信和远程通信两种信号传输方式。
现场通信传输方式是，端局监控主机与现场监控器、现场监控器与被控设备、被控设备之间，通过R5232、R5422或R5485接口通信。
远程通信传输方式是，端局监控器(监控主计算机)与县区监控管理中心以及地市维护管理中心之间的通信，可以采用以下儿种连接方式。
①LAPD高速数据链路连接。利用PCM中的一个时隙，透过各种交换机及传输设备，提供被维护点到中心的64kbit/sLAPD高速数据链路连接。这种方式结构简洁，不增加线路投资，而且数据传输速率高。但仅当整个网内为全数字信号传输时，才能采用LAPD方式。
②DDN网络连接。利用DDN专线，也可提供64kbit/s的高速数据通道。由于DDN与交换网的不相关性，所以这种方式更加稳定可靠。但是，当被控点较多时，占用的DDN资源较多。
③凋制解调器方式连接。当网上有模拟信号传输时，可以采用这种方式连接，最高数据传输速率可达19.2kbit/s，并可根据线路状态自动调整速率。这种方式的优点是适用范围较广。
调制解调器的种类很多，按不同的分类方式可分为半双工、全双工、二线制、四线制、外接式、内置式、交流直流等，用户可按需要选配。凋制解调器在安装后要进行设置。不同的调制解调器有不同的要求，一般包括初始化、通信速率选择、文件传输协议等，具体内容可参阅调制解调器使用手册。
调制解调器的面板上有一些指示灯，尽管不同类型的调制解调器指示灯的数量有所不同，但常用指示灯的设置和含义基本相同。下面是一些使用较多的指示灯。
当SD指示灯闪烁时，表示调制解调器收到了计算机送来的信息，或正在往对方调制解调器发信息。
当RD指示灯闪烁时，表示调制解调器正在接收对方必来的信息并送人计算机。
当CD指示灯亮时，表示调制解调器已检测到来自电话线的信号，说明调制解调器间的线路已经接通。
当OH指示灯亮时，表示两台设备间的线路己正式接通(对方已应答)。
当TR指示灯亮时，表示计算机接口已准备好接收或发送数据。
2)通信接口:无论是现场通信，还是远程通信，都必须通过接口才能实现。监控系统一般都采用串行通信方式。采用串行通信时，数据字节一位一位按顺序发送与接收。串行通信有同步和异步之分。
采用同步串行通信方式时，传送数据开始时，约定1~2个字符作同步指示，利用时钟实现发送端与接收端同步，异步串行通信方式则为一帧帧数据传送。由于异步通信传送的每一帧都有固定格式，所以硬件结构较同步方式简单，而且可以用校验位纠错。所以异步通信方式广泛用于CRT终端、字符打印机及电话数据通信。
异步通信数据为帧，每一帧包含一个字符代码或一字节数据。一个字符代码为起始位(0)，数据位(DO~D7)，奇偶校验位P(1)，停止位(1)，每帧之间还可以有等待状态的空闲位。异步通信传送通道带宽用波特率衡量。波特率表示每秒钟传送二进制代码的位数。
串行通信中，数据是一位一位依次传送的，但在微处理器内部是并行传送的，所以当数据由微机送往终端时，应首先将串行数据转换为并行数据，才能加工处理。这种串行转换工作可以由软件及硬件电路实现。
①RS232接口:RS232接口是美国电子工业联合会(ETA)制定的串行通信接口的技术标准，适用于数据电路终端(DCE)和数据终端设备(DEC)之间的二进制通信，这个标准的C版本，即RS232C被国际电联(ITU)采用。
RS232C总线电平及信号定义是，+3~+25V之间电压为负逻辑电平"0"，-3~-25V之间电压为逻辑电平"1"。微型计算机中通常采用十I2V或十l5V为逻辑"0"，-12V或-15V为逻辑"1"。还规定用25线连接器作信号引线:4个数据信号，12个控制信号，3个时钟信号，2个地(保护地，信号地)，常用的有10个引脚。各引脚功能如表1所示。
表1RS232C引脚功能
计算机与终端R5232C接口总线的连接方法如图5所示。图中的终端可以是现场监控器、被控智能设备，也可以是其他计算机。由于传输电缆中的损耗及噪声干扰，终端距离应小于2Om。
图5计算机与终端直接用RS232C接口总线连接
当计算机与终端之间较远时，可采用调制解调器、通过公用电话网或其他专线，进行远程通信，如图6所示。
调制解调器的主要功能是调制和解调。谰制是指将计算机发送出来的二进制数字信号转换成带宽小于4kHz的模拟信号，以便在电话网上远距离传输解调是指在接收端将经电话网送来的已调制信号还原成计算机能够接收的二进制数字信号。
图6计算机与终端RS232C经调制解调器的链接
调制解调器上装有与计算机相连的RS232C连接器，与电话网相连的插座以及电源线。调制解调器还可作成调制解调卡，直接插在计算机的扩展槽内，与计算机成为一体，使用非常方便。
②R5422和R5485接口总线:由于R5232C传输距离短，速率低，接收器工作特性差等缺点，美国ETA又颁布了RS422及RS485标准总线，目前己广泛用于计算机及智能设备之间的远程通信。R5422有26个引脚，常用的引脚只有8个。引脚功能如表4-2所示。
表2RS422常用引脚功能
RS485的引脚与RS422完全相同。两者差别是，RS485为半双工，RS422为全双工。所谓全双工，就是指在某一时刻，可同时发送和接收。而半双工则是指在某一时刻，只能一端发送，另一端接收。半双工用于多个终端互连时，可节省信号线，有利于提高通信速度。
RS485和RS422的主要电气参数如表3所示。RS485、RS422的电路由发送器、平衡连接传输线、终端负载及接收器构成。发送通路有两根线，接收通路也有两根线。两条线间的电压表示信号，每个通道的两条信号线，若其中一条为逻辑"1"状态，另一条就为逻辑"0"状态。电路中只允许有一个发送器，可以有多个接收器。
表3RS485和RS422的主要电气参数
R5485和R5422采用平衡接收和差分接收电路，如图7所示。由于两条传输线扭在一起，所以两条线上的干扰相互抵消。同时平衡驱动器的地与差分接收器输入端的地不连，传输线允许较大的衰减损耗，图7中差分接收器信号UR~2UT。
R5485及R5422通信接口适用于大楼集中监控系统及其他远程通信。
图7RS485和RS422的平衡接收和查分接收电路
3)通信协议:接口和总线为计算机与计算机、计算机与被控设备之间的通信提供了硬件保证。为了完成通信，通信的发送方和接收方还应该共同遵守一系列"约定"。这些"约定"通常称为通信协议。
通信电源集中监控系统的通信协议是针对特定环境和内容制定的。通信协议应根据监控对象的内容分类、规范、编码，并按监控系统要求的功能制定统一的数据格式，因此通信协议是整个监控系统运行的前提。
在主用电源和备用电源集中监控系统中，必须特别强调通信协议的统一性。如果监控系统不采用统一的协议，系统运行出现困难，甚至使系统无法运行。CIMC一Y系列自动化柴油发电机组远程监控系统的通信协议见表4。
表4CIMC-Y系列自动化柴油发电机组远程监控系统的通信协议
为方便实施，通信协议应具有灵活性、开放性、可扩展性和可实现性。详细内容可查阅原邮电部YDNO23一1996《通信电源和空调集中监控系统技术要求》中All柴油发电机组供电系统通信协议的有关内容。
责任编辑：Honey
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