陸寧

摘要：機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)由眾多核心、關(guān)鍵設(shè)備構(gòu)成，包括供電、UPS、空調(diào)等均要求在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，按照國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定安裝和運(yùn)行。尤其是系統(tǒng)中的通信管理機(jī)的設(shè)計(jì)，關(guān)系到監(jiān)控系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)；通信管理機(jī)；設(shè)計(jì)研究

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）19-0177-02

通信管理機(jī)作為監(jiān)控系統(tǒng)中通信網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測(cè)設(shè)備之間的樞紐設(shè)備，已經(jīng)成為機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要技術(shù)手段。目前，通信管理機(jī)在變電站、集控站、石油化工、軌道交通等領(lǐng)域被廣泛使用并且多種多樣，但要設(shè)計(jì)出真正適合機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)的通信管理機(jī)，需要結(jié)合機(jī)房的實(shí)際情況，對(duì)機(jī)房環(huán)境進(jìn)行綜合的勘察和研究之后，開(kāi)發(fā)研制擁有硬件平臺(tái)和軟件配置的網(wǎng)絡(luò)型通信管理單元。機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)的通信管理機(jī)的設(shè)計(jì)，包含了通信管理的硬件配置、軟件設(shè)計(jì)等任務(wù)，必須在國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定下，進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)劃、安裝、調(diào)試，方能進(jìn)入正式運(yùn)行階段，保證整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 通信管理機(jī)主要功能

通信管理機(jī)是具有強(qiáng)大通信管理功能的通信裝置，主要功能包含了處理上、下行信息，按照不同協(xié)議進(jìn)行通信管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、網(wǎng)關(guān)、轉(zhuǎn)換、處理等。按照需要可以行程分布網(wǎng)絡(luò)、分層級(jí)聯(lián)、雙以太網(wǎng)等多種通信處理方案，本文所談及的通信管理機(jī)，是機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)中的重要組成部分。整個(gè)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)就是由通信管理會(huì)、控制器、服務(wù)器三部分組成。通信管理機(jī)的主要功能包括：

1）管理器和控制器，在沒(méi)有服務(wù)器的情況下，依然能夠根據(jù)用戶的需求，處理控制器的任務(wù)。當(dāng)控制器發(fā)生數(shù)據(jù)下達(dá)任務(wù)時(shí)，通信管理機(jī)對(duì)這些任務(wù)按照優(yōu)先等級(jí)進(jìn)行采集。主要分為長(zhǎng)、短兩個(gè)數(shù)據(jù)的采集方式。通過(guò)這兩種采集將頻繁的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理，采集的頻率是定時(shí)的，有利于控制器數(shù)據(jù)采集的效率。

2）對(duì)服務(wù)器下達(dá)的任務(wù)、配置信息進(jìn)行采集。服務(wù)器下達(dá)的任務(wù)嵌入式計(jì)算機(jī)信息任務(wù)主要包括：修改用戶對(duì)定時(shí)采集時(shí)間的要求、修改用戶對(duì)通信管理管理下的控制器的信息的要求、修改用戶對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的要求。

3）修改服務(wù)器、控制器的系統(tǒng)升級(jí)、改變前的初始化參數(shù)。如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)間、串口通信數(shù)據(jù)傳輸格式等，同時(shí)為擴(kuò)展功能的使用配置陷入式計(jì)算機(jī)電話號(hào)碼[1]。

4）通過(guò)服務(wù)器下達(dá)給控制器配置信息，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器對(duì)機(jī)房的授權(quán)與管理，包括：對(duì)制定的門(mén)禁進(jìn)行授權(quán)，允許控制器對(duì)其進(jìn)行校時(shí)、配置，下達(dá)指令給控制器，管理控制器其他的信息配置，例如控制器的報(bào)警、電源、濕度、溫度等信息與配置，配置不同環(huán)境信息下的不同控制器，以滿足機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)中的環(huán)境需要。

5）在機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，用戶終端需要對(duì)特定門(mén)的出入等需要進(jìn)行讀取或者供其他需要，這要求通信管理機(jī)必須馬上做出反應(yīng)，將服務(wù)器、控制器發(fā)來(lái)的要求進(jìn)行及時(shí)的采集，并上傳到指定控制器中。

6）在機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)入特殊狀況或者遇到重要的場(chǎng)景狀態(tài)下，通信及需要對(duì)重要地點(diǎn)的門(mén)進(jìn)行監(jiān)控和管理，這要求在設(shè)計(jì)上要充分考慮到，不僅是要進(jìn)行普通的數(shù)據(jù)采集和上傳，還要設(shè)計(jì)出通信機(jī)的授權(quán)和修改功能。

7）通信管理機(jī)的報(bào)警功能在監(jiān)控系統(tǒng)中是必不可少的，如在通信超時(shí)要報(bào)警，通信故障時(shí)要報(bào)警，控制器發(fā)生故障時(shí)要報(bào)警，配電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)要報(bào)警、環(huán)境系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)要報(bào)警，門(mén)禁系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)要報(bào)警等等。

2 通信管理機(jī)的軟、硬件配置

1）通信管理的硬件配置主要包括：帶有COM1和COM2窗口的嵌入式計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、TurboPasal編輯平臺(tái)、電子磁盤(pán)和調(diào)制解調(diào)器、控制機(jī)與服務(wù)器的通信；可編程定時(shí)器和中斷控制器等。

2）通信管理及的軟件設(shè)計(jì)可以按照模塊來(lái)進(jìn)行分析。首先是調(diào)制解調(diào)器控制模塊，這部分又稱為Modem模塊，該模塊下有一些具體的信息需要處理，包括要向用戶說(shuō)明用途的通信口、波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位、電話號(hào)碼等，以上數(shù)據(jù)統(tǒng)一放置在Mmodem SetType中，在保存中斷矢量地址后，使用專用芯片進(jìn)行通訊，然后設(shè)置調(diào)制解調(diào)器，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與調(diào)制解調(diào)器的通信，采用Asylnt地址進(jìn)行裝入過(guò)程后，按照RS232標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行串口通信。其次在定時(shí)器的設(shè)計(jì)中，使用的芯片包含了三個(gè)通道，一個(gè)是專門(mén)用來(lái)刷新RAM的，一個(gè)是用來(lái)讓揚(yáng)聲器正常工作的，一個(gè)是專門(mén)產(chǎn)生BIOS中斷的。前兩個(gè)芯片是專用于各自的功能而不能發(fā)揮其他功能的，而第三個(gè)在產(chǎn)生中斷頻率的同時(shí)，還要對(duì)時(shí)間進(jìn)行不同的定時(shí)，要實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同時(shí)間的定時(shí)就要采用置標(biāo)志位的方法。需要注意的是要將脈沖調(diào)用定時(shí)器來(lái)進(jìn)行中斷，在中斷返回與普通過(guò)程返回的對(duì)比中，不能缺省PUSHF指令，同時(shí)還要調(diào)用原中斷處理程序，從堆棧中彈出FLAG標(biāo)志。第三，上位機(jī)任務(wù)模塊的設(shè)計(jì)需要注意以下三個(gè)方面的問(wèn)題，一是上位機(jī)下達(dá)任務(wù)的等級(jí)是處在優(yōu)先的位置上的，應(yīng)該在最高時(shí)得到響應(yīng)。二是在串口接收到完整數(shù)據(jù)后，上位機(jī)的任務(wù)產(chǎn)生按照循環(huán)隊(duì)列的方式，將任務(wù)放在隊(duì)列的尾部。三是檢查串口的上位機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)要進(jìn)行循環(huán)檢查，尤其要注意數(shù)據(jù)隊(duì)列是否為空。

在對(duì)上位機(jī)下達(dá)任務(wù)進(jìn)行響應(yīng)設(shè)計(jì)時(shí)，要將主程序的循環(huán)體安排在過(guò)程的設(shè)計(jì)中，具體的設(shè)計(jì)步驟為：

檢查上位機(jī)任務(wù)隊(duì)列是否為空，以決定是否進(jìn)行退出過(guò)程。按照下述步驟進(jìn)行設(shè)置，

檢查隨機(jī)抽取的任務(wù)，并讀取改任務(wù)對(duì)應(yīng)的任務(wù)文件

將任務(wù)文件中的命令控制字進(jìn)行讀取并加以解釋。

對(duì)讀取解釋后的命令以及數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，再返回到步驟一[2]。

3）報(bào)警任務(wù)模塊的設(shè)計(jì)采用的方法為：將報(bào)警任務(wù)的隊(duì)列進(jìn)行循環(huán)隊(duì)列控制，在子程序模塊的應(yīng)用過(guò)程中，將其優(yōu)先級(jí)定于數(shù)據(jù)定時(shí)采集任務(wù)中僅次于上位機(jī)下達(dá)給通信管理及的任務(wù)的位置。對(duì)于報(bào)警任務(wù)的設(shè)計(jì)要求注意以下三個(gè)方面：一是設(shè)備間的通信超時(shí)報(bào)警、二是通信故障報(bào)警、三是常規(guī)報(bào)警。對(duì)于控制器的故障報(bào)警要注意區(qū)分常規(guī)報(bào)警和突發(fā)報(bào)警。如果是突發(fā)報(bào)警，設(shè)計(jì)時(shí)要注意將突發(fā)報(bào)警設(shè)計(jì)為無(wú)需通過(guò)通信管理機(jī)直接上傳的處理方法，這是為了縮短應(yīng)急事件，達(dá)到對(duì)突發(fā)故障進(jìn)行快速處理的目的。

通信管理及對(duì)報(bào)警任務(wù)的設(shè)計(jì)形式類似于上位機(jī)的任務(wù)設(shè)計(jì)流程，也要注意放在主程序的循環(huán)中進(jìn)行，主要步驟包括：

檢查報(bào)警任務(wù)隊(duì)列數(shù)據(jù)是否為空，如果是空則退出。

根據(jù)從報(bào)警隊(duì)列中隨機(jī)抽取的任務(wù)，上傳任務(wù)號(hào)至制定控制器。

在本機(jī)顯示報(bào)警信息后，將上傳的任務(wù)號(hào)返回到步驟一。

4）定時(shí)數(shù)據(jù)采集任務(wù)模塊的設(shè)計(jì)區(qū)別于前面所述的設(shè)計(jì)步驟形式，采用順序的存儲(chǔ)任務(wù)結(jié)構(gòu)。具有兼顧其他任務(wù)類型的特點(diǎn)，對(duì)定時(shí)任務(wù)可以滿足要求。其采集任務(wù)的設(shè)計(jì)步驟為：

將數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存盤(pán)、上傳。這是為了對(duì)上位機(jī)傳來(lái)的任務(wù)進(jìn)行等級(jí)分配二設(shè)計(jì)的，對(duì)登記優(yōu)先的任務(wù)進(jìn)行隊(duì)列排列，優(yōu)先上傳。這是按照長(zhǎng)、短安排來(lái)進(jìn)行隊(duì)列任務(wù)的排列，按照承兌出現(xiàn)的規(guī)律進(jìn)行安排。當(dāng)隊(duì)列不空時(shí)，跳出定時(shí)任務(wù)隊(duì)列，進(jìn)行主函數(shù)循環(huán)，當(dāng)隊(duì)列執(zhí)行空時(shí)，加載定時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行任務(wù)采集。

對(duì)任務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)采集的方式可以設(shè)計(jì)為數(shù)組方式。任務(wù)號(hào)選擇相鄰的兩個(gè)作為一對(duì)，如果任務(wù)號(hào)為偶數(shù)，則將對(duì)應(yīng)的任務(wù)進(jìn)行上傳，如果任務(wù)號(hào)為單數(shù)，則對(duì)任務(wù)進(jìn)行采集和存盤(pán)。當(dāng)這一對(duì)任務(wù)號(hào)執(zhí)行完畢后，回到數(shù)組頭，表示任務(wù)一次性加載全部完成。

5）通信管理的軟件設(shè)計(jì)流程為總體上可以概括為如下：

對(duì)COM1、COM2 進(jìn)行初始化后，開(kāi)啟定時(shí)器，加載DOS配置信息，加載短定時(shí)任務(wù)隊(duì)列和長(zhǎng)定時(shí)任務(wù)隊(duì)列，根據(jù)任務(wù)新舊來(lái)進(jìn)行判斷，如果有新任務(wù)，則形成一個(gè)上位機(jī)任務(wù)，在任務(wù)隊(duì)列中加入新任務(wù)并響應(yīng)新任務(wù)；如果有報(bào)警任務(wù)發(fā)生，則相應(yīng)報(bào)警任務(wù)；短定時(shí)任務(wù)論述大于0時(shí)，相應(yīng)短定時(shí)任務(wù)，并判斷短定時(shí)任務(wù)隊(duì)列是否為空。在加載短定時(shí)任務(wù)隊(duì)列時(shí)，將短定時(shí)任務(wù)輪數(shù)減1；長(zhǎng)定時(shí)任務(wù)論數(shù)如果大于0時(shí)，則相應(yīng)一個(gè)長(zhǎng)定時(shí)任務(wù)，判斷長(zhǎng)定時(shí)任務(wù)隊(duì)列是否為空，如果為空時(shí)將任務(wù)論述減1[3]。

3 對(duì)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)通信管理機(jī)設(shè)計(jì)的仿真測(cè)試及效果

為了能更好地將機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)的通信機(jī)管理設(shè)計(jì)加以完善，我們通過(guò)一套機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)的模擬方案的設(shè)定來(lái)進(jìn)行了測(cè)試。對(duì)通信管理的性能、運(yùn)行、設(shè)計(jì)等進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)優(yōu)化并完善。

1）在模擬系統(tǒng)中使用了兩臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)分別模擬上位機(jī)和下位機(jī)，服務(wù)器選用的是win2000操作系統(tǒng)，控制器任選操作系統(tǒng)。

2）對(duì)設(shè)計(jì)好的通信管理機(jī)的實(shí)際聯(lián)機(jī)部分和設(shè)計(jì)計(jì)劃的具體運(yùn)行等進(jìn)行了測(cè)試，包括其基本功能以及功能擴(kuò)展部分，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)基本相符。

這個(gè)測(cè)試最終的結(jié)果未必能夠完全證明通信管理機(jī)在機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)中的正確性與合理性，但是能夠證明通信管理的基本功能通過(guò)設(shè)計(jì)是完全可以實(shí)現(xiàn)并且保持良好運(yùn)行的。而且在仿真模擬測(cè)試中我們得到了非常有價(jià)值的參數(shù)，并且在出現(xiàn)的問(wèn)題與采取的整改措施中，我們也得到了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)今后在通信管理機(jī)功能的改進(jìn)、技術(shù)的擴(kuò)展、版本的升級(jí)、方案的優(yōu)化等方面都具有非常重要的意義[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文所論述的通信管理機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)模擬測(cè)試，能很好地與監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，表明該設(shè)計(jì)能滿足變監(jiān)控系統(tǒng)快速數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)通信的要求，并能夠作為整個(gè)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，實(shí)現(xiàn)任務(wù)管理、計(jì)算機(jī)通信、遠(yuǎn)程控制等許多功能，成為機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)的得力助手。試驗(yàn)證明，通信管理機(jī)的設(shè)計(jì)雖然任務(wù)復(fù)雜，但只要基于計(jì)算機(jī)的串口通信和嵌入式計(jì)算機(jī)的一些簡(jiǎn)單控制來(lái)逐步實(shí)現(xiàn)，是可以達(dá)到思路清晰、容易實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)的。

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