無線數據傳輸技術在通信電源監控系統中的應用

李廣毅

(神華寧夏煤業集團信息技術中心,寧夏 石嘴山 7530001)

1 通信電源系統介紹

通信電源系統主要是由交流系統、直流系統和接地系統三部分組成，系統構成如圖1所示。

圖1 通信電源系統示意圖

作為通信系統的心臟,如果工作不正常,可能造成通信系統運行故障,導致整個系統癱瘓、核心設備損壞等一系列嚴重的問題。為了保證整個通信系統的運轉暢通，通信電源監控系統應運而生。

2 通信電源監控系統的作用

通信電源監控系統是對通信機房內電源和空調等動環設備進行實時監控并采集和顯示其實時運行參數，通過數據分析出系統內各種運行故障的設備，以便及時進行更換維護。

數據監控技術在通信電源的應用，促使人工看守式的傳統維護管理模式不斷地向集中監控管理的計算機維護模式轉換。其作用是：(1)實現通信電源設備監控做到無人值守。(2)降低了人工維護所需的成本，提升了設備維護的效率。(3)適應通信技術發展，提升設備的維護管理水平。(4)加強供電系統的可靠性和穩定性，提高通信電源供電質量。(5)利用計算機先進技術，從自動化、智能化方向發展通信電源設備的管理水平。

隨著互聯網的發展，通信網絡技術也在不斷地發展，現在的主流監控系統大部分都采用無線傳輸的方式進行。以此為前提，設計應用無線TCP/IP協議對通信電源數據進行實時監控，依托以太網絡對電源進行控制，同時實現對數據的采集和傳輸。安全可靠的監控系統，能夠放心地投入到實際應用中去。

3 構建通信電源監控體系結構

此次設計的通信電源監控系統由不同層次、不同功能的應用服務器和通信設備組成。利用這些智能設備所提供的通信接口可以直接通過本地以太網絡將其接入監控管理系統。這樣就能能夠實時獲取電源設備運行的各種參數和數據。可以在不必使用過多的傳感器、變送器和控制器的情況下發送遙控命令、進行參數設置，同時獲取設備的告警和運行狀態信息，節省了系統建設成本，但實現這一系列設想都需要精簡高效的通信協議支持。近幾年無線通信網絡技術在世界范圍內發展非常迅猛，而作為基礎核心數據傳輸技術的TCP/IP協議也越來越被大家所熟悉。各種基于TCP/IP協議的應用技術不斷涌現，在各個領域都取得了非常好的應用前景。

TCP/IP協議是美國在20世紀70年代中期開發的網絡體系結構與協議標準，中文全稱是傳輸控制協議/網際協議。它可以為網絡使用者提供面向數據包的虛擬電路傳輸服務，具有連接控制、流控制、差錯控制等功能，主要應用于數據的可靠傳輸。工作原理是通過IP數據包和IP地址將各種網絡技術的幀格式和地址格式統一起來，達到屏蔽低層細節，提供一致性的目的，具有很高的數據傳輸安全性。綜合上述需求，結合現今主流的4G無線數據傳輸技術，構建通信電源監控體系結構如圖2所示。

圖2 無線傳輸通信電源監控體系結構

該方案基于TCP/IP協議構建了搭載4G無線網絡傳輸功能的電源監控系統。通過多種傳感器來組成現場數據采集系統，系統監控中心則由數據庫、前置通信設備、用戶終端組成。其主要功能是接收并分析處理相關數據，對實時分析到的異常信息做分類告警處理后，上傳至數據庫服務器，便于今后通過遠程連接進行數據瀏覽和查詢統計工作。

4 監控系統的軟、硬件及數據接口介紹

電源監控系統以微處理器為中心，配合溫濕度、電源參數等傳感器采集模塊與4G無線網絡模塊分別完成相關數據采集和通信的功能。系統軟件部分主要利用Visual C++工具結合Delphi程序來開發并完善系統的多樣化圖表功能，依托SQLServer進行系統數據庫的開發和管理。系統硬件部分由4G無線通信模塊和具有高性能、低電壓等特點的CMOS 8位單片機組成。所選單片機器件搭載了8位CPU和Flash存儲單元，采用高密度、高穩定性存儲技術生產，內部含有128bytes的隨機數據存儲器和2k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器，兼容標準的MCS-51系統指令，在多種電子類產品中有著廣泛的應用。數據接口設備采用C2000S-NET串口網橋為核心，利用以太網數據通信模塊實現下位機與遠程終端的數據通信功能。數據監控中心通過向串口服務器發送遙測、遙控和數據采集等相關指令，把各監控模塊采集的設備的各種實時數據與系統運行參數全部轉化為基于TCP/lP協議的虛擬數據包，通過4G無線網絡傳輸模塊傳送至系統數據監控中心進行分析處理后，將分析結果和原始數據包經由本地以太網絡實時同步到數據中心服務器中進行備份存儲，保證數據的進一步調取利用，完善通信電源系統工作狀態數據的收集、分析和整理工作。

5 結束語

通信技術發展到現階段，無線傳輸技術逐步成為通信電源監控系統的主要發展方向。應用4G無線傳輸技術結合TCP/IP協議構建適用于通信電源系統的遠程監控系統，能夠根據實際需求設計相應的數據采集和傳輸模塊，實現了數據采集終端和系統監控中心的無線數據通信功能，有效地解決了傳統通信電源數據監控系統建設周期長，軟硬件設備維護更新困難的問題。建設基于TCP/IP協議的無線通信電源數據監控系統不但功能強大、靈活，而且建設成本低，是一種易行、可靠的方案。可以迅速應用到通信工程建設項目中，為新時代通信網絡建設發展提供了可靠的技術支持與后勤保障。