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• 關鍵詞：                                                                遠程監控平臺

• 摘要：本文介紹了一種基于多個RS-232串口通信，通過公用電話網實現的柴油發電機組遠程監控平臺的設計與應用。

以單片機作為下位機，以系統機作為上位機通過RS-232串口進行遠程通信的計算機監控系統得到了廣泛應用。

柴油發電機組在無市電供應及需要不間斷供電的地方，如電信系統、電力系統、廣播電視系統的機站、機房，銀行、醫院等單位的供電系統等得到了廣泛應用。在電信系統內，通常一個縣級局要管理多個供電機房，這些機房有的位于市區，有的位于偏僻的高山，有的有人值守，有的無人值守，但都需要不間斷供電，一般每個機房有一至數臺柴油發電機組，作為市電供電的備用電源，或是幾臺機組互為主備供電。對這些柴油發電機組實現計算機自動監控和統一管理就顯得很重要，這樣有助于減少值班人員的工作強度，提高工作效率，提高管理水平。在縣級局內設集中監控中心，監控主機通過公用電話網實現對各個下級機站柴油發電機組的遠程實時自動監控和管理，系統構建方便，實現簡單，使用可靠，適合實際的需求，得到了廣泛應用。

1  系統結構

柴油發電機組經MODEM與電話線路相連，在電話線路的另一端再經MODEM與監控主機的RS-232串口相連。

很多縣級局和下級機站之間都有SDH信道相通，如果有附加的RS-232串口，也可以通過SDH信道傳輸數據，從而省掉電話線路兩邊的MODEM，等同于RS-232串口電纜直接相連。

如果一個下級機站內有多臺柴油發電機組需要監控，在電話線路允許的情況下，可以為每臺機組分配一條電話線，各占用監控主機的一個RS-232串口。如果電話線路有限，也可將機站內的各臺柴油發電機組通過RS-485總線連成一個網絡，經過RS-485/RS-232轉換器，再接MODEM（見圖2），通過一條電話線路與監控主機相連，只占用監控主機的一個RS-232串口，每個機組分配一個地址，監控主機依靠地址來區分機組，輪流通過同一條電話線路監控各臺機組，但這樣一來會降低監控系統的反應速度。

RS-485總線為兩線半雙工串口總線，使用雙絞線以平衡差分方式傳送數據，其主要特點有：傳送速率快，最快達每秒10M位；傳送距離遠，最遠達1200米；抗干擾能力強，在噪聲環境下長距離驅動32個節點。

2  柴油發電機組監控模塊

每臺柴油發電機組配一個監控模塊，就可以通過串口對柴油發電機組進行計算機監控，各種信號從柴油發電機組電控箱內取。

我們選用80C552 單片機作監控模塊控制核心，采用大規模集成電路，并結合了先進的設計技術。監控模塊帶有雙看門狗電路，確保系統在意外死機時能自動恢復工作，這在無人值守的情況下是極其重要的。

柴油發電機組監控模塊測量機組輸出三相電壓、三相電流、機組頻率、機組轉速、機油壓力、冷卻水溫、燃油油位、機組啟動電池電壓、輸出功率等運行參數并根據需要發送至監控主機。冷卻水溫、機油油壓等參數的測量傳感器一般都不是線性的，而且不同柴油發電機組生產廠家選用的傳感器差異很大，監控模塊保存監控主機發來的數據表格，并根據表格對采來的冷卻水溫、機油油壓等參數進行線性化處理，以適應不同的傳感器。監控模塊有不掉電存儲器，可以保存大量的工作、控制參數。

當測量的運行參數超出設定的上下限報警值，監控模塊根據復雜的控制邏輯控制柴油發電機組的各種動作：起動、停機、ATS轉換等，并將各種報警信息以及柴油發電機組的各種狀態（自動/手動狀態、運行/停機狀態、市電/油機ATS狀態、油機/油機ATS狀態）報告監控主機。

監控主機也可根據需要遙控機組開機、關機、緊急停機、市電/油機ATS轉換或油機/油機ATS轉換等。

柴油發電機組監控模塊的所有設置都可以在現場通過面板鍵盤完成，或者由監控主機在遠處通過串口進行。監控模塊提供RS-232和RS-485兩種接口，有電信總局協議和MODBUS協議兩種型號，采用10位異步串行通信方式（起始1位，數據8位，停止1位，無校驗位），數據傳輸率1.2kb/s—19.2kb/s可選，監控主機和監控模塊之間采用嚴格的主從方式交換數據（監控模塊只有在收到監控主機的命令后才會返回相應的數據，而不會主動發送數據給監控主機）。這樣的設計非常適合構建我們的柴油發電機組遠程監控平臺。

柴油發電機組監控模塊根據功能的強弱不同，已經形成了系列產品，以適應不同的需求。監控模塊本身結構靈活，功能擴充也很方便。

3  通信協議

我們使用兩種通信協議：電信總局通信協議和MODBUS通信協議。

電信總局通信協議參照電信總局《通信局（站）電源、空調及環境集中監控管理系統前端智能設備通信協議》，編碼方式為ASCII碼。信息傳輸方式為異步方式，起始位1位，數據位8位，停止位1位，無校驗。傳輸波特率為19.2KB/S，9.6KB/S，2.4KB/S，1.2KB/S，0.6KB/S，0.3KB/S可選。

MODBUS通信協議的編碼方式、信息傳輸方式與電信總局通信協議要求相同。

其余解釋與命令格式相同。

4  串口擴充

通常一個縣級局管理著幾個下級機站，如果采用監控中心只用一條電話線路，由監控主機撥號接通一個下級機站，監控一下，掛斷連接，再撥號接通另一個機站的輪流分時監控的方案，在機站較多時，系統反應時間太慢，難以做到實時監控，所以監控中心為每個下級機站分配一條電話線路，同時連接監控所有機站。但是用作監控主機的系統計算機一般只有兩個RS-232串口，不夠使用，需要擴充。

采用MOXA公司生產的系列多串口卡（使用較多的是C168H八串口卡）可以很方便地將RS-232串口擴充至需要的數量，而且這些擴充的串口的操作相互獨立。多串口卡本身附帶了豐富的函數庫和多種工具，支持VB、Delphi、C++等流行編程語言，使用時可以直接調用，方便編程，但應注意，函數庫只支持串口卡上的串口。使用編程平臺提供的通信控件，可以同等地操縱串口卡上和計算機本身的RS-232串口。

由于Windows操作系統本身具有多任務的特點，所以可以通過精心設計監控平臺軟件同時操縱這些RS-232串口并行地監控各個下級機站，做到實時監控（如果某下級機站有不止一臺的柴油發電機組需要監控而采用RS-485方式相連，那么對這些機組仍需分時監控）。

5  遠程監控平臺軟件

柴油發電機組遠程監控平臺對分布的柴油發電機組進行遙控、遙信和遙測，實時監視其運行參數，監測和處理故障，記錄和處理相關數據，從而實現設備少人或無人值守及集中維護。

遠程監控平臺軟件包括兩部分：監控軟件和界面構造軟件，整套軟件用Delphi5.0編制。遠程監控平臺軟件同樣可以用來監控別的設備。

遠程監控平臺軟件按照通信協議區分有兩個版本：版本A符合電信總局通信協議，版本B符合MODBUS通信協議，適用于對不同協議型號的監控模塊監控。

遠程監控平臺軟件對軟、硬件環境要求不高，普通的奔騰機，16M內存，中文版Windows95以上版本就可正常運行。  

5.1  界面構造軟件

由于我們的柴油發電機組監控模塊是一系列化產品，監控的參數有一些差別，而且即使使用同一型號的監控模塊，不同的用戶在監控的參數上也有數量和名稱的不同，為了避免重復開發監控軟件，以及現場安裝調試的方便，我們開發了一套界面構造軟件。

根據提供的軟件使用說明書和相應的通信協議，即使是用戶也能方便地針對某一臺需監控的柴油發電機組設計一個監控界面，監控的參數數量，參數的名稱，以及字體，顏色，背景畫面等，都可以根據需要和自己的喜好設定。設計一個監控界面，并生成界面文件后，指定每一個監控對象對應的界面文件，監控軟件自動調入這些界面文件轉化成界面并監控相應的柴油發電機組。

5.2  監控軟件

在完成必要的參數設置后，監控軟件分別撥號與需要監控的柴油發電機組建立連接，同時操縱多個RS-232串口發送、接收數據，監控柴油發電機組，反應時間與只監控一個機組的反應時間是一致的，約2秒完成一次實時數據刷新。如果一個機站內有多臺機組連成RS-485網絡通過一條電話線路與監控主機相連，則監控軟件對這幾臺機組輪流分時監控， 數據刷新時間= （同一RS-485網絡上的機組數X 2 ） 秒。監控軟件收集各個柴油發電機組的報警信息，產生報表文件以供打印保存或上報。

主監控機組選擇：

導航樹窗口清晰地顯示出整個監控平臺系統的構造：系統內有多少個機站，每個機站內有多少臺柴油發電機組，機站與監控中心監控主機之間是通過MODEM撥號通信還是RS-232串口電纜直接相連，目前有多少臺機組正處于監控狀態等。點擊某機組圖標，則其監控界面彈至最前，作為主監控界面，此時可以監視機組狀況，并完成控制、參數設置等任務。

撥號和掛機：

對所有需監控的機站按各自設定的電話號碼進行撥號連接，工作結束后，將所有已撥號連接的機站斷開撥號通信連接。可以所有機站同時自動操作，也可各個機站獨立操作。系統設有定時自動監控功能，按設定的時間自動撥號連接，監控時間到后，斷開撥號通信連接。

如果通過SDH信道傳輸數據，則相當于用RS-232串口直接電纜相連，不需撥號和掛機功能。

系統參數設置：

設置需要監控的機站，以及電話號碼、機組地址、定時撥號、對應RS