遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)PSTN調(diào)制解調(diào)器及數(shù)據(jù)采集研究

1、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)PSTN調(diào)制解調(diào)器及數(shù)據(jù)采集研究摘要近些年來(lái)隨著鐵路通訊系統(tǒng)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及通信設(shè)備數(shù)量迅猛增加，已經(jīng)成為鐵路信息管理的核心平臺(tái)；配置了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計(jì)算機(jī)效勞器及其它通訊設(shè)備的機(jī)房成為數(shù)據(jù)交換與存儲(chǔ)的重要場(chǎng)所，需要特別的措施加以防護(hù)。為保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和通訊設(shè)備的平安、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，就必須有一套切實(shí)可行的機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)，使得機(jī)房管理人員能夠?qū)崟r(shí)了解到機(jī)房全面的情況，進(jìn)行有效控制和管理，必要時(shí)可以實(shí)施無(wú)人值守的遠(yuǎn)程管理。無(wú)人通信機(jī)房的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要利用現(xiàn)有的通信資源和冗余設(shè)備，降低維護(hù)本錢(qián)。隨著鐵路各種新業(yè)務(wù)不斷出現(xiàn),對(duì)機(jī)房動(dòng)力、設(shè)備及環(huán)境的要求越來(lái)越高。為了保證機(jī)房?jī)?nèi)貴重而精密的

2、設(shè)備及儀器儀表的全天候正常運(yùn)行，保證網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)平安，避免因焚燒、水浸、失盜、非法入侵等情況而造成各種通訊中斷的事故，提高網(wǎng)絡(luò)效勞質(zhì)量，降低維護(hù)運(yùn)營(yíng)本錢(qián)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)房的維護(hù)管理方式已成為本文設(shè)計(jì)的目標(biāo)，這樣對(duì)分散的電信機(jī)房集中監(jiān)控管理已成為必然趨勢(shì)。本文主要設(shè)計(jì)了鐵通哈爾濱通信段管內(nèi)無(wú)人通信機(jī)房的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。哈爾濱通信段主要負(fù)責(zé)哈局鐵路運(yùn)輸?shù)耐ㄐ疟Ｕ?，確保運(yùn)輸平安，要求通信機(jī)房全天候運(yùn)行。主要業(yè)務(wù)有：行車(chē)數(shù)字調(diào)度、TDCS、紅外線、客貨票、會(huì)議等，主要特點(diǎn)：專(zhuān)網(wǎng)專(zhuān)用、保密性強(qiáng)、全天候，所以這就對(duì)通信設(shè)備的正常運(yùn)行提出了更高的要求。無(wú)人通信機(jī)房的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)要求能夠采集通訊機(jī)房中各種設(shè)備和環(huán)境參

3、數(shù)-包括門(mén)禁、配電、溫濕度、UPS，并通過(guò)PTSN網(wǎng)絡(luò)把各設(shè)備的數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)。確保機(jī)房狀態(tài)數(shù)據(jù)能夠上傳，監(jiān)控設(shè)備應(yīng)該具有一定的數(shù)據(jù)緩存，在特殊情況下(高低位機(jī)通訊完全中斷)可以保留一定的歷史數(shù)據(jù)，而且下位機(jī)也可以根據(jù)上位機(jī)的需要上傳歷史數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)；PSTN；調(diào)制解調(diào)器；數(shù)據(jù)采集；單片機(jī)AbstractThecomputersystemsandcommunicationequipmentsareincreasingquicklytobethecoreplatformoftherailwaymanagementasthedevelopingoftherailwaycommunic

4、ationsystem.Theroomswithnetworkequipmentsandcomputerservershavebecametheimportantplaceofexchangeandstorageofdatawhichshouldbeprotectedunderspecialmeasure.Soitisverynecessarytodesignsurveillanceandcontrolsystemtoguaranteethereliableoperationofcommunicationequipments.Andthemanagersofroomscanunderstand

5、therealtimesituationtorealizetheremotesuperviseifnecessary.Theexistingcommunicationsequipmentandredundantresourcesofcontrolsysteminunmannedroomareusedtolowermaintenancecosts.Withthenewbusinessemerging,thedemandsofpower,equipmentandtheenvironmentareincreasing.Sothetargetofthisarticleistorealizeunmann

6、edroomtoguaranteethenormaloperationofvaluablesequipmentandapparatusandnetworkdatasecurity,toavoidthecommunicationaccidentsbecauseoffire,water,brigandageandsoon,toimprovetheservicequalityandlowerthemanagementcost.Thisdissertationhasdiscussedthecompositionandalsoprincipleofthesurveillanceandcontrolsys

7、temofChinaRailcominHarbinwhichtakeschargeofcommunicationofrailwaytransportation.Themajorbusinessesincludeschedulingtrafficfigures,TDCS,infrared,unloadingvotes,conferenceandsoon.Andthemainfeaturesincludethenetworkdedicated,strongconfidentiality,all-weatherandsoon.Sohigherrequirementsfornormaloperatio

8、nofcommunicationareputforward.It"snecessaryforthesurveillanceandcontrolsystemofunmannedroomtocollectdifferentparameterofaccess,distribution,temperature,humidityandUPS.ThedataofthoseparametersaretransmittedtoPCthroughPTSN.Thereshouldbedatecacheinthesystemforthedatatransmitted.Atthesametimethecac

9、hecanalsopreservethehistoricaldatainexceptionalcircumstancesandMCUcantransferdatatothecomputer。KeywordsRemotesurveillance;PSTN;Modems;DataAcquisition;MCU目錄摘要IAbstractII第1章緒論11.1課題背景及研究的目的和意義11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展21.2.1遠(yuǎn)程監(jiān)控的發(fā)展現(xiàn)狀21.2.2監(jiān)控系統(tǒng)的分類(lèi)41.2.3無(wú)人機(jī)房監(jiān)控61.3本文的主要研究?jī)?nèi)容6第2章遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)82.1遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)82.2監(jiān)控單元硬件總體設(shè)計(jì)

10、92.3系統(tǒng)各局部設(shè)計(jì)102.3.1主控制芯片102.3.2單片機(jī)復(fù)位電路102.3.3模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)112.3.4信號(hào)調(diào)整電路122.3.5調(diào)制解調(diào)器142.3.6傳感器152.4基于PSTN的組網(wǎng)設(shè)計(jì)192.4.1PSTN組網(wǎng)方式192.4.2系統(tǒng)組網(wǎng)方式202.5本章小結(jié)20第3章系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)223.1數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)223.2VB與Access數(shù)據(jù)庫(kù)的鏈接233.3通信程序的設(shè)計(jì)253.3.1通信協(xié)議設(shè)計(jì)263.3.2通信過(guò)程的設(shè)計(jì)283.4本章小結(jié)33第4章監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)及分析344.1用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)界面344.2系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)364.3測(cè)量誤差及分析參數(shù)374.4本章小結(jié)38結(jié)

11、論39參考文獻(xiàn)40哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明43哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文使用授權(quán)書(shū)43致謝44個(gè)人簡(jiǎn)歷45第1章緒論1.1課題背景及研究的目的和意義隨著社會(huì)數(shù)字信息化進(jìn)程的加快,通信中心機(jī)房的設(shè)備和規(guī)模也日趨擴(kuò)大,一旦機(jī)房環(huán)境和設(shè)備出現(xiàn)故障，就會(huì)影響通信系統(tǒng)的平安運(yùn)行，造成數(shù)據(jù)傳輸或存儲(chǔ)故障，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成機(jī)房?jī)?nèi)通信設(shè)備損壞，甚至使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓，后果不堪構(gòu)想。因此，為了保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平安可靠工作，對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境和設(shè)備應(yīng)用自動(dòng)監(jiān)控的現(xiàn)代化管理方式尤顯得十分重要1-3。由于機(jī)房設(shè)備是數(shù)據(jù)寄存和網(wǎng)絡(luò)平安運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，機(jī)房的管理和維護(hù)工作中存在下列幾個(gè)問(wèn)題4-5：1不足對(duì)機(jī)房設(shè)備的集中監(jiān)視與

12、控制功能，由于設(shè)備數(shù)量過(guò)多，對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況難以實(shí)時(shí)把握，沒(méi)有數(shù)據(jù)分析，對(duì)可能發(fā)生的設(shè)備故障不能做到提前處理。2設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，故障很難定位，特別是當(dāng)多處同時(shí)發(fā)生故障時(shí)更無(wú)從下手。機(jī)房的平安不能保證，沒(méi)有防火、防水、防盜等監(jiān)控，不能有效保證設(shè)備運(yùn)行平安。3沒(méi)有監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)使故障管理工作無(wú)法實(shí)行閉環(huán)化、自動(dòng)化管理，更無(wú)法形成一套行之有效的監(jiān)控和維護(hù)管理體系，無(wú)法對(duì)運(yùn)行工作進(jìn)行考核。4不足有效的維護(hù)撐持伎倆，維護(hù)人員無(wú)法全面科學(xué)地了解機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行故障，對(duì)故障的處理和分析不足定量的數(shù)據(jù)使設(shè)備維護(hù)無(wú)法進(jìn)行。5維護(hù)工作效率低，沒(méi)有故障定量的數(shù)據(jù)分析、經(jīng)驗(yàn)式維護(hù)，不能適應(yīng)

13、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的要求，消耗了大量的人力物力。為克服機(jī)房管理和維護(hù)中可能出現(xiàn)的以上問(wèn)題，設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)人值守機(jī)房的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)各種設(shè)備及環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控具有重要意義。本文針對(duì)鐵通無(wú)人機(jī)房的傳輸設(shè)備的重要性及遠(yuǎn)程分散的特點(diǎn)，利用現(xiàn)有的PSTN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)房的溫度、濕度、門(mén)禁、水浸、電源、防盜及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以便于有人值守機(jī)房對(duì)無(wú)人機(jī)房的管理，加強(qiáng)了設(shè)備的平安性。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展1.2.1遠(yuǎn)程監(jiān)控的發(fā)展現(xiàn)狀早期的監(jiān)控系統(tǒng)，采用大型儀表集中對(duì)各個(gè)重要設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，并通過(guò)操作盤(pán)來(lái)進(jìn)行集中式操作。而計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是以監(jiān)測(cè)控制計(jì)算機(jī)為主體，加上檢測(cè)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與被監(jiān)測(cè)控制

14、的對(duì)象共同構(gòu)成的整體。在該系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)、監(jiān)督和控制功能。當(dāng)前遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理技術(shù)的發(fā)展有如下特點(diǎn)6-8：1硬件、軟件采用模塊式、分布式結(jié)構(gòu)，適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高。性能良好的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)以及成套的軟件開(kāi)發(fā)包為用戶(hù)的開(kāi)發(fā)和使用帶來(lái)了極大的便利，并逐漸走向開(kāi)題化、規(guī)范化。2通信網(wǎng)絡(luò)化。通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，使得設(shè)備之間及設(shè)備與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的信息交換更方便。3對(duì)通信質(zhì)量要求趨高。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的通道對(duì)通信的質(zhì)量有重大影響，目前許多單位多在對(duì)如何提高通信質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行研究。4工作站采用高性能的微機(jī)。高性能微機(jī)處理能力強(qiáng)、速度快、容量大而且有支持多網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)等，為提高系統(tǒng)運(yùn)行和聯(lián)網(wǎng)

15、性能奠定了根底。5豐盛的信息管理功能。與應(yīng)用企業(yè)管理信息化相配合，尤其是與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展相配合，形成超遠(yuǎn)距離監(jiān)控與信息管理。6面向信息流技術(shù)的多媒體監(jiān)控。借助各類(lèi)新型傳輸協(xié)議和互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)的傳輸和實(shí)時(shí)播放。7網(wǎng)絡(luò)化與超遠(yuǎn)程。借助于Internet，理論上的監(jiān)控在距離上可以到達(dá)任意遠(yuǎn)。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要完成下列工作：1采集與處理功能：主要是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的各種模擬或數(shù)字量進(jìn)行檢測(cè)、采樣和必要的預(yù)處理，并且以一定的形式輸出，如打印報(bào)表、顯示屏和電視等，為生產(chǎn)人員提供詳實(shí)的數(shù)據(jù)，幫忙他們進(jìn)行分析，以便了解生產(chǎn)情況；2監(jiān)督功能：將檢測(cè)到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還有生產(chǎn)人員在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)出的指令和輸入的

16、數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納、整理、計(jì)算等二次加工，并分別作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)加以存儲(chǔ)；3管理功能：利用已有的有效數(shù)據(jù)、圖像、報(bào)表等對(duì)工況進(jìn)行分析、故障診斷、險(xiǎn)情預(yù)測(cè)，并以聲光電的形式對(duì)故障和突發(fā)事件報(bào)警；4控制功能：在檢測(cè)的根底上進(jìn)行信息加工，根據(jù)事先決定的控制策略形成控制輸出，直接作用于生產(chǎn)過(guò)程。盡管監(jiān)控的對(duì)象多種多樣，監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)劃也各不相同，但是，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)一般還是要遵循下列原那么9-13：1可靠性原那么：包括前端采集設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備的可靠性，中間通信環(huán)節(jié)的可靠性和上位機(jī)監(jiān)控軟件的可靠性；2使用方便原那么：監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有人機(jī)界面好，方便操作、運(yùn)行，易于維護(hù)等特點(diǎn)。3開(kāi)題型原那

17、么：系統(tǒng)應(yīng)具有良好的可擴(kuò)展性，以滿(mǎn)足不斷變化的現(xiàn)實(shí)需求；4經(jīng)濟(jì)型原那么：在滿(mǎn)足計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的性能指標(biāo)的前提下，盡可能的降低本錢(qián)，保證良好的性?xún)r(jià)比，以給用戶(hù)帶來(lái)最大的經(jīng)濟(jì)效益；5開(kāi)發(fā)周期短原那么：如果計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)時(shí)間太長(zhǎng)，會(huì)使用戶(hù)無(wú)法盡快的收回投資，影響了經(jīng)濟(jì)效益的提高；而且由于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展非?？?，只要幾年的時(shí)間原有的技術(shù)就會(huì)變得過(guò)時(shí)，設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等于縮短了系統(tǒng)的使用壽命。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量選用成熟的技術(shù)和模塊。6支持網(wǎng)絡(luò)化和超遠(yuǎn)程操作：通過(guò)Internet，使得用戶(hù)可以在任意位置對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控和管理操作14-17。目前國(guó)內(nèi)己經(jīng)有多個(gè)廠家有類(lèi)似的產(chǎn)品，如金捷"網(wǎng)

18、視通"系統(tǒng)，北京的郎信通IP-VIDEO網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，利用ADSL或?qū)拵暇W(wǎng)，可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)機(jī)房遠(yuǎn)程管理監(jiān)控。但是上述廠家設(shè)備不太適合我國(guó)無(wú)人機(jī)房的現(xiàn)狀需求，非模塊化設(shè)計(jì)，功能冗余。一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)就要投入6000元左右，局端投入更高，價(jià)格過(guò)高。另外機(jī)房環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)還存在一個(gè)明顯的問(wèn)題就是，一個(gè)系統(tǒng)只能監(jiān)控一種設(shè)備，要想監(jiān)控多種設(shè)備，就得上多個(gè)系統(tǒng)，這顯然是不適宜的。為此，要把所有設(shè)備的監(jiān)控功能加以融合，才能做到比擬全面的系統(tǒng)監(jiān)控。而且各個(gè)地方的接入網(wǎng)點(diǎn)的物理環(huán)境各不相同，具體情況千差萬(wàn)別，必須從機(jī)房環(huán)境的實(shí)際出發(fā)，設(shè)計(jì)適合機(jī)房的環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)。與國(guó)際上在這一領(lǐng)域的研究開(kāi)發(fā)相比，國(guó)內(nèi)在機(jī)房設(shè)備及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用方面尚處于起步階段，而由于這一領(lǐng)域的多學(xué)科性質(zhì)，使得由單一專(zhuān)業(yè)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)劃和實(shí)施往往存在各種不合理因