充氣電纜氣壓監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、DissertationTHE AIR PRESSURE MONITORING SYSTEM'S DESIGN IN GASFILLED CABLEAuthor：Shen jianqunSpecialty: Control EngineeringAdvisor: Prof. Wang haoAdvisor: Prof. Lin hongShanghai Jiao Tong UniversityMay 28, 2007充氣電纜氣壓監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要隨著市話的普及程度越來越高，一個(gè)城市鋪設(shè)的通信電纜數(shù)量越來越多。同時(shí)維護(hù)人員在通信電纜保養(yǎng)方面的勞動(dòng)強(qiáng)度也越來越大。這是因?yàn)楝F(xiàn)在通信電纜一般

2、采用充氣的方式來防止電纜內(nèi)部受潮，加強(qiáng)電纜內(nèi)部的絕緣強(qiáng)度。一般在一個(gè)通信分局架設(shè)分路充氣設(shè)備，對通信電纜充入干燥空氣，使通信電纜內(nèi)保持一定的氣壓。一個(gè)中等城市的一個(gè)市話分局一般需要鋪設(shè) 2030 條芯線數(shù)在一千對以上的通信電纜。這些電纜的長度在 4 公里以上。因此采用充氣維護(hù)的市話電纜，需要保持一定的充氣氣壓。維護(hù)人員為了判斷電纜外護(hù)套是否完好無損，需要經(jīng)常測量各條電纜內(nèi)的氣壓。因?yàn)槭性掚娎|網(wǎng)覆蓋面積較大。所以人工測量氣壓是一項(xiàng)費(fèi)工、費(fèi)時(shí)而又比較辛苦的工作。為了減輕維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，現(xiàn)在各地通信部門紛紛采用了各種類型的電纜氣壓自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。有了這種設(shè)備后，在局內(nèi)用幾分鐘至十幾分

3、鐘的時(shí)間即可測遍全市數(shù)百個(gè)檢測點(diǎn)的電纜氣壓。這樣不僅能迅速、及時(shí)地掌握電纜氣壓變化情況，而且因?yàn)闇y量時(shí)間很短，能繪制出精確的電纜氣壓分布曲線，迅速判斷發(fā)生漏氣障礙的地段。用電子計(jì)算機(jī)主控的電纜氣壓監(jiān)控設(shè)備如增設(shè)顯示終端，并配以數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，還可以在熒光屏上直接顯示出電纜氣壓分布曲線，因而十分方便。因此公司開發(fā)了電纜氣壓監(jiān)控設(shè)備，大幅度的降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。本文詳細(xì)介紹了充氣電纜氣壓監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案、組成結(jié)構(gòu)及其第I 頁特性。采用 INTEL 公司的 MCS-51 和 MOTOLORA 公司的 MC68HC705 單片機(jī)作為控制器的核心器件，設(shè)計(jì)了一種多路數(shù)據(jù)采集器和壓力變送器，數(shù)據(jù)采集器

4、通過 RS-232 接口與計(jì)算機(jī)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)在電氣上是完全隔離的，加強(qiáng)了儀器工作的穩(wěn)定性和安全性。該電纜氣壓監(jiān)控系統(tǒng)是由壓力變送器、數(shù)據(jù)采集器和通用計(jì)算機(jī)等要素構(gòu)成。為了滿足系統(tǒng)要求，硬件采用模塊化設(shè)計(jì)，由軟件來配制、控制。它具有 64 通道模擬量輸入、每通道可并聯(lián) 127 個(gè)壓力變送器、氣壓曲線分析等功能。數(shù)據(jù)采集器采用主從結(jié)構(gòu)，1 塊主控板控制 8 塊從控板，在分辨率為 16 位的情況下，具有很高的采集速度。壓力變送器有微處理器、壓力傳感器、時(shí)鐘芯片及增益放大器等器件組成；輸出 100uA5mA直流信號。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無人監(jiān)管的情況下定時(shí)采集，而且定時(shí)采集的時(shí)間可隨需要

5、調(diào)整；采集的數(shù)據(jù)可以通過 RS-232 實(shí)時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。上位機(jī)應(yīng)用軟件采用功能強(qiáng)大、使用方便的 PowerBuilder 開發(fā)，操作簡單，界面美觀友好，實(shí)現(xiàn)了對多路模擬量的曲線顯示、打印及保存。整個(gè)系統(tǒng)具有組成靈活、安裝方便等特點(diǎn)，可構(gòu)成電信局電纜氣壓數(shù)據(jù)采集、曲線分析和處理系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集器，壓力變送器，MCS-51，MC68HC705第II 頁THE AIR PRESSURE MONITORING SYSTEM'S DESIGN IN GASFILLED CABLEABSTRACTWith the telephone more widely used in a city,

6、more and morecommunications cables are laid down.Meanwhile work payload ofmaintainers in communication cable maintaining become larger andlarger.It is because that inflation method is commonly used to prevent cablefrom moistening and enhance insulation strength.Commonly, a local officelayout inflati

7、on equipment and charge cable with dry air to keep pressure inthe cable.In a medium sized city, the local office need layout 2030 cableswith more than one thousand cores for each cable.The length of these cablesare more than 4 kilomaters. So it is necessary to keep pressure for these cablecharged wi

8、th air.To judge whether cable is damaged, maintainers needmeasure the pressure of each cable.Because of the coverage area of cablenetwork, it is a hard work to measure pressure by mannual.To relieve to workpayload of maintainers and promote the efficiency, kinds of remotemeasurement system for cable

9、 pressure are used by telecommunicationcompany.To relieve to work payload of maintainers and promote the第III 頁efficiency, kinds of remote measurement system for cable pressure are usedby telecommunication company.With this kind of equipment, the cablepressure of several hundred control points can be

10、 measured within severalminutes.With this kind of equipment, the cable pressure of several hundredcontrol points can be measured within several minutes.By this way, not onlythe status of pressure can be under of control in time, but also distributioncurve of the pressure can be drawn to judge the lo

11、cation of gas-leaking.If theconsole is added for the remote measurement equipment and digital/analogconvertion circuit is configured, distribution curve can be displayed on thescreen directly. It is so convenient for maintanence.So the remotemeasurement equipment of cable pressue is developed in our

12、 company torelieve the work payload of maintainers.The solution scheme, constitution and characteristics of gas filled cablebarometric pressure telemetry system are described detailedly in the thesis. Amulti-channels data acquisition system and pressure transmitter are designedbased on the single ch

13、ip MCS-51 of intel and MC68HC705 of motolora as acore. The data is transmitted to computer by isolated RS-232 interface. Thedevice is entirely isolated from computer at electric, which reinforces thestabilization and security of working on device.第IV 頁The gas filled cable barometric pressure telemet

14、ry system is composed ofmany basic modules such as pressure transmitter, data acquisition system andcomputer etc.The hardware of system is designed by modularization forsatisfying the system requires.The system can achieve 64channels input ofanalog quantities, each channel can Parallel 127 pressure

15、transmitter andpressure curve. Data acquisition system used from the main structure, and onetransmitter is composed of microprocessor, pressure sensors, clock chip andgain amplifier device etc. 100uA5mA DC output signal.The system can collect and record the data for a long time, and make thetime col

16、lection with the condition of no monitoring. The acquisition data canbe transmitted to PC by RS-232. The application software of PC based on themost powerful PowerBuilder Integrated development environment providesconvenience for the operation with curves and number of multi-channelquantities displa

17、y as well as memory function. The system is composed offlexible, and easy installation. So it is suitable for work in the DGT for dataacquisition ,wave-form analysis and processing.第V 頁Keywords: data acquisition system, pressure transmitter, MCS-51,MC68HC705第VI 頁目 錄摘 要 .IABSTRACT .III第一章緒論 . 91.1 引言

18、（課題背景） . 91.2 數(shù)據(jù)采集器概述及發(fā)展現(xiàn)狀 . 101.3 智能變送器興起與特點(diǎn) . 101.4 本文研究內(nèi)容與重點(diǎn) .111.5 小結(jié). 12第二章通信電纜氣壓監(jiān)控系統(tǒng)方案分析 . 132.1 監(jiān)控系統(tǒng)概述 . 132.1.1 監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求. 132.1.2 監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器以及變送器技術(shù)要求 . 132.2 監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) . 142.3 監(jiān)控系統(tǒng)理論研究思路 . 142.4 小結(jié). 16第三章監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器硬件設(shè)計(jì) . 173.1 氣壓數(shù)據(jù)采集器在監(jiān)測系統(tǒng)中的位置及主要功能 . 173.2 氣壓數(shù)據(jù)采集器的組成 . 183.3 各個(gè)功能塊設(shè)備選用 . 193.4 設(shè)

19、計(jì)說明. 203.5 數(shù)據(jù)采集器 DAU 的物理結(jié)構(gòu)及連接 . 223.6 小結(jié). 22第四章監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器軟件設(shè)計(jì) . 234.1 總監(jiān)臺(tái)程序設(shè)計(jì)說明 . 234.2 數(shù)據(jù)采集器程序設(shè)計(jì)說明 . 284.3 主控板與從控扳多機(jī)通信 . 324.4 系統(tǒng)的主要特點(diǎn) . 334.5 小結(jié). 33第五章監(jiān)控系統(tǒng)壓力變送器軟、硬件設(shè)計(jì) . 345.1 概述. 34第VII 頁5.2 壓力變送器主要電路 . 365.3 零點(diǎn)校準(zhǔn)技術(shù) . 385.4 壓力變送器的軟件設(shè)計(jì) . 395.5 小結(jié). 48第六章充氣電纜漏氣點(diǎn)分析 . 49氣壓曲線法 . 49.1.1 氣壓曲線法概述. 49. 50.2

20、計(jì)算法. 526.3 小結(jié). 53第七章 全文總結(jié) . 54 主要結(jié)論. 54 研究展望. 55參 考 文 獻(xiàn) . 56致謝 . 59攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文 . 60第VIII 頁第一章緒論1.1 引言（課題背景）隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，市話的普及越來越高，一個(gè)城市鋪設(shè)的通信電纜數(shù)量越來越多，總里程也有所延長。同時(shí)維護(hù)人員在通信電纜保養(yǎng)方面的勞動(dòng)強(qiáng)度也越來越大。這是因?yàn)楝F(xiàn)在通信電纜一般采用充氣的方式來防止電纜內(nèi)部受潮，加強(qiáng)電纜內(nèi)部的絕緣強(qiáng)度。一旦電纜內(nèi)部受潮，用戶通信、打電話等將會(huì)發(fā)生故障，如電話串音、數(shù)據(jù)通信速率下降等，嚴(yán)重的將會(huì)使整條電纜報(bào)廢，損失巨大。為此，現(xiàn)代市話為保護(hù)通信

21、電纜，防止外部的受潮空氣或者地表水進(jìn)入電纜內(nèi)部，一般在一個(gè)通信分局架設(shè)分路充氣設(shè)備，對通信電纜充入干燥空氣，使通信電纜內(nèi)保持一定的氣壓。由于在充氣通信電纜中存在著或多或少的漏氣現(xiàn)象，在分局充氣端充氣氣壓一般需要在60kpa 以上，在電纜末端根據(jù)距離的長短氣壓會(huì)一定程度的下降。一個(gè)中等城市的一個(gè)市話分局一般需要鋪設(shè) 2030 條芯線數(shù)在一千對以上的通信電纜。這些電纜的長度在 4 公里以上。因此采用充氣維護(hù)的市話電纜，在保持一定的充氣氣壓。維護(hù)人員為了判斷電纜外護(hù)套是否完好無損，需要經(jīng)常測量各條電纜內(nèi)的氣壓。因?yàn)槭性掚娎|網(wǎng)覆蓋面積較大。所以人工測量氣壓是一項(xiàng)費(fèi)工、費(fèi)時(shí)而又比較辛苦的工作。為了減輕維

22、護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，現(xiàn)在各地通信部門紛紛采用了各種類型的電纜氣壓自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。有了這種設(shè)備后，在局內(nèi)用幾分鐘至十幾分鐘的時(shí)間即可測遍全市數(shù)百個(gè)檢測點(diǎn)的電纜氣壓。這樣不僅能迅速、及時(shí)地掌握電纜氣壓變化情況，而且因?yàn)闇y量時(shí)間很短，與變化緩慢的電纜氣壓波動(dòng)時(shí)間相比，可以認(rèn)為是在同一時(shí)間內(nèi)測出的各點(diǎn)氣壓，所以能繪制出精確的電纜氣壓分布曲線，迅速判斷發(fā)生漏氣障礙的地段。用電子計(jì)算機(jī)主控的電纜氣壓監(jiān)控設(shè)備如增設(shè)顯示終端，并配以數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，還可以在熒光屏上直接顯示出電纜氣壓分布曲線，因而十分方便。電纜氣壓監(jiān)控設(shè)備的開發(fā)將大幅度降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度1。第9 頁1.2 數(shù)據(jù)采集器概述及發(fā)展現(xiàn)狀電

23、纜自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)由兩部分組成。一部分裝在局外電纜線路上，稱為壓力變送器。它用于檢測檢測點(diǎn)的電纜內(nèi)氣壓值，并將氣壓值轉(zhuǎn)換成各種電信號通過電纜芯線送回局內(nèi)。另一部分裝在局內(nèi)，叫氣壓監(jiān)控設(shè)備或氣壓監(jiān)控臺(tái)。它產(chǎn)生并發(fā)送監(jiān)控信號，接收線路上傳來的由氣壓值變換的電信號，進(jìn)行處理后還原成氣壓值顯示或打印輸出。在兩者加上傳送信號的電纜芯線就組成電纜氣壓自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。氣壓監(jiān)控臺(tái)是一種高度自動(dòng)化的電子設(shè)備，由一整套復(fù)雜的電子程序控制電路或電子計(jì)算機(jī)主控系統(tǒng)組成。它的工作方式可分為“選線式”和“選線選點(diǎn)式”兩種。選線式氣壓監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備所用的每一個(gè)壓力變送器都要占用一對電纜芯線向局方送信號。監(jiān)控臺(tái)采用選測線對的方式選測

24、各傳感器送來的氣壓變換電信號。選線選點(diǎn)式監(jiān)控設(shè)備要求每一路占用一對芯線（2 條或 4 條）。每一路上可并聯(lián)幾十個(gè)壓力傳感器。監(jiān)控氣壓時(shí)，監(jiān)控臺(tái)先選定測哪一路，再在該路信號線上選測各個(gè)點(diǎn)的傳感器。為了區(qū)別并聯(lián)在同一信號線組上的各個(gè)壓力傳感器，必須按頻率分割法或用數(shù)字信號給給傳感器編地址。監(jiān)控臺(tái)只要發(fā)出地址信號即可接通該傳感器的電路對其進(jìn)行測試。使用中必須注意：裝在局內(nèi)的氣壓監(jiān)控臺(tái)和裝在線路上的壓力傳感器要互相匹配，否則整個(gè)系統(tǒng)就不能正常工作。目前數(shù)據(jù)采集器的研制在國外已經(jīng)相當(dāng)成熟，比如美國恩泰克科學(xué)公司前不久推出一種新一代的數(shù)據(jù)采集器 EDL,該儀器技術(shù)先進(jìn),功能齊全，并可以與恩泰克 PM 軟件

25、 EFM 窗口版的多種軟件配套使用。在國內(nèi)，由于技術(shù)原因，設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集器專用化程度比較高，基于電信局電纜氣壓監(jiān)控的實(shí)際情況，需要研制多通道高精度數(shù)據(jù)采集器28。1.3 智能變送器興起與特點(diǎn)變送器是工業(yè)過程重要的基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備之一。主要完成物理信號的測量和變換處理。隨著控制系統(tǒng)的發(fā)展，變送器已經(jīng)從模擬型、智能數(shù)字型到了智能現(xiàn)場總線型。模擬型變送器以電子管、晶體管為主要的放大單元，輸出或直流標(biāo)準(zhǔn)信號。該階段的變送器功能單一，而且體積大，價(jià)格高，安裝、調(diào)試、維修等不方便。智能變送器應(yīng)用集成電路作為主要放大組件，微處理器引入硬件電路中，簡化了 A/D 和 D/A 電路，提高了儀表的可靠性，其輸出信號

26、為 420mADC 信號；該階段變送器具有一定的通信能力，成本較低，新產(chǎn)品開發(fā)快；代表產(chǎn)品有：美國第10 頁HoneyWell 公司的 DSTJ-3000 系列智能變送器、Rosemount 公司的 3051 系列變送器和Smar 公司的 TT302 等。智能現(xiàn)場總線型變送器與目前廣泛使用的智能型變送器相比較，具有下列特點(diǎn)：、全數(shù)字化，不論是傳感器電路，還是轉(zhuǎn)換器電路，都是數(shù)字式的，這樣使變送器結(jié)構(gòu)更加簡單，具有更高的分辯率、測量速度和穩(wěn)定性。、精度更高，消除了 A/D 和 D/A 的轉(zhuǎn)換誤差。、抗干擾能力強(qiáng)，信號以和方式傳送。、內(nèi)嵌控制功能，用戶可以通過組態(tài)軟件對功能進(jìn)行調(diào)用，以實(shí)現(xiàn)參數(shù)現(xiàn)場

27、控制。、多變量測量，一臺(tái)變送器可以測量多個(gè)過程變量925。1.4 本文研究內(nèi)容與重點(diǎn)本文研究圍繞充氣電纜監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)展開。首先確定了監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集器、壓力變送器和上位機(jī)（機(jī)）具有的顯示、測量和通信功能，并規(guī)定了三部分的性能指標(biāo)。選擇了 MOTOLORA 公司的 MPX2000 壓力傳感器和單片機(jī) MC68HC705 作為壓力變送器的主要芯片，考慮到通用性和價(jià)格等方面的因素將 INTEL 公司的作為數(shù)據(jù)采集器的主控制芯片。整個(gè)系統(tǒng)的工作過程如下：通信電纜內(nèi)的氣壓作用于壓力傳感器，產(chǎn)生對應(yīng)的電壓信號，經(jīng)過放大器放大，積分電路量化比較送入MC68HC705 完成數(shù)字化，再由 MC68HC705

28、 進(jìn)行 D/A 變化輸出mADC 電流，再經(jīng)過數(shù)據(jù)采集器采樣分析變成數(shù)字信號，打成包通過 RS232 口送到 PC 機(jī)進(jìn)行氣壓曲線分析。開發(fā)設(shè)計(jì)工作主要圍繞硬件和軟件編寫來進(jìn)行，對軟件和硬件進(jìn)行了統(tǒng)一考慮，著重考慮如下幾個(gè)方面：1、研究目前常用的多路數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)方案，設(shè)計(jì)適合本系統(tǒng)的電路。2、熟悉 8031 和 MC68HC705 微控制器，掌握微控制器的內(nèi)外模塊。了解其結(jié)構(gòu)原理、指令系統(tǒng)和產(chǎn)品系統(tǒng)的直接設(shè)計(jì)方法。掌握 8031 和 MC68HC705 軟件開發(fā)環(huán)境。這樣才能在應(yīng)用中充分合理的運(yùn)用單片機(jī)自身資源，為整個(gè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。3、了解數(shù)據(jù)采集器和 PC 機(jī) RS232 通信方法。

29、掌握數(shù)據(jù)采集器內(nèi)部主從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。4、設(shè)計(jì)壓力變送器的外圍電路。包括電源變換、信號放大、積分等電路。5、根據(jù)功能結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，編寫相應(yīng)的軟件驅(qū)動(dòng)程序及其它基本軟件系統(tǒng)。6、計(jì)算機(jī)終端應(yīng)用程序編寫。掌握 PowerBuilder 開發(fā)環(huán)境、開發(fā)方法，設(shè)計(jì)應(yīng)第11 頁用程序。1.5 小結(jié)本章介紹了數(shù)據(jù)采集器、壓力變送器的現(xiàn)狀。根據(jù)電信局電纜維護(hù)的實(shí)際情況，為了減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，需要研制充氣電纜氣壓監(jiān)控系統(tǒng)。也介紹了本論文要做的工作。第12 頁第二章通信電纜氣壓監(jiān)控系統(tǒng)方案分析2.1 監(jiān)控系統(tǒng)概述隨著國內(nèi)通信事業(yè)的發(fā)展，通信設(shè)備的裝機(jī)量的迅速增加，鋪設(shè)的通信電纜越來越多，而且分布的范圍也越來越廣

30、，因此通信線路的維護(hù)的難度也非常大，同時(shí)維護(hù)管理人員的增加有限，為了減輕充氣市話電纜維護(hù)人員的工作強(qiáng)度，需要開發(fā)充氣市話充氣電纜氣壓集中監(jiān)控系統(tǒng)。氣壓監(jiān)控系統(tǒng)包括機(jī)、數(shù)據(jù)采集器和壓力變送器三個(gè)部分。其中機(jī)的作用是向數(shù)據(jù)采集器發(fā)送采集命令，將數(shù)據(jù)采集器采集的數(shù)據(jù)顯示在屏幕上。數(shù)據(jù)采集器接收采集命令，將壓力變送器的模擬信號變成數(shù)字信號送到機(jī)。氣壓變送器將氣壓變換成電信號輸送到數(shù)據(jù)采集器，再在 PC 機(jī)中顯示。氣壓變送器采用 MOTOROLA 的 MPX2200 傳感器和 MC68HC705C8A 單片機(jī)。 監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求系統(tǒng)技術(shù)要求1、用途：本系統(tǒng)用于市話充氣電纜的氣壓監(jiān)控2、模式：（）單局制（

31、）多局制不少于個(gè)局3、服務(wù)半徑：KM4、人機(jī)界面：中文5、每路占用線對：對6、測量精度（FS）：±Kpa 監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器以及變送器技術(shù)要求一、采集器技術(shù)要求1、路數(shù)（電纜數(shù)）：第13 頁2、每路可安裝傳感器數(shù)：3、測量量程：Kpa150Kpa（相對氣壓）4、測量誤差：±Kpa5、供電電壓：交流或二、傳感器技術(shù)要求1、外形尺寸：××2、工作環(huán)境溫度：3、供電電壓：（局端供電）：V（DC）4、工作電流（）靜態(tài)電流：在最大遠(yuǎn)供電壓時(shí)（）動(dòng)態(tài)電流：在最大遠(yuǎn)供電壓時(shí)µAA（有效值）5、測量精度：（FS）：±Kpa2.2 監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)監(jiān)控

32、系統(tǒng)由 PC 機(jī)、數(shù)據(jù)采集器和壓力變送器組成。PC 機(jī)發(fā)送采集數(shù)據(jù)命令，保存壓力數(shù)據(jù)，顯示氣壓曲線供漏氣分析使用。數(shù)據(jù)采集器由主控板、從控扳和電源板組成，一塊主控板控制八塊從控扳，每塊從控扳有八個(gè)數(shù)據(jù)采集通道。主控板和從控控板和從控板使用，提供直流電源供壓力變換器使用。數(shù)據(jù)采集器的主要作用接收機(jī)數(shù)據(jù)采集命令，采集掛在數(shù)據(jù)采集通道上壓力變換器數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)返回給PC 機(jī)。壓力變換器加電后按照預(yù)先編碼依次開始工作，將氣壓數(shù)據(jù)變換成和周期數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)采集器2635。2.3 監(jiān)控系統(tǒng)理論研究思路1、機(jī)型選擇氣壓監(jiān)控系統(tǒng)可分為選線式和選線選點(diǎn)式兩種，相比較而言以選用選線選點(diǎn)式系統(tǒng)為好。與選線式系統(tǒng)相比，前者

33、能節(jié)省電纜芯線，提高經(jīng)濟(jì)效益。但選線選點(diǎn)式氣壓監(jiān)控系統(tǒng)的壓力傳感器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，價(jià)格也貴，因此初期投資要高一些。采用選線選點(diǎn)式系統(tǒng)時(shí)，施工圖設(shè)計(jì)中必須確定每一個(gè)壓力傳感器的安裝位置，預(yù)先從用作信號線的電纜芯線上接出抽頭備用。信號線要貫通電纜始末，不能中斷。如電纜較長第14 頁采用加感以降低傳輸衰減，信號線也要同時(shí)加感。根據(jù)市場的實(shí)際情況，如在線路建成后才選擇機(jī)型，或給在用的線路網(wǎng)配備氣壓自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，一般只能選擇選線式系統(tǒng)這是因?yàn)榘凑粘Ｒ?guī)設(shè)計(jì)的市話電纜的任一對芯線最多只能復(fù)接兩次，即一對芯線最多只能在三處引出，如要在一對芯線上并聯(lián)多個(gè)壓力傳感器，必須打開監(jiān)測點(diǎn)的電纜接頭從中掏接線對。而作為信號

34、線的線對很可能不在電纜芯線外層，因此實(shí)際上是難以掏接的。即使可以掏接的也會(huì)嚴(yán)重威脅電纜的通話安全，因此實(shí)際上是行不通的。如采用選線式系統(tǒng)，則要簡單得多。架空電纜可以在分線設(shè)備中選用信號線；地下電纜雖也要打開接頭，但可在纜芯外層選一對空線作為信號線引出。由于選線式設(shè)備對信號線的電性能要求比自動(dòng)電話交換機(jī)對通話線對的要求低得多，信號線對中的一根線又可用地線代替，因此可以盡量利用障礙線對作為信號線使用。例如線對中有一根中斷或接地，另一根是好線的線對，互相混線的線對，“鴛鴦線”線對，對地絕緣不良（絕緣電阻不少于 1M 歐）的線對等。選線式系統(tǒng)的壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、價(jià)格便宜，這也是一大優(yōu)點(diǎn)。它

35、不僅能大大降低初期投資，而且使用、維護(hù)都比較簡單，障礙率也相對低一些。采用電子程序控制電路主控的氣壓監(jiān)控臺(tái)，由于電路十分復(fù)雜，元器件很多，因而容易發(fā)生障礙。而采用電子計(jì)算機(jī)作為主控設(shè)備，由于軟件功能代替了大量電子電路，使結(jié)構(gòu)大為簡化，元器件大大減少，不但功能更齊全，而且穩(wěn)定性、可靠性均有明顯提高。因此選用電子計(jì)算機(jī)主控的電纜氣壓監(jiān)控設(shè)備較好。另外不管選用哪一種監(jiān)控系統(tǒng)，都應(yīng)該選用配備有打印機(jī)的監(jiān)控臺(tái)，這樣不僅日常測試迅速、準(zhǔn)確，而且可將測出的數(shù)據(jù)自動(dòng)打印記錄，交接班十分方便，并能保證記錄的快速、準(zhǔn)確。2可接電纜條數(shù)和可監(jiān)測點(diǎn)數(shù)選線式設(shè)備只標(biāo)明可裝置的監(jiān)測點(diǎn)數(shù)，這些監(jiān)測點(diǎn)可集中裝置在一條電纜上，

36、也可每條電纜只裝置一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。選線選點(diǎn)式設(shè)備標(biāo)明最多可連接電纜條數(shù)及每條電纜最多監(jiān)測點(diǎn)數(shù)。4000 門以下市話局一般監(jiān)測點(diǎn)總數(shù)不會(huì)超過 100 個(gè)，有能裝設(shè) 100個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)備基本夠用了。而萬門市話局必須選用能裝設(shè) 200 個(gè)監(jiān)測點(diǎn)以上的設(shè)備才能夠用?？山与娎|條數(shù)要大于初期實(shí)際出局電纜條數(shù)。近幾年各地多用大對數(shù)全塑電纜作為出局電纜，這樣出局電纜的條數(shù)比以前用鉛包紙隔電纜時(shí)可明顯減少。3氣壓測量范圍及測量精度市話電纜的維護(hù)氣壓指標(biāo)是：無論鉛包電纜還是全塑電纜都不能超過 70kpa（0.7kgf/cm2），所以，測量的氣壓范圍（070kPa）已夠用。監(jiān)控系統(tǒng)測壓精度首先決定于壓力傳感器的變換精度

37、，高精度的壓力傳感器造價(jià)昂貴。監(jiān)控設(shè)備的測量精度一般都遠(yuǎn)高于傳感器。根據(jù)實(shí)際的需要，氣壓誤差能控制在±2或1961Pa第15 頁（0.02kgf/cm2）范圍內(nèi)已可滿足需要。4最大可測距離對市話線路網(wǎng)來說，用 0.5mm 徑芯線的電纜的最大監(jiān)控距離達(dá)到（15km）已足夠。因?yàn)閺膫鬏數(shù)囊髞砜矗?dāng)采用 0.5mm 徑芯線的電纜時(shí)，7dB 的用戶線傳輸衰減限值在不采取其它措施時(shí)僅能滿足 5km 距離的要求，當(dāng)然現(xiàn)在不少市話局的交換區(qū)半徑實(shí)際上遠(yuǎn)大于 5km?；緺I業(yè)區(qū)外用戶采用的電纜芯線線徑一般大一些，如：0.6、0.7、0.9mm 等等。在較粗的電纜芯線上安裝壓力傳感器時(shí)，可監(jiān)控的最大

38、距離也隨之增大。對于加感電纜，采用某些型號的設(shè)備（如 DQY-III 型）可以大大增加它的監(jiān)控距離，一般只要對音頻信號的衰減不超過 20dB（相當(dāng)于 15km0.5mm 徑芯線不加感電纜的傳輸衰減），監(jiān)控系統(tǒng)都可以正常工作。5測量速度當(dāng)電纜網(wǎng)上安裝傳感器較多時(shí)，測量速度對工作效率影響較大。采用打印記錄時(shí)，測量速度較快，只要打印機(jī)不打錯(cuò)就行。2.4 小結(jié)本章介紹了監(jiān)控系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器和壓力變換器的技術(shù)要求。研究和探討了監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，從機(jī)型選擇、可接電纜條數(shù)和可監(jiān)測點(diǎn)數(shù)、氣壓測量范圍及測量精度、最大可測距離和測量速度等幾個(gè)方面分析了監(jiān)控系統(tǒng)的理論研究思路。第16 頁第三章監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器硬件設(shè)計(jì)采用電纜氣壓監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對充氣通信電纜的監(jiān)測、維護(hù)，不僅能減輕維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且可以有效地縮短監(jiān)測周期，提高了工作效率和監(jiān)測精度。3.1 氣壓數(shù)據(jù)采集器在監(jiān)測系統(tǒng)中的位置及主要功能氣壓數(shù)據(jù)采集器是氣纜氣壓自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)樹型網(wǎng)中的第一級，它的性能好壞直接影響全系統(tǒng)的質(zhì)量。它根據(jù)總監(jiān)臺(tái)的指令及所配置的參數(shù)，對壓力變換器所測量的參數(shù)進(jìn)行采集、處理，并按要求傳輸給總監(jiān)臺(tái),如圖 3-1 所示。管理中心總監(jiān)臺(tái)總監(jiān)臺(tái)數(shù)總監(jiān)臺(tái)器數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)采集器PCPCPCPCPCPCPCPC(PC：