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杨过至尊木虫 (职业作家)
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【分享】利用LonWorks技术实现通信基站的动力环境
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一、 概述 电信部门的通信基站往往担负着很重要的通信任务，为保障各种通信设备的正常不 间断运行，对供电系统和环境的要求就非常高，随着邮电通信部门朝机房无人值守化方 向的发展，对动力与环境实现自动化监控成为必然的趋势。相对一般的楼宇建筑，电信 部门的通信基站有设备种类多，设备更专业化、更复杂的特点，这给监控系统的实施带 来了更大的难度。如何根据通信基站的特点，选择合理的系统方式和监控技术，是该行 业用户和系统开发者都非常关注的问题。 众所周知，自动监控系统(或称为测控系统)正在向分布式和网络化方向发展，分布 式监控系统的关键在于其联网技术，即通常所说的现场总线技术。目前有多种现场总线 技术并存，并在不同的应用领域得到了不同程度的应用，如在楼宇自动化领域，美国Ec helon公司推出的LonWorks总线技术就得到了大量应用，逐渐成为该行业的一种事实标准 。鉴于通信基站的动力环境监控正是一种特殊的楼宇监控，加之LonWorks技术本身所具 有的诸多特点和优势，在经过多方面的论证后，我们最终选定了LonWorks作为本公司动 力环境监控系统的现场网络技术。下面让我们通过一个系统实例来看看如何利用这一新 技术来构筑通信基站的动力环境监控系统。 二、 系统构成 以LonWorks技术为基础，我们成功地为上海市长途电信局完成了七宝卫星地面通信站动 力、环境监控系统项目。该项目要求对通信站内的高压二次回路、电容补偿柜、低压配 电柜、UPS、电池组、专用空调、柴油发电机等对象进行实时信号采集和部分操作控制， 一旦发现数据或状态异常，迅即发出报警(屏幕提示与声音告警)，并对各种事件和操作 信息进行存储，随时查询，按用户要求生成各种报表。 监控系统由三部分组成：信号转换子系统、LonWorks采集控制网络、上位监控PC子系统 。各部分相互关系如下： 系统中LonWorks现场网络由三类节点组成： 1) 模拟量采集节点 主要由NEURON芯片、TP/FT-10自由拓扑收发器、程序存储器、串行A/D芯片等组成。可完 成24路模拟量信号的数-模转换，采样分辨率为10位。 2) 开关量采集节点 主要由NEURON芯片、TP/FT-10自由拓扑收发器、程序存储器、移位寄存器等组成。可接 24路开关量输入，信号全部采用光电隔离。 3) 通信协议转换节点 在ECHELON公司的可编程的串行网关PSG/2的基础上进行二次开发，分别将Sampsion柴油 发电机、Liebert专用空调、蓄电池监测仪的串行通信协议转换到LonTalk网络协议，利 用此种形式可将各种不同的智能设备都联结到LonWorks网络，达到系统集成的目的。 系统内所有节点之间均用一对双绞线进行连接，采用自由拓扑结构，节点间的最大距离 可达500米，完全可以适应一般通信基站内的情况，如需要更远距离的连接，则可采用总 线拓扑结构(可达2700米)，或采用加入重发器的方法。 在上位PC机部分，采用可编程的串行网关PSG/2作为LonWorks网络接口，将LonTalk协议 转换为串行通信，与上位监控机相联。这样通过监控机将LonWorks网络集成到计算机局 域网(LAN)，在LAN上则采用TCP/IP网络协议进行更高一级的系统集成。 三、 总结 通过本次七宝卫星通信站的动力、环境计算机监控项目的实施，证明LonWorks技术在此 类应用中是完全适用的，并体现出了一系列优点： 1. 先进的网络通信，突破了传统现场总线的诸多限制 LonWorks将先进的计算机局域网技术引入监控领域，使现场的每个采集控制节点均具有 了强大的网络通信功能，不仅实现了节点间的对等通信、上下位机间的双向通信，更使 每个现场节点都能自发地传送报警信号和采集结果，实现真正意义上的实时采集，而传 统的现场总线采用主/从方式，即每个节点只有在上位机查询到本节点时，才可能向上传 送信息，当节点增多或某些节点出现故障或占用总线时间长时，就可能使其它节点的报 警信号和采集数据延迟发送甚至丢失，实时性和可靠性均得不到保证。而LonWorks所采 用的LonTalk网络协议则从根本上解决了上述问题，并且通过改进的CSMA(一种碰撞、冲 突检测方法)，使网络负载很重时，也不会导致网络瘫痪。 同时，采用LonWorks技术，使现场通信速率很轻易就达到78 Kbps以上。 2. 连接方式灵活，系统扩充方便 LonWorks技术能支持各种网络拓扑结构，项目中我们采用了自由连接的方式，既每个节 点与就近的节点相连，毋需考虑其相互间的关系，其结果是大大方便了系统的结构设计 和布线施工，也避免了传统总线式接线中不可避免的布线浪费。 自由拓扑所带来的另一个好处是系统扩充变得非常方便，需要增加采集点时，只需在就 近地方安装好采集节点，然后将该节点用两根双绞线连接至就近的另一节点即可，而不 需要担心节点的加入给原有系统结构带来的改变。 3. 更利于模块化系统设计 由于每个LonWorks核心芯片内都集成了网络通信、I/O功能及可编程能力，这使得每个节 点都具有完整的处理能力，可以不依赖于其它节点或设备而完全独立地工作。 4. 编程、调试方便，开发效率提高， LonWorks节点的编程采用了最通用的高级语言--C语言，使硬件开发人员彻底摆脱了繁琐 的汇编语言，以更结构化的方式更快地编程。另一方面，LonWorks的开发有完善的开发 工具和模拟调试环境做后盾，是其它控制总线技术目前都不具备的。 LonWorks技术的核心--内嵌的LonTalk网络协议，使开发人员完全避免了复杂的通信控制 编程，将精力集中于编写更好的I/O应用，对常用的各种I/O方式也提供了现成的库函数 支持，使编程的工作大大简化，深受开发人员的欢迎。 可以看到，由于采用了先进的LonWorks技术，使我们研制的通信基站动力环境监控系统 具有了更好的开放性、灵活性和可扩展性，也最大程度地保护了用户的投资。 [ Last edited by 幻影无痕 on 2006-11-17 at 08:26 ] |
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