基于DS80C320通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
通訊電源是通訊網(wǎng)絡的“心臟”，通訊電源體系安穩(wěn)、牢靠的運轉直接關系到通訊的安穩(wěn)性及牢靠性。當前大型通訊電源的供電辦法多選用會集供電的辦法，一旦發(fā)作供電毛病，將直接致使整個通訊體系的癱瘓。
通訊電源的傳統(tǒng)維護辦法首要依托人工看守，作業(yè)量大，功率低下，構成設備發(fā)作毛病而沒有及時進行處置而發(fā)作的嚴峻通訊阻斷時有發(fā)作。因而對在網(wǎng)運轉通訊電源設備完結長途實時監(jiān)測，有利于及時發(fā)現(xiàn)電源毛病，削減人為要素，對確保供電體系安穩(wěn)、牢靠運轉顯得十分重要。
當前，通訊電源體系廣泛運用高頻開關電源體系設備，其智能化程度高。在運轉進程中，電源體系的詳細運轉需求許多，例如：若電源體系不能輸出規(guī)則電流和電壓或輸出的電流、電壓超出答應動搖規(guī)模，雜音電壓高于答應值時刻并繼續(xù)10 S以上者均判定為體系毛病。原溝通體系中的電壓、頻率或波形畸變超出規(guī)則規(guī)模繼續(xù)時刻大于60 S者也判定為毛病。
為此，要確保通訊電源體系的牢靠性，通訊有些應盡量從兩個不一樣的當?shù)匾M2路市電輸入，并設置2路市電電能主動倒換設備；所用設備要選用牢靠性高的高頻開關整流設備，選用收稿日期：2011-11鋤作者簡介：劉建軍（1 ），男。河北省人，講師。首要研討方向為電子工程。
模塊化、熱插拔式布局以便于替換，并合理裝備備份設備。供電辦法要大力推廣渙散供電，運用同一種直流電壓的通訊設備選用兩個以上的獨立供電體系。為了盡量縮短設備的均勻毛病修正時刻，要常常剖析運轉參數(shù)，猜測毛病發(fā)作的時刻并及時掃除。還要進步技能維護水平，選用會集維護、長途遙信、遙測維護。
施行會集監(jiān)控辦理是網(wǎng)絡技能發(fā)展的必然趨勢，是現(xiàn)代通訊網(wǎng)的需求，也是公司減員增效的有用辦法。各種電源設備要智能化、規(guī)范化，契合開放式通訊協(xié)議。
1 通訊電源監(jiān)控體系的布局布局及總體規(guī)劃需求
通訊電源監(jiān)控體系的首要作用是隨時監(jiān)控電源的運轉狀況；對電壓的動搖、頻率的動搖、波形失真率、瞬時浪涌、瞬變脈沖、三相不平衡等各種質(zhì)量特性目標進行監(jiān)控；當毛病發(fā)作時，可以及時采納相應辦法并報警等。依據(jù)通訊電源會集維護、統(tǒng)一辦理的基本模式，監(jiān)控體系在布局上是多級的分布式核算機監(jiān)控網(wǎng)絡，通�？煞譃樗募墸褐行谋O(jiān)控中心、區(qū)域監(jiān)控中心、局站監(jiān)控中心以及前端現(xiàn)場處置有些（包含智能設備、蓄電池檢測儀、前端收集設備）。整個體系的布局布局宜選用樹型布局（見圖1），樹型布局有極好的擴容性，以滿意通訊職業(yè)不斷發(fā)展的需求。
圖1 通訊電源監(jiān)控體系布局布局圖
通訊電源監(jiān)控體系的首要功用規(guī)劃如下：
�。�1）實時監(jiān)控及顯現(xiàn)各個通訊電源設備的運轉參數(shù)及相應的作業(yè)狀況，當設備呈現(xiàn)毛病時具有聲光報警功用，以及時提示作業(yè)人員掃除毛病；（2）當毛病發(fā)作時，可以及時完結主從電源精確無誤的切換，一起還要確保切換時電壓同頻率，同相位，同幅值；（3）對通訊電源體系具有完善的維護功用，避免體系呈現(xiàn)過壓、過流、頻率或相位超差及過熱等表象，當呈現(xiàn)以上表象后及時采納辦法；（4）通訊功用：具有主從機組之間通訊，與監(jiān)控中心（上位機）通訊等功用；（5）具有記載歷史數(shù)據(jù)、狀況的功用。
2 依據(jù)DS80C320的監(jiān)控體系硬件電路規(guī)劃
DS80C320是美國DALLAS公司推出的高速低功耗8位單片機，它選用了全新規(guī)劃的處置器內(nèi)核，去掉了冗余的時鐘和存儲周期，在一樣的晶振速度下每個一樣的指令履行速度可以被進步1.5~3倍。它可以與80C51/80C32兼容，運用規(guī)范8051指令集。
本體系實時監(jiān)控通訊電源體系的電流、電壓、溫度、頻率及相位，并將相應的數(shù)據(jù)送入微處置器，一起收集蓄電池的電壓、作業(yè)電流和環(huán)境溫度，守時核算蓄電池的內(nèi)阻送人存貯器及微處置器；并經(jīng)過微處置器將數(shù)據(jù)送入上位機。詳細模塊分為微處置器及外設模塊，電壓收集及測驗模型、電流收集及測驗模型、溫度收集及測驗模型、頻率及相位丈量模塊、輸入及顯現(xiàn)模塊、操控量輸出輸入模塊以及通訊模塊，如圖2所示。
圖2 監(jiān)控體系硬件框圖
在本體系傍邊，微處置器選用了DS80C320芯片，然后進步了整個體系的牢靠性。一起為了精確記載蓄電池的狀況而拓展了相應的外部存儲器。依據(jù)收集精度需求以及被收集量的特色，電流、電壓及溫度測驗收集模塊選用AD公司的高功能l2位逐次迫臨式模數(shù)變換器AD574A來完結，變換時刻為25 s，線性差錯為±1/2 LSB，內(nèi)部有時鐘脈沖源和基準電壓源，單通道單極性或雙極性電壓輸入，選用28腳雙立直插式封裝，并經(jīng)過ADG508A拓展模仿量輸入通道。頻率及相差收集測驗模塊是將信號先經(jīng)過具有遲滯特性的過零對比器變換為方波，然后經(jīng)過雙四選一開關4052送人單片機，徹底可以滿意伺服體系的需求。經(jīng)過守時器］rn來核算頻率和相差。I/O操控的首要功用是完結了對供電斷路器進行有用操控，完結主路電源、備路電源及備用發(fā)電機的有用切換。輸入及顯現(xiàn)模塊選用8位7段LED顯現(xiàn)，顯現(xiàn)的內(nèi)容包含電流、電壓、頻率及相差等運轉數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以經(jīng)過按鍵進行簡略的挑選，一起經(jīng)過發(fā)光二極管和蜂鳴器提示運轉狀況。本體系硬件有些運用串口1選用RS485規(guī)范接IZl完結與上位機的通訊，完結傳輸數(shù)據(jù)和長途報警等功用。
3 體系軟件規(guī)劃
3.1體系軟件流程
體系軟件有些選用NI公司推出的一套面向測控范疇的軟件開發(fā)渠道：Labwindows/CⅥ 來進行開發(fā)。LabWin-dows/CVI是National Instruments公司（美國國家儀器公司，簡稱NI公司） 推出的交互式C言語開發(fā)渠道。LabWin-dows/CVI將功用強大、運用靈敏的C言語渠道與用于數(shù)據(jù)收集剖析和顯現(xiàn)的測控專業(yè)東西有機地結合起來，運用它的集成化開發(fā)環(huán)境、交互式編程辦法、函數(shù)面板和豐厚的庫函數(shù)大大增強了c言語的功用，為了解C言語的開發(fā)規(guī)劃人員編寫檢測體系、主動測驗環(huán)境、數(shù)據(jù)收集體系、進程監(jiān)控體系等應用軟件供給了一個抱負的軟件開發(fā)環(huán)境。
體系軟件主程序有些的流程圖如圖3所示。
圖3 主程序流程圖
3.2軟件有些的首要算法及功用
3.2.1蓄電池智能充放電算法的斷定
正確合理的充放電可有用地延伸蓄電池的運用壽命，本體系內(nèi)置了蓄電池充放電算法的數(shù)據(jù)模型，運用下位機收集上載的數(shù)據(jù)主動生成容量對應曲線與之進行對比運算，用于斷定下位機對蓄電池的充放電的辦理，然后完結了蓄電池的智能充放電功用。
蓄電池智能充放電算法許多，本體系選用的算法是：神經(jīng)網(wǎng)絡算法。
神經(jīng)網(wǎng)絡算法是運用核算機來模仿大腦信號處置進程的人工智能技能，由很多簡略的神經(jīng)元廣泛銜接構成雜亂的非線性體系，對收集數(shù)據(jù)進行主動概括，從中獲取這些數(shù)據(jù)的內(nèi)涵規(guī)則。蓄電池是一個高度非線性體系，通常很難對其充放電進程樹立合理精確的數(shù)學模型。所以，在給出外部鼓勵的條件下，神經(jīng)網(wǎng)絡算法可以運用神經(jīng)網(wǎng)絡的學習才能和并行布局模仿電池非線性特性來估量SOC值。
SOC估量選用典型的三層神經(jīng)網(wǎng)絡，其間輸入、輸出層的神經(jīng)元個數(shù)由實踐體系需求決議，中心層神經(jīng)元個數(shù)取決于體系雜亂度及剖析精度需求。在神經(jīng)網(wǎng)絡法中，體系輸入量包含電池電壓、環(huán)境溫度、充放電電流、電池內(nèi)阻、累積放出電量等。輸入量類型、數(shù)量是不是挑選適宜會直接影響到辦法模型的核算量和精確性。
3.2.2數(shù)字濾波算法
依據(jù)本體系收集精度較高、被收集的模仿量改變緩慢的特色，采納了中值濾波法來從采樣數(shù)據(jù)列中提取出迫臨真值的數(shù)據(jù)。中值濾波是對某一被測參數(shù)接連采樣N次（通常N取奇數(shù)），然后把N次采樣值從小到大，或從大到小排隊，再取其間間值作為本次采樣值。中值濾波關于去掉偶爾要素致使的動搖或采樣器不安穩(wěn)而構成的差錯所致使的脈沖攪擾對比有用，可對電流、電壓、溫度等數(shù)據(jù)進行多周期采樣，每次采樣后和有用采樣值對比，假如改變起伏不超越必定幅值，采樣有用；不然視為無效拋棄。
4 抗攪擾辦法
因為體系中存在功率較大的設備，并且具有必定的電磁攪擾，攪擾一旦串入體系，輕則會致使誤報，嚴峻時就會致使整個體系癱瘓，乃至構成嚴峻事故。本體系從硬件和軟件兩方面采納了抗攪擾辦法，然后確保了監(jiān)控體系的牢靠運轉。
在硬件方面，運用光耦合器材對單片機與各種傳感器、開關、履行機構阻隔開來，以避免串模攪擾，一起在電源進線端加去耦電容，削弱各類高頻攪擾，以進步硬件的抗攪擾性。
在軟件方面，運用了DS80C320供給的內(nèi)部可編程硬邏輯看門狗來確保程序的安全性。
5 結語
與慣例的電源體系比較，通訊電源體系應能主動、接連、實時地監(jiān)控一切變、配電設備的運轉/毛病狀況和運轉參數(shù)，還應具有毛病的主動應急處置才能。實踐證明， 依據(jù)DS80C320的通訊電源監(jiān)控體系功能優(yōu)秀，徹底滿意電源體系安穩(wěn)性高的需求，具有極好的抗攪擾才能，確保了整個智能建筑安全、牢靠地運轉。
通訊電源的傳統(tǒng)維護辦法首要依托人工看守，作業(yè)量大，功率低下，構成設備發(fā)作毛病而沒有及時進行處置而發(fā)作的嚴峻通訊阻斷時有發(fā)作。因而對在網(wǎng)運轉通訊電源設備完結長途實時監(jiān)測，有利于及時發(fā)現(xiàn)電源毛病，削減人為要素，對確保供電體系安穩(wěn)、牢靠運轉顯得十分重要。
當前，通訊電源體系廣泛運用高頻開關電源體系設備，其智能化程度高。在運轉進程中，電源體系的詳細運轉需求許多，例如：若電源體系不能輸出規(guī)則電流和電壓或輸出的電流、電壓超出答應動搖規(guī)模，雜音電壓高于答應值時刻并繼續(xù)10 S以上者均判定為體系毛病。原溝通體系中的電壓、頻率或波形畸變超出規(guī)則規(guī)模繼續(xù)時刻大于60 S者也判定為毛病。
為此，要確保通訊電源體系的牢靠性，通訊有些應盡量從兩個不一樣的當?shù)匾M2路市電輸入，并設置2路市電電能主動倒換設備；所用設備要選用牢靠性高的高頻開關整流設備，選用收稿日期：2011-11鋤作者簡介：劉建軍（1 ），男。河北省人，講師。首要研討方向為電子工程。
模塊化、熱插拔式布局以便于替換，并合理裝備備份設備。供電辦法要大力推廣渙散供電，運用同一種直流電壓的通訊設備選用兩個以上的獨立供電體系。為了盡量縮短設備的均勻毛病修正時刻，要常常剖析運轉參數(shù)，猜測毛病發(fā)作的時刻并及時掃除。還要進步技能維護水平，選用會集維護、長途遙信、遙測維護。
施行會集監(jiān)控辦理是網(wǎng)絡技能發(fā)展的必然趨勢，是現(xiàn)代通訊網(wǎng)的需求，也是公司減員增效的有用辦法。各種電源設備要智能化、規(guī)范化，契合開放式通訊協(xié)議。
1 通訊電源監(jiān)控體系的布局布局及總體規(guī)劃需求
通訊電源監(jiān)控體系的首要作用是隨時監(jiān)控電源的運轉狀況；對電壓的動搖、頻率的動搖、波形失真率、瞬時浪涌、瞬變脈沖、三相不平衡等各種質(zhì)量特性目標進行監(jiān)控；當毛病發(fā)作時，可以及時采納相應辦法并報警等。依據(jù)通訊電源會集維護、統(tǒng)一辦理的基本模式，監(jiān)控體系在布局上是多級的分布式核算機監(jiān)控網(wǎng)絡，通�？煞譃樗募墸褐行谋O(jiān)控中心、區(qū)域監(jiān)控中心、局站監(jiān)控中心以及前端現(xiàn)場處置有些（包含智能設備、蓄電池檢測儀、前端收集設備）。整個體系的布局布局宜選用樹型布局（見圖1），樹型布局有極好的擴容性，以滿意通訊職業(yè)不斷發(fā)展的需求。
圖1 通訊電源監(jiān)控體系布局布局圖
通訊電源監(jiān)控體系的首要功用規(guī)劃如下：
�。�1）實時監(jiān)控及顯現(xiàn)各個通訊電源設備的運轉參數(shù)及相應的作業(yè)狀況，當設備呈現(xiàn)毛病時具有聲光報警功用，以及時提示作業(yè)人員掃除毛病；（2）當毛病發(fā)作時，可以及時完結主從電源精確無誤的切換，一起還要確保切換時電壓同頻率，同相位，同幅值；（3）對通訊電源體系具有完善的維護功用，避免體系呈現(xiàn)過壓、過流、頻率或相位超差及過熱等表象，當呈現(xiàn)以上表象后及時采納辦法；（4）通訊功用：具有主從機組之間通訊，與監(jiān)控中心（上位機）通訊等功用；（5）具有記載歷史數(shù)據(jù)、狀況的功用。
2 依據(jù)DS80C320的監(jiān)控體系硬件電路規(guī)劃
DS80C320是美國DALLAS公司推出的高速低功耗8位單片機，它選用了全新規(guī)劃的處置器內(nèi)核，去掉了冗余的時鐘和存儲周期，在一樣的晶振速度下每個一樣的指令履行速度可以被進步1.5~3倍。它可以與80C51/80C32兼容，運用規(guī)范8051指令集。
本體系實時監(jiān)控通訊電源體系的電流、電壓、溫度、頻率及相位，并將相應的數(shù)據(jù)送入微處置器，一起收集蓄電池的電壓、作業(yè)電流和環(huán)境溫度，守時核算蓄電池的內(nèi)阻送人存貯器及微處置器；并經(jīng)過微處置器將數(shù)據(jù)送入上位機。詳細模塊分為微處置器及外設模塊，電壓收集及測驗模型、電流收集及測驗模型、溫度收集及測驗模型、頻率及相位丈量模塊、輸入及顯現(xiàn)模塊、操控量輸出輸入模塊以及通訊模塊，如圖2所示。
圖2 監(jiān)控體系硬件框圖
在本體系傍邊，微處置器選用了DS80C320芯片，然后進步了整個體系的牢靠性。一起為了精確記載蓄電池的狀況而拓展了相應的外部存儲器。依據(jù)收集精度需求以及被收集量的特色，電流、電壓及溫度測驗收集模塊選用AD公司的高功能l2位逐次迫臨式模數(shù)變換器AD574A來完結，變換時刻為25 s，線性差錯為±1/2 LSB，內(nèi)部有時鐘脈沖源和基準電壓源，單通道單極性或雙極性電壓輸入，選用28腳雙立直插式封裝，并經(jīng)過ADG508A拓展模仿量輸入通道。頻率及相差收集測驗模塊是將信號先經(jīng)過具有遲滯特性的過零對比器變換為方波，然后經(jīng)過雙四選一開關4052送人單片機，徹底可以滿意伺服體系的需求。經(jīng)過守時器］rn來核算頻率和相差。I/O操控的首要功用是完結了對供電斷路器進行有用操控，完結主路電源、備路電源及備用發(fā)電機的有用切換。輸入及顯現(xiàn)模塊選用8位7段LED顯現(xiàn)，顯現(xiàn)的內(nèi)容包含電流、電壓、頻率及相差等運轉數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以經(jīng)過按鍵進行簡略的挑選，一起經(jīng)過發(fā)光二極管和蜂鳴器提示運轉狀況。本體系硬件有些運用串口1選用RS485規(guī)范接IZl完結與上位機的通訊，完結傳輸數(shù)據(jù)和長途報警等功用。
3 體系軟件規(guī)劃
3.1體系軟件流程
體系軟件有些選用NI公司推出的一套面向測控范疇的軟件開發(fā)渠道：Labwindows/CⅥ 來進行開發(fā)。LabWin-dows/CVI是National Instruments公司（美國國家儀器公司，簡稱NI公司） 推出的交互式C言語開發(fā)渠道。LabWin-dows/CVI將功用強大、運用靈敏的C言語渠道與用于數(shù)據(jù)收集剖析和顯現(xiàn)的測控專業(yè)東西有機地結合起來，運用它的集成化開發(fā)環(huán)境、交互式編程辦法、函數(shù)面板和豐厚的庫函數(shù)大大增強了c言語的功用，為了解C言語的開發(fā)規(guī)劃人員編寫檢測體系、主動測驗環(huán)境、數(shù)據(jù)收集體系、進程監(jiān)控體系等應用軟件供給了一個抱負的軟件開發(fā)環(huán)境。
體系軟件主程序有些的流程圖如圖3所示。
圖3 主程序流程圖
3.2軟件有些的首要算法及功用
3.2.1蓄電池智能充放電算法的斷定
正確合理的充放電可有用地延伸蓄電池的運用壽命，本體系內(nèi)置了蓄電池充放電算法的數(shù)據(jù)模型，運用下位機收集上載的數(shù)據(jù)主動生成容量對應曲線與之進行對比運算，用于斷定下位機對蓄電池的充放電的辦理，然后完結了蓄電池的智能充放電功用。
蓄電池智能充放電算法許多，本體系選用的算法是：神經(jīng)網(wǎng)絡算法。
神經(jīng)網(wǎng)絡算法是運用核算機來模仿大腦信號處置進程的人工智能技能，由很多簡略的神經(jīng)元廣泛銜接構成雜亂的非線性體系，對收集數(shù)據(jù)進行主動概括，從中獲取這些數(shù)據(jù)的內(nèi)涵規(guī)則。蓄電池是一個高度非線性體系，通常很難對其充放電進程樹立合理精確的數(shù)學模型。所以，在給出外部鼓勵的條件下，神經(jīng)網(wǎng)絡算法可以運用神經(jīng)網(wǎng)絡的學習才能和并行布局模仿電池非線性特性來估量SOC值。
SOC估量選用典型的三層神經(jīng)網(wǎng)絡，其間輸入、輸出層的神經(jīng)元個數(shù)由實踐體系需求決議，中心層神經(jīng)元個數(shù)取決于體系雜亂度及剖析精度需求。在神經(jīng)網(wǎng)絡法中，體系輸入量包含電池電壓、環(huán)境溫度、充放電電流、電池內(nèi)阻、累積放出電量等。輸入量類型、數(shù)量是不是挑選適宜會直接影響到辦法模型的核算量和精確性。
3.2.2數(shù)字濾波算法
依據(jù)本體系收集精度較高、被收集的模仿量改變緩慢的特色，采納了中值濾波法來從采樣數(shù)據(jù)列中提取出迫臨真值的數(shù)據(jù)。中值濾波是對某一被測參數(shù)接連采樣N次（通常N取奇數(shù)），然后把N次采樣值從小到大，或從大到小排隊，再取其間間值作為本次采樣值。中值濾波關于去掉偶爾要素致使的動搖或采樣器不安穩(wěn)而構成的差錯所致使的脈沖攪擾對比有用，可對電流、電壓、溫度等數(shù)據(jù)進行多周期采樣，每次采樣后和有用采樣值對比，假如改變起伏不超越必定幅值，采樣有用；不然視為無效拋棄。
4 抗攪擾辦法
因為體系中存在功率較大的設備，并且具有必定的電磁攪擾，攪擾一旦串入體系，輕則會致使誤報，嚴峻時就會致使整個體系癱瘓，乃至構成嚴峻事故。本體系從硬件和軟件兩方面采納了抗攪擾辦法，然后確保了監(jiān)控體系的牢靠運轉。
在硬件方面，運用光耦合器材對單片機與各種傳感器、開關、履行機構阻隔開來，以避免串模攪擾，一起在電源進線端加去耦電容，削弱各類高頻攪擾，以進步硬件的抗攪擾性。
在軟件方面，運用了DS80C320供給的內(nèi)部可編程硬邏輯看門狗來確保程序的安全性。
5 結語
與慣例的電源體系比較，通訊電源體系應能主動、接連、實時地監(jiān)控一切變、配電設備的運轉/毛病狀況和運轉參數(shù)，還應具有毛病的主動應急處置才能。實踐證明， 依據(jù)DS80C320的通訊電源監(jiān)控體系功能優(yōu)秀，徹底滿意電源體系安穩(wěn)性高的需求，具有極好的抗攪擾才能，確保了整個智能建筑安全、牢靠地運轉。
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