動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)

1、動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)一、動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)簡介  湖南長沙市業(yè)通達動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱監(jiān)控系統(tǒng)）是對分布的各個獨立的動力設備和機房環(huán)境監(jiān)控對象進行遙測、遙信等采集，實時監(jiān)視系統(tǒng)和設備的運行狀態(tài)，記錄和處理相關數(shù)據(jù)，及時偵測故障，并作必要的遙控操作，適時通知人員處理；實現(xiàn)通信局（站）的少人無人值守，以及電源、空調的集中監(jiān)控維護管理，提高供電系統(tǒng)的可靠性和通信設備的安全性。把機房的配電、空調、UPS、溫濕度、水浸環(huán)境參數(shù)和原有視頻等系統(tǒng)都統(tǒng)一到一個監(jiān)控系統(tǒng)中，進行管理、監(jiān)控和事故報警。二、動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的組成動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要由三部分組成：監(jiān)控裝置（數(shù)據(jù)采集裝置

2、）、傳輸通道、監(jiān)控中心組成三、監(jiān)控系統(tǒng)功能  動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下三種功能：  1、數(shù)據(jù)采集和控制  監(jiān)控對象的數(shù)據(jù)采集是監(jiān)控系統(tǒng)最基本的功能要求，必須精確和迅速；對設備的控制是為實現(xiàn)維護要求而立即改變系統(tǒng)運行狀態(tài)的有效手段，必須可靠。對各種被監(jiān)控設備（開關電源、空調、蓄電池、柴油發(fā)電機組、消防設備、攝像設備）進行集中操作維護，為實現(xiàn)機房少人無人值守創(chuàng)造條件。通過對設備的集中維護，縮短故障排除時間，提高設備利用率。數(shù)據(jù)采集和控制功能可以總結為“三遙”功能，即遙測遠距離數(shù)據(jù)測量、遙信遠距離信號收集、遙控遠距離設備控制。

3、60; 2、設備運行和維護  運行和維護是基于數(shù)據(jù)采集和設備控制之上的系統(tǒng)核心功能，完成日常的告警處理、控制操作和規(guī)定的數(shù)據(jù)記錄等。  3、維護管理  管理功能應實現(xiàn)以下四組管理功能  （1）配置管理  配置管理提供收集、鑒別、控制來自下層數(shù)據(jù)和將數(shù)據(jù)提供給上級的一組功能。包括局向數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改等，現(xiàn)場監(jiān)控量的一般配置、告警門限配置等。  （2）故障管理  故障管理提供對被監(jiān)控對象運行情況異常進行檢測、報告和校正的一組功能。及時發(fā)現(xiàn)緊急事

4、件，防止因設備原因造成通信中斷、機房失火等重大事件的發(fā)生。提供告警等級管理，告警信號的人機界面，告警確認，告警門限設置和告警屏蔽等。  （3）性能管理  性能管理提供對監(jiān)控對象的狀態(tài)以及網(wǎng)絡的有效性評估和報告的一組功能。例如提供設備主要運行數(shù)據(jù)及參數(shù)；停電、油機及時供電情況；設備故障、告警統(tǒng)計；監(jiān)控系統(tǒng)可用性分析等。  （4）安全管理  安全管理提供保證運行中的監(jiān)控系統(tǒng)安全的一組功能。 第二節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構  一、網(wǎng)絡結構  SC（SupervisionCente

5、r，監(jiān)控中心）本地網(wǎng)或者同等管理級別的網(wǎng)絡管理中心。監(jiān)控中心為適應集中監(jiān)控、集中維護和集中管理的要求而設置。  SS(SupervisionStation，監(jiān)控站)區(qū)域管理維護單位。監(jiān)控站為滿足縣、區(qū)級的管理要求而設置的，負責轄區(qū)內各監(jiān)控單元的管理。  SU(SupervisionUnit，監(jiān)控單元)監(jiān)控系統(tǒng)中最基本的通信局（站）。監(jiān)控單元一般完成一個物理位置相對獨立的通信局（站）內所有的監(jiān)控模塊的管理工作，個別情況可兼管其它小局（站）的設備。  SM(SupervisionModule，監(jiān)控模塊)完成特定設備管理功能，并提供相應監(jiān)控

6、信息的設備。監(jiān)控模塊面向具體的被監(jiān)控對象，完成數(shù)據(jù)采集和必要的控制功能。一般按照被監(jiān)控系統(tǒng)的類型有不同的監(jiān)控模塊，在一個監(jiān)控系統(tǒng)中往往有多個監(jiān)控模塊。  隨著計算機網(wǎng)絡的延伸，這種三級逐級匯接的樹狀結構正逐步被網(wǎng)絡型結構所替代(如圖1-8-2)。SS的匯接作用也逐漸由SC統(tǒng)一完成了，這樣不僅便于網(wǎng)管中心的集中管理，而且降低了系統(tǒng)造價和復雜程度。通常SS通過延伸SC的一個業(yè)務控制臺經過軟件設置實現(xiàn)原來的功能。  二、網(wǎng)絡通信與傳輸  1監(jiān)控模塊（SM）與監(jiān)控單元（SU）之間，采用專用數(shù)據(jù)總線。物理接口與傳輸速率采用: （1）

7、V.11/RS422 1.2kb/s48kb/s； （2） RS485 1.2kb/s48kb/s ； （3） V.24/V.28/RS-232C 1.2kb/s19.2kb/s； （4） RJ45 10 BASE-T, 10 BASE-5, 10Mb/s。 2監(jiān)控單元（SU）與監(jiān)控站（SS）之間，可采用兩種傳輸手段，主輔備用，并能自動切換。采用的傳輸方式主要有：  （1）數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）；  （2）語音專線（采用MODEM）；  （3）撥號電話線（采用MODEM）；  

8、（4）DCN網(wǎng)；  （5）其它。  3監(jiān)控站（SS）與監(jiān)控中心（SC）之間，數(shù)據(jù)傳輸以計算機網(wǎng)或專線為主，以撥號公用電話網(wǎng)為輔，計算機網(wǎng)或專線和撥號線之間應能自動切換，可采用：  （1）數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）；  （2）語音專線（采用MODEM）；  （3）撥號電話線（采用MODEM）；  （4）DCN網(wǎng)；  （5）其它。  三、常用的傳輸資源  （一）PSTN  PSTN是最普通的傳輸資源。利用M

9、ODEM，PSTN能提供9600bps、14.4kbps、28.8kpbs、33.6kbps的通信速率。  （二）2M  2M資源是傳輸部門提供的最常見的一種資源，主要用來連接不同地點的交換設備包括程控交換機、DDN節(jié)點機等。  2M資源的接口遵循ITUUG.703和G.704標準。G.703有兩種傳輸介質：一種是平衡接口，采用2對120的線對，一對線收，一對線發(fā)；另一種是非平衡接口，采用一對75的同軸電纜，一根收，一根發(fā)。G.704標準中規(guī)定了幀的概念，就是按照時分復用的方法，把一個2048kbps的比特流，分為32個64kbps的

10、通道，每個通道稱為1個時隙，編號從0至31，其中時隙0作為交換機之間同步用，其它的31個時隙用來承載其它業(yè)務，在公用電話網(wǎng)中即為一個話路。  通過一些特殊的設備，如RAD公司的FCDE1、FCD2、DigitalLink公司的DL600，SoleE1，或華為公司自己開發(fā)的DCM2000，這些設備具有從一根2M中繼線中抽取若干個64K時隙作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，對于不用的時隙不作任何處理。再結合交換機的一些功能，如通過其作半永久連接，來利用2M作為集中監(jiān)控網(wǎng)絡中的一種傳輸資源。  （三）DDN  DDN網(wǎng)是一個數(shù)據(jù)業(yè)務網(wǎng)，其主要功能是向用戶

11、提供端到端的透明數(shù)字串行專線。所謂的透明專線，就是用戶從一端發(fā)送出去的數(shù)據(jù)，在另一端原封不動地被接收，網(wǎng)絡對承載用戶數(shù)據(jù)沒有任何協(xié)議要求，對用戶來說，并不需要關心DDN是如何實現(xiàn)，而只需要知道DDN網(wǎng)提供了一個端到端的透明通道。DDN提供的透明串行專線，又可分為同步串行專線與異步串行專線。同步串行通路速率從64K，至n×64K，最高達2.048Mbps；異步串行通路速率一般小于64K，從2400bps、9600bps，直至38.4kbps。DDN以傳輸數(shù)據(jù)信號為主，也能傳輸話音和圖像。  使用DDN傳輸時，需要DTU設備，如NewBridge公司的2601、260

12、3，DataCraft公司的558等。  （四）LDCN（或稱97網(wǎng)）  LDCN是局內計算機網(wǎng)絡，提供以太網(wǎng)口或者RS232串口，可直接利用。  （五）音頻專線  一般是從光端機的音頻板上引出的一根電話線，使用時需要能工作在專線方式的MODEM。  （六）數(shù)字公務通道  多見于傳輸設備，提供標準的RS232接口，可直接使用。有時需要經過RS232-RS422的轉換。第三節(jié)監(jiān)控對象  動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控有下列動力設備和機房環(huán)境對象：  

13、;1高壓配電設備  （1）進線柜  遙測：三相電壓，三相電流  遙信：開關狀態(tài)，過流跳閘告警，速斷跳閘告警，失壓跳閘告警，接地跳閘告警（可選）  （2）出線柜  遙信：開關狀態(tài)，過流跳閘告警，速斷跳閘告警，接地跳閘告警（可選），失壓跳閘告警（可選），變壓器過溫告警，瓦斯告警（可選）  （3）母聯(lián)柜  遙信：開關狀態(tài)，過流跳閘告警，速斷跳閘告警  （4）直流操作電源柜  遙測：貯能電壓，控制電壓  

14、遙信：開關狀態(tài)，貯能電壓高/低，控制電壓高/低，操作柜充電機故障告警  2低壓配電設備  （1）進線柜  遙測：三相輸入電壓，三相輸入電流，功率因數(shù)，頻率  遙信：開關狀態(tài)，缺相、過壓、欠壓告警  遙控：開關分合閘（可選）  （2）主要配電柜  遙信：開關狀態(tài)  遙控：開關分合閘（可選）  （3）穩(wěn)壓器  遙測：三相輸入電壓，三相輸入電流，三相輸出電壓，三相輸出電流  遙信：穩(wěn)

15、壓器工作狀態(tài)（正常/故障，工作/旁路），輸入過壓，輸入欠壓，輸入缺相，輸入過流  3柴油發(fā)電機組  遙測：三相輸出電壓，三相輸出電流，輸出頻率/轉速，水溫（水冷），潤滑油油壓，潤滑油油溫，啟動電池電壓，輸出功率  遙信：工作狀態(tài)（運行/停機），工作方式（自動/手動），主備用機組，自動轉換開關（ATS）狀態(tài)，過壓，欠壓，過流，頻率/轉速高，水溫高（水冷），皮帶斷裂（風冷），潤滑油油溫高，潤滑油油壓低，啟動失敗，過載，啟動電池電壓高/低，緊急停車，市電故障，充電器故障（可選）  遙控：開/關機，緊急停車，選擇主備用機組

16、  4燃氣發(fā)電機組  遙測：三相輸出電壓，三相輸出電流，輸出頻率/轉速，排氣溫度，進氣溫度，潤滑油油溫，潤滑油油壓，啟動電池電壓，控制電池電壓，輸出功率  遙信：工作狀態(tài)（運行/停機），工作方式（自動/手動），主備用機組，自動轉換開關（ATS）狀態(tài)，過壓，欠壓，過流，頻率/轉速高，排氣溫度高，潤滑油溫度高，潤滑油油壓低，燃油油位低，啟動失敗，過載，啟動電池電壓高/低，控制電池電壓高/低，緊急停車，市電故障，充電器故障  遙控：開/關機，緊急停車，選擇主備用機組  5不間斷電源（UPS） 

17、; 遙測：三相輸入電壓，直流輸入電壓，三相輸出電壓，三相輸出電流，輸出頻率，標示蓄電池電壓（可選），標示蓄電池溫度（可選）  遙信：同步/不同步狀態(tài)，UPS/旁路供電，蓄電池放電電壓低，市電故障，整流器故障，逆變器故障，旁路故障  6逆變器  遙測：交流輸出電壓，交流輸出電流，輸出頻率  遙信：輸出電壓過壓/欠壓，輸出過流，輸出頻率過高/過低  7整流配電設備  （1）交流屏（或交流配電單元）  遙測：三相輸入電壓，三相輸出電流，輸入頻率（可選）

18、  遙信：三相輸入過壓/欠壓，缺相，三相輸出過流，頻率過高/過低，熔絲故障，開關狀態(tài)。  （2）整流器  遙測：整流器輸出電壓，每個整流模塊輸出電流  遙信：每個整流模塊工作狀態(tài)（開/關機，均/浮充/測試，限流/不限流），故障/正常  遙控：開/關機，均/浮充，測試  （3）直流屏（或直流配電單元）  遙測：直流輸出電壓，總負載電流，主要分路電流，蓄電池充、放電電流  遙信：直流輸出電壓過壓/欠壓，蓄電池熔絲狀態(tài)，主要分路熔絲/開關故障

19、  8太陽能供電設備  遙測：方陣輸出電壓，電流  遙信：方陣工作狀態(tài)（投入/撤出），輸出過壓，過流  9直流直流變換器  遙測：輸出電壓，輸出電流  遙信：輸出過壓/欠壓，輸出過流  10風力發(fā)電設備  遙測：三相輸出電壓，三相輸出電流  遙信：風機開/關  11蓄電池監(jiān)測裝置  遙測：蓄電池組總電壓，每只蓄電池電壓，標示電池溫度，每組充、放電電流，每組電池安時量（可選）&#

20、160; 遙信：蓄電池組總電壓高/低，每只蓄電池電壓高/低，標示電池溫度高，充電電流高  12分散空調設備  遙測：空調主機工作電壓，工作電流，送風溫度，回風溫度，送風濕度，回風濕度，壓縮機吸氣壓力，壓縮機排氣壓力  遙信：開/關機，電壓、電流過高/低，回風溫度過高/低，回風濕度過高/低，過濾器正常/堵塞，風機正常/故障，壓縮機正常/故障  遙控：空調開/關機  13集中空調設備  （1）冷凍系統(tǒng)  遙測：冷凍水進、出溫度，冷卻水進、出溫度，冷凍

21、機工作電流，冷凍水泵工作電流，冷卻水泵工作電流  遙信：冷凍機、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機工作狀態(tài)和故障告警，冷卻水塔（水池）液位低告警  遙控：開/關冷凍機，開/關冷凍水泵，開/關冷卻水泵，開/關冷卻塔風機  （2）空調系統(tǒng)  遙測：回風溫度，回風濕度，送風溫度，送風濕度  遙信：風機工作狀態(tài)，故障告警，過濾器堵塞告警  遙控：開/關風機  （3）配電柜  遙測：電源電壓、電流  遙信：電源電壓高/低告警，工作

22、電流過高  14環(huán)境  遙測：溫度，濕度  遙信：煙感，溫感，濕度，水浸，紅外，玻璃破碎，門窗告警  遙控：門開/關 第四節(jié)通信接口協(xié)議  在現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸中大量采用接口方式，監(jiān)控系統(tǒng)涉及較多的是串行通信接口和網(wǎng)絡接口。  一、串行通信協(xié)議  計算機與外設或計算機之間的通信通常有兩種方式：并行通信和串行通信。  并行通信指數(shù)據(jù)的各位同時傳送。并行方式傳輸數(shù)據(jù)速度快，但占用的通信線多，傳輸數(shù)據(jù)的可靠性隨距離的增加而下降，

23、只適用于近距離的數(shù)據(jù)傳送。  串行通信是指在單根數(shù)據(jù)線上將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳送。發(fā)送過程中，每發(fā)送完一個數(shù)據(jù)，再發(fā)送第二個，依此類推。接受數(shù)據(jù)時，每次從單根數(shù)據(jù)線上一位一位地依次接受，再把它們拼成一個完整的數(shù)據(jù)。在遠距離數(shù)據(jù)通信中，一般采用串行通信方式，它具有占用通信線少、成本低等優(yōu)點。  1、串行通信的基本概念  (1)同步和異步通信方式  串行通信有兩種最基本的通信方式：同步串行通信方式和異步串行通信方式。同步串行通信方式是指在相同的數(shù)據(jù)傳送速率下，發(fā)送端和接受端的通信頻率保持嚴格同步。由于不需要使用起始位和

24、停止位，可以提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，但發(fā)送器和接受器的成本較高。異步串行通信是指發(fā)送端和接受端在相同的波特率下不需要嚴格地同步，允許有相對的時間時延，即收、發(fā)兩端的頻率偏差在10以內，就能保證正確實現(xiàn)通信。異步通信的數(shù)據(jù)傳送格式見圖1-8-3所示。 異步通信在不發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)信號線上總是呈現(xiàn)高電平狀態(tài)，稱為空閑狀態(tài)（又稱MARK狀態(tài)）。當有數(shù)據(jù)發(fā)送時，信號線變成低電平，并持續(xù)一位的時間，用于表示發(fā)送字符的開始，該位稱為起始位，也稱SPACE狀態(tài)。起始位之后，在信號線上依次出現(xiàn)待發(fā)送的每一位字符數(shù)據(jù)，并且按照先低位后高位的順序逐位發(fā)送。采用不同的字符編碼方案，待發(fā)送的每個字符的位數(shù)不同，

25、在5、6、7或8位之間選擇。數(shù)據(jù)位的后面可以加上一位奇偶校驗位，也可以不加，由編程指定。最后傳送的是停止位，一般選擇1位、1.5位或2位。  （2）數(shù)據(jù)傳送方式  單工方式。單工方式采用一根數(shù)據(jù)傳輸線，只允許數(shù)據(jù)按照固定的方向傳送。圖8（a）中A只能作為發(fā)送器，B只能作為接收器，數(shù)據(jù)只能從A傳送到B，不能從B傳送到A。  半雙工方式。半雙工方式采用一根數(shù)據(jù)傳輸線，允許數(shù)據(jù)分時地在兩個方向傳送，但不能同時雙向傳送。圖8（b）中在某一時刻，A為發(fā)送器，B為接收器，數(shù)據(jù)從A傳送到B；而在另一個時刻，A可以作為接收器，B作為發(fā)送器，數(shù)據(jù)從B傳

26、送到A。  全雙工方式。全雙工方式采用兩根數(shù)據(jù)傳輸線，允許數(shù)據(jù)同時進行雙向傳送。圖8（c）中A和B具有獨立的發(fā)送器和接收器，在同一時刻，既允許A向B發(fā)送數(shù)據(jù)，又允許B向A發(fā)送數(shù)據(jù)。  （3）波特率  波特率是指每秒內傳送二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)，以b/s和bps（位/秒）為單位。它是衡量串行數(shù)據(jù)傳送速度快慢的重要指標和參數(shù)。計算機通信中常用的波特率是：110，300，600，1200，2400，4800，9600，19200bps。  （4）串行通信的檢錯和糾錯  在串行通信過程中存在不同程度的噪聲干擾

27、，這些干擾有時會導致在傳輸過程中出現(xiàn)差錯。因此在串行通信中對數(shù)據(jù)進行校驗是非常重要的，也是衡量通信系統(tǒng)質量的重要指標。檢錯，就是如何發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)的錯誤，而糾錯就是在發(fā)現(xiàn)錯誤后，如何采取措施糾正錯誤。  誤碼率  誤碼率是指數(shù)據(jù)經傳輸后發(fā)生錯誤的位數(shù)與總傳輸位數(shù)之比。在計算機通信中，一般要求誤碼率達到10-6數(shù)量級。誤碼率與通信過程中的線路質量、干擾、波特率等因素有關。  奇偶校驗  奇偶校驗是常用的一種檢錯方式。奇偶校驗就是在發(fā)送數(shù)據(jù)位最后一位添加一位奇偶校驗位（0或1），以保證數(shù)據(jù)位和奇偶校驗位中1的總

28、和為奇數(shù)或偶數(shù)。若采用偶校驗，則應保證1的總數(shù)為偶數(shù)；若采用奇校驗，則應保證1的總和為奇數(shù)。在接受數(shù)據(jù)時，CPU應檢測數(shù)據(jù)位和奇偶校驗位中1的總數(shù)是否符合奇偶校驗規(guī)則，如果出現(xiàn)誤碼，則應轉去執(zhí)行相應的錯誤處理服務程序，進行后續(xù)糾錯。  糾錯  在基本通信規(guī)程中一般采用奇偶校驗或方陣碼檢錯，以重發(fā)方式進行糾錯。在高級通信中一般采用循環(huán)冗余碼（CRC）檢錯，以自動糾錯方式來糾錯。一般說來，附加的冗余位越多，檢測、糾錯能力就越強，但通信效率也就越低。  2、串行通信接口標準  串行通信接口按電氣標準及協(xié)議來分包括RS-2

29、32、RS-422、RS485、USB等。RS-232、RS-422與RS-485標準只對接口的電氣特性做出規(guī)定，不涉及接插件、電纜或協(xié)議。USB是近幾年發(fā)展起來的新型接口標準，主要應用于高速數(shù)據(jù)傳輸領域。  （1）RS-232串行接口  目前RS-232是PC機與通信工業(yè)中應用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通信中增加通信距離的單端標準。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通信。典型的RS-232信號在正負電平之間擺動，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端驅動器輸出正電平在+5+15V，負電平在-5-15V電平。當無數(shù)據(jù)傳輸時，線上為T

30、TL電平，從開始傳送數(shù)據(jù)到結束，線上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平在+3+12V與-3-12V。RS-232是為點對點（即只用一對收、發(fā)設備）通信而設計的，其驅動器負載為37k。由于RS-232發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約30米，最高速率為20kb/s。所以RS-232適合本地設備之間的通信?？梢酝ㄟ^測量DTE的Txd（或DCE的Rxd）和Gnd之間的電壓了解串口的狀態(tài)，在空載狀態(tài)下，它們之間應有約-10V左右（-5-15V）的電壓，否則該串口可能已損壞或驅動能力弱。

31、60; 管腳定義  RS-232物理接口標準可分成25芯和9芯D型插座兩種，均有針、孔之分。左圖1-8-5為25芯插座的管腳定義圖。其中TX（發(fā)送數(shù)據(jù)）、RX（接受數(shù)據(jù)）和GND（信號地）是三條最基本的引線，就可以實現(xiàn)簡單的全雙工通信。DTR（數(shù)據(jù)終端就緒）、DSR（數(shù)據(jù)準備好）、RTS（請求發(fā)送）和CTS（清除發(fā)送）是最常用的硬件聯(lián)絡信號。 按照RS232標準，傳輸速率一般不超過20kbps，傳輸距離一般不超過15M。實際使用時通信速率最高可達115200bps。  RS232串行接口基本接線原則  設備之間的串

32、行通信接線方法，取決于設備接口的定義。設備間采用RS232串行電纜連接時有兩類連接方式：  直通線：即相同信號（Rxd對Rxd、Txd對Txd）相連，用于DTE（數(shù)據(jù)終端設備）與DCE（數(shù)據(jù)通信設備）相連。如計算機與MODEM（或DTU）相連。  交叉線：即不同信號（Rxd對Txd、Txd對Rxd）相連，用于DTE與DTE相連。如計算機與計算機、計算機與采集器之間相連。  以上兩種連接方法可以認為同種設備相連采用交叉線連接，不同種設備相連采用直通線連接。在少數(shù)情況下會出現(xiàn)兩臺具有DCE接口的設備需要串行通信的情況，此時也用交叉方式連接

33、。當一臺設備本身是DTE，但它的串行接口按DCE接口定義時，應按DCE接線。如艾默生網(wǎng)絡能源有限公司生產的一體化采集器IDA采集模塊上的調測接口是按DCE接口定義的，當計算機與IDA采集模塊的調測口連接時就要采用直通串行電纜。  一般地，RS232接口若為公頭，則該接口按DTE接口定義；若為母頭，則該接口按DCE接口定義。但注意也有反例，不能一概而論。（一些DTE設備上的串行接口按DCE接口定義而采用DB9或DB25母接口的原因主要是因為DTE接口一般都采用公頭，當人用手接觸時易接觸到針腳；采用母頭時因不易碰到針腳，可避免人體靜電對設備的影響。）  對于

34、某些設備上的非標準RS232接口，需要根據(jù)設備的說明書確定針腳的定義。如果已知Txd、Rxd和Gnd三個針腳，但不清楚哪一個針腳是Txd，哪一個針腳是Rxd，可以通過用萬用表測量它們與Gnd之間的電壓來判別，如果有一個電壓為-10V左右，則萬用表紅表筆所接的是DTE的Txd或DCE的Rxd。  RS232的三種接線方式  三線方式：即兩端設備的串口只連接收、發(fā)、地三根線。一般情況下，三線方式即可滿足要求，如監(jiān)控主機與采集器及大部分智能設備之間相連。  簡易接口方式：兩端設備的串口除了連接收、發(fā)、地三根線外，另外增加一對握手信號（一般是

35、DSR和DTR）。具體需要哪對握手信號，需查閱設備接口說明。  完全口線方式：兩端設備的串口9線全接。  此外，有些設備雖然需要握手信號，當并不需要真正的握手信號，可以采用自握手的方  式，  （2）RS-422/485串行接口  平衡傳輸  RS-422由RS-232發(fā)展而來。為改進RS-232通信距離短、速度低的缺點，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mbit/s,并允許在一條平衡總線上連接最多10個接收器。RS-422是一種單機發(fā)送、多機接收的單向

36、、平衡傳輸規(guī)范。  RS-422的數(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸。它使用一對雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B，如圖1-8-8。通常情況下，發(fā)送驅動器A、B之間的正電平在+2+6V，是一個邏輯狀態(tài)，負電平在-2-6V，是另一個邏輯狀態(tài)。另有一個信號地C，在RS-485中還有一“使能”端，“使能”端是用于控制發(fā)送驅動器與傳輸線的切斷與連接。當“使能”端起作用時，發(fā)送驅動器處于高阻狀態(tài)，稱作“第三態(tài)”，即它是有別于邏輯“1”與“0”的第三態(tài)。  接收器也作與發(fā)送端相應的規(guī)定，收、發(fā)端通過平衡雙絞線將AA與BB對應相連，當在收端AB之間有大于

37、+200mV的電平時，輸出正邏輯電平，小于-200mV時，輸出負邏輯電平。接收器接收平衡線上的電平范圍通常在200mV至6V之間。  RS-422  RS-422標準全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。圖1-8-9是典型的RS-422四線接口。實際上還有一根信號地線，共5根線。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅動器比RS232更強的驅動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節(jié)點，最多可接10個節(jié)點。即一個主設備（Master），其余為從設備（Salve），從設備之間不能通信，所以RS-422支持點對多的雙向通信。RS-422四

38、線接口由于采用單獨的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一對單獨的雙絞線）實現(xiàn)。  RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1200米），最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。  RS422接口的定義很復雜，一般只使用四個端子，其針腳定義分別為TX+、TX-、RX+、RX-，其中TX+和TX-為

39、一對數(shù)據(jù)發(fā)送端子，RX+和RX-為一對數(shù)據(jù)接收端子，參見圖1-8-10。RS422采用了平衡差分電路，差分電路可在受干擾的線路上拾取有效信號，由于差分接收器可以分辨0.2V以上的電位差，因此可大大減弱地線干擾和電磁干擾的影響，有利于抑制共模干擾，傳輸距離可達1200米。  另外和RS232不同的是，在一RS422總線上可以掛接多臺設備組網(wǎng)，總線上連接的設備RS422串行接口同名端相接，與上位機則收發(fā)交叉，可以實現(xiàn)點到多點的通信，如圖1-8-11所示。（RS232只能點到點通信，不能組成串行總線。）  通過RS422總線與計算機某一串口通信時，要求各設備的

40、的通信協(xié)議相同。為了在總線上區(qū)分各設備，各設備需要設置不同的地址。上位機發(fā)送的數(shù)據(jù)所有的設備都能接收到，但只有地址符合上位機要求的設備響應。  RS-485  為擴展應用范圍，EIA在RS-422的基礎上制定了RS-485標準，增加了多點、雙向通信能力，通常在要求通信距離為幾十米至上千米時，廣泛采用RS-485收發(fā)器。  RS-485收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，即在發(fā)送端，驅動器將TTL電平信號轉換成差分信號輸出；在接收端，接收器將差分信號變成TTL電平，因此具有抑制共模干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度，能檢測低達200mV的電

41、壓，故數(shù)據(jù)傳輸可達千米以外。  RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式，二線制可實現(xiàn)真正的多點雙向通信。而采用四線連接時，與RS-422一樣只能實現(xiàn)點對多的通信，即只能有一個主（Master）設備，其余為從設備，但它比RS-422有改進，無論四線還是二線連接方式總線上可連接多達32個設備，SIPEX公司新推出的SP485R最多可支持400個節(jié)點。  RS-485與RS-422的共模輸出電壓是不同的。RS-485共模輸出電壓在-7V至+12V之間，RS-422在-7

42、V至+7V之間，RS-485接收器最小輸入阻抗為12K；RS-422是4k；RS-485滿足所有RS-422的規(guī)范，所以RS-485的驅動器可以用在RS-422網(wǎng)絡中應用。但RS-422的驅動器并不完全適用于RS-485網(wǎng)絡。  RS-485與RS-422一樣，最大傳輸速率為10Mb/s。當波特率為1200bps時，最大傳輸距離理論上可達15千米。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度。  RS-485需要2個終接電阻，接在傳輸總線的兩端，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終接電阻，即

43、一般在300米以下不需終接電阻。  RS485是RS422的子集，只需要DATA+（D+）、DATA-（D-）兩根線。RS485與RS422的不同之處在于RS422為全雙工結構，即可以在接收數(shù)據(jù)的同時發(fā)送數(shù)據(jù)，而RS485為半雙工結構，在同一時刻只能接收或發(fā)送數(shù)據(jù)  RS485總線上也可以掛接多臺設備，用于組網(wǎng)，實現(xiàn)點到多點及多點到多點的通信（多點到多點是指總線上所接的所有設備及上位機任意兩臺之間均能通信），如圖1-8-13所示。  連接在RS485總線上的設備也要求具有相同的通信協(xié)議，且地址不能相同。在不通信時，所有的設備處于接收狀

44、態(tài)，當需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，串口才翻轉為發(fā)送狀態(tài)，以避免沖突。  為了抑制干擾，RS485總線常在最后一臺設備之后接入一個120歐的電阻。  很多設備同時有RS485接口方式和RS422接口方式，常共用一個物理接口，見圖1-8-14。圖中，RS485的D+和D-與RS422的T+和T-共用。  (3)RS232/422/485串行通信接口性能比較 （4）USB接口  USB,全稱是UniversalSerialBus（通用串行總線），它是在1994年底由康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯(lián)合制訂的，但是

45、直到1999年，USB才真正被廣泛應用。自從1994年11月11日發(fā)表了USBV0.7以后，USB接口經歷了六年的發(fā)展，現(xiàn)在USB已經發(fā)展到了2.0版本。USB接口的特點是：  數(shù)據(jù)傳輸速率高。USB標準接口傳輸速率為12Mbps，最新的USB2.0支持最高速率達480Mbps。同串行端口比，USB大約快1000倍；同并行端口比，USB端口大約快50%。  數(shù)據(jù)傳輸可靠。USB總線控制協(xié)議要求在數(shù)據(jù)發(fā)送時含有3個描敘數(shù)據(jù)類型、發(fā)送方向和終止標志、USB設備地址的數(shù)據(jù)包。USB設備在發(fā)送數(shù)據(jù)時支持數(shù)據(jù)偵錯和糾錯功能，增強了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?#160;&#

46、160;同時掛接多個USB設備。USB可通過菊花鏈的形式同時掛接多個USB設備，理論上可達127個。  USB接口能為設備供電。USB線纜中包含有兩根電源線及兩根數(shù)據(jù)線。耗電比較少的設備可以通過USB口直接取電。可通過USB口取電的設備又分低電量模式和高電量模式，前者最大可提供100毫安的電流，而后者則是500毫安。  支持熱插拔。在開機情況下，可以安全地連接或斷開設備，達到真正的即插即用。  USB還具有一些新的特性，如：實時性（可以實現(xiàn)和一個設備之間有效的實時通信）、動態(tài)性（可以實現(xiàn)接口間的動態(tài)切換）、聯(lián)合性（不同的而又有相近的特

47、性的接口可以聯(lián)合起來）、多能性（各個不同的接口可以使用不同的供電模式）。  二、計算機網(wǎng)絡和TCP/IP協(xié)議  （一）OSI模型  OSI（OSI-OpenSystemInterconnection）開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型是為不同開放系統(tǒng)的應用進程之間進行通信所定義的標準。OSI包含兩部分： ISO/OSI/RM(ISO7498)、服務與協(xié)議。OSI參考模型將整個網(wǎng)絡分為七層。  （1）物理層是OSI參考模型的最低層，與傳輸媒體直接相連，主要作用是建立、保持和斷開物理連接，以確保二進制比特流的正確傳輸。物理層協(xié)議規(guī)定

48、了數(shù)據(jù)終端設備（DTE）與數(shù)據(jù)通訊設備（DCE）之間的接口標準。規(guī)定了接口的4個特性：機械特性、電器特性、功能特性和規(guī)程特性。這里的DTE（DataTerminalEquipment）數(shù)據(jù)終端設備是具有一定數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)轉發(fā)能力的設備，DCE（DataCircuit-TerminalEquipment）數(shù)據(jù)鏈路端接設備（通信設備）的作用是在DTE和傳輸線路之間提供信號變換和編碼的功能。物理層接口的標準和位置。物理層協(xié)議包括RS-232、RS-449、V.24、V.35、X.21等。  （2）數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型的第二層，主要負責數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和拆除，確保在一

49、段物理鏈路上數(shù)據(jù)幀的正確傳輸。  （3）網(wǎng)絡層是OSI模型的第三層，又叫通信子網(wǎng)層，主要用于控制通信子網(wǎng)的運行。網(wǎng)絡層主要作用是將從高層傳送下來的數(shù)據(jù)分組打包，再進行必要的路由選擇、流量控制、差錯控制、順序檢測等處理，使數(shù)據(jù)正確無誤地傳送到目的端。網(wǎng)絡層協(xié)議包括IP、RARP、ARP（TCP/IP）、IPX、DECNET、AppleTalk、X.25等。  （4）傳輸層（TransportLayer）位于資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)之間，是通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)的橋梁。傳輸層的主要作用是為利用通信子網(wǎng)進行通信的兩個主機，提供端到端的可靠的、透明的通信服務。它與應用進程

50、相關。TCP、UDP是傳輸層協(xié)議。  （5）第五、六、七層是面向信息處理的高層協(xié)議。會話層的主要作用是組織并協(xié)商兩個應用進程之間的會話，并管理它們之間的數(shù)據(jù)交換。表示層解決用戶信息的語法表示問題，主要目的是使數(shù)據(jù)保持原來的含義。應用層是OSI模型的最高層，是唯一直接向應用程序提供服務的一層，它直接面向用戶，以滿足用戶的不同需求。  （二）TCP/IP協(xié)議  自從TCP/IP在20世紀70年代早期被引入之后，該協(xié)議已經被廣泛使用在全世界的網(wǎng)絡上。在PC、UNIX工作站、小型機、Macintosh計算機、大型機以及用于連接客戶機和主機的網(wǎng)

51、絡設備上都可以使用TCP/IP。通過TCP/IP，成千上萬個公共網(wǎng)絡和商業(yè)網(wǎng)絡連接到了Internet上，使得大量用戶可以對之進行訪問。  （1）TCP/IP協(xié)議族  TCP/IP是一個協(xié)議族，它的核心協(xié)議主要有傳輸控制協(xié)議（TCP）、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）和網(wǎng)際協(xié)議（IP）。在TCP/IP中，與OSI模型的網(wǎng)絡層等價的部分為IP。另外一個兼容的協(xié)議層為傳輸層，TCP和UDP都運行在這一層。OSI模型的高層與TCP/IP的應用層協(xié)議是對應的。TCP/IP和OSI模型。  對主要協(xié)議起補充作用的協(xié)議有五個，它們是通過TCP/IP提供的

52、五個應用服務：文件傳輸協(xié)議（FTP）、遠程登錄協(xié)議（TELNET）、簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）、域名服務（DNS）、簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議（SNMP）和遠程網(wǎng)絡監(jiān)測（RMON）等。另外超文本傳輸協(xié)議（HTTP）用于在Internet上為使用WWW瀏覽器進行訪問的用戶傳輸超文本標記語言文檔，包括音頻、圖像、視頻和圖形文件?？梢允褂肞ing應用程序對同一個網(wǎng)絡上或者不同網(wǎng)絡上的結點進行聯(lián)系，確定對方是否連接并且可以進行響應。作為一個網(wǎng)絡管理員，可以使用Ping另外一個結點來快速驗證LAN或WAN連接是否正常工作。Traceroute（Tracert）應用程序使用戶可以跟蹤網(wǎng)絡兩點間的跳數(shù)。 

53、 （2）網(wǎng)絡中的兩種尋址方法  地址是網(wǎng)絡設備和主機的標識，網(wǎng)絡中存在兩種尋址方法：MAC地址和IP地址，兩種尋址方法既有聯(lián)系又有區(qū)別。MAC地址是設備的物理地址，位于OSI參考模型的第2層，全網(wǎng)唯一標識，無級地址結構（一維地址空間），固化在硬件中，尋址能力僅限在一個物理子網(wǎng)中。IP地址是設備的邏輯地址，位于OSI參考模型的第3層，全網(wǎng)唯一標識，分級地址結構（多維地址空間），由軟件設定，具有很大的靈活性，可在全網(wǎng)范圍內尋址。IP地址長度為32bits（4個字節(jié)），由網(wǎng)絡ID和主機ID組成。網(wǎng)絡ID（NetworkID）標識主機所在的網(wǎng)絡，主機ID（HostID）標

54、識在該網(wǎng)絡上的主機。IP地址由4段組成，每段以十進制數(shù)表示，4個十進制數(shù)之間用小數(shù)點區(qū)分，如。  編址的另一有特殊目的的形式是子網(wǎng)掩碼。子網(wǎng)掩碼的目的有兩個：一是顯示使用的編址類別，二是將網(wǎng)絡分成子網(wǎng)來控制網(wǎng)絡流量。在第一種情況下，子網(wǎng)掩碼可使得應用程序能夠確定地址的哪一部分是網(wǎng)絡ID，哪一部分是主機ID。  上面介紹的編址稱為IPv4，IPv4已經消耗盡了所有的地址。由于IPv4不能提供網(wǎng)絡安全，也不能實施復雜的路由選項，如在QoS的水平上創(chuàng)建子網(wǎng)等，所以應用也受到了限制。同時，IPv4除了提供廣播和多點傳送編址外，并不具備多個選

55、項來處理多種不同的多媒體應用程序，如流式視頻或視頻會議等。為適應IP的爆炸式應用，Internet工程任務組（IETF）開始了IPng(IPnextgeneration)的初步開發(fā)。1996年，IPng的研究誕生了一種稱為IPv6的新標準，IPv6具有128位編址能力。  （三）主要的網(wǎng)絡設備  （1）網(wǎng)絡接口卡（NIC）  NIC可以使網(wǎng)絡設備如計算機或其他網(wǎng)絡設備等連接到某個網(wǎng)絡上。  （2）集線器  集線器是以星形拓撲結構連接網(wǎng)絡結點如工作站、服務器等的一種中樞網(wǎng)絡設備。集線器也可以指集中

56、器，具有同時活動的多個輸入和輸出端口。集線器的功能有：  提供一個中央單元，從中可以向網(wǎng)絡連接多個結點。  允許大量的計算機可以連接在一個或多個LAN上。  通過集中式網(wǎng)絡設計來降低網(wǎng)絡阻塞。  提供多協(xié)議服務，如Ethernet-to-FDDI連接。  加強網(wǎng)絡主干。  使得可以進行高速通信。  為幾種不同類型的介質(如同軸電纜、雙絞線和光纖)提供連接。  使得可以進行集中式網(wǎng)絡管理。  （3）路由器 &

57、#160;路由器具有內置的智能來指導包流向特定的網(wǎng)絡，可以研究網(wǎng)絡流量并快速適應在網(wǎng)絡中檢測到的變化。路由器可以用來：  有效地指導包從一個網(wǎng)絡傳輸?shù)搅硪粋€網(wǎng)絡，減少過度的流量。  連接相臨或遠距離的網(wǎng)絡。  連接截然不同的網(wǎng)絡。  通過隔離網(wǎng)絡的一部分來防止網(wǎng)絡的瓶頸。  保護網(wǎng)絡免受入侵。  （4）網(wǎng)關  在許多環(huán)境下都用到了“網(wǎng)關”一詞，但通常它是指一種使得兩個不同類型的網(wǎng)絡系統(tǒng)或軟件可以進行通信的軟件或硬件接口。例如可以用網(wǎng)關來： 

58、60;將常用的協(xié)議（如TCP/IP）轉換為專用的協(xié)議（如SNA）。  將一種消息格式轉換為另一種格式。  轉化不同的編址方案。  將主機鏈接到LAN上。  為到主機的連接提供終端仿真。  指導電自由件發(fā)送到正確的網(wǎng)絡目標上。  用不同的結構連接網(wǎng)絡。  （5）Modem  Modem通常配合串行口實現(xiàn)數(shù)字信號與模擬信號之間的相互轉換，從而可以利用電話線或電力線進行遠程通信。  （四）RJ-45接頭 

59、0;RJ-45接頭有T568A和T568B兩種標準。  普通跳線：用于電腦網(wǎng)卡與模塊的連接、配線架與配線間的連接、配線架與HUB或交換機的連接。它的兩端的RJ45接頭接線方式是相同的。其中TD代表傳送，各有兩條線（TD+及TD-）；而RD代表接收，也有兩條線（RD+及RD-）。  交叉連接線：用于HUB與交換機等設備間的連接。它們兩端的RJ45接線方式是不相同的，要求其中的一個接線對調1/2、3/6線對。而其余線對則可依舊按照一一對應的方式安裝。第五節(jié)監(jiān)控單元  一、局（站）監(jiān)控單元的結構  局（站）監(jiān)控單元是監(jiān)控

60、系統(tǒng)中最低一級計算機系統(tǒng)，它通過監(jiān)控模塊（SM）與被監(jiān)控設備直接相連，對被監(jiān)控設備進行數(shù)據(jù)采集和進行控制。  目前大多數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的局（站）監(jiān)控系統(tǒng)由單片機控制系統(tǒng)或工業(yè)控制機系統(tǒng)組成，有的也采用可編程控制器等其它計算機系統(tǒng)?？偟恼f來各監(jiān)控設備制造廠商為了加強系統(tǒng)的可靠性和技術上的先進性，降低系統(tǒng)造價，針對通信電源的特殊場合和特殊要求，都傾向于采用可靠性高的單片機系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般具有豐富的輸入/輸出接口，有多種形式的通信接口和較大的存儲容量，方便數(shù)據(jù)存儲和轉發(fā)。局（站）監(jiān)控系統(tǒng)的基本結構如下圖1-8-21。圖中主控模塊（主機）與通用采集模塊、智能協(xié)議轉換器、蓄電池監(jiān)測模塊通過

61、RS485/422協(xié)議進行數(shù)據(jù)通信。  作為監(jiān)控系統(tǒng)最低的一層，局（站）監(jiān)控系統(tǒng)是整個監(jiān)控系統(tǒng)進行集中監(jiān)控和管理的基礎，要求有高度的可靠性和穩(wěn)定性。  二、傳感器和變送器  傳感器是一種為獲取某種（物理、化學或生物）信息，將該信息轉換為另外一種易于檢測的信息量（電量、光學量、機械量）的器件或裝置，也稱為變換器或換能器。在工程檢測中，傳感器通常是將非電量形式的信號轉換為另一種便于檢測的電信號的器件或裝置。傳感器廣泛應用于檢測、自動化控制等方面，它可以分為光敏器件、熱敏器件、氣敏器件、磁敏器件、力敏器件、聲敏器件等。  變送器是一種將被測變量（電壓、電流等）轉換為可以傳送的標準輸出信號的器件。  在自動檢測系統(tǒng)中，一般傳感器的輸出電量都很微小，需要經過信號放大才能成為監(jiān)控設備所接受的標準電量。標準電量或標準輸入電量的采用