基于DS80C320通信電源監控系統的設計與實現
通訊電源是通訊網絡的“心臟”，通訊電源體系安穩、牢靠的運轉直接關系到通訊的安穩性及牢靠性。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。
通訊電源的傳統維護辦法首要依托人工看守，作業量大，功率低下，構成設備發作毛病而沒有及時進行處置而發作的嚴峻通訊阻斷時有發作。因而對在網運轉通訊電源設備完結長途實時監測，有利于及時發現電源毛病，削減人為要素，對確保供電體系安穩、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則電流和電壓或輸出的電流、電壓超出答應動搖規模，雜音電壓高于答應值時刻并繼續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則規模繼續時刻大于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地引進2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，猜測毛病發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。
施行會集監控辦理是網絡技能發展的必然趨勢，是現代通訊網的需求，也是公司減員增效的有用辦法。各種電源設備要智能化、規范化，契合開放式通訊協議。
1 通訊電源監控體系的布局布局及總體規劃需求
通訊電源監控體系的首要作用是隨時監控電源的運轉狀況；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量特性目標進行監控；當毛病發作時，可以及時采納相應辦法并報警等。依據通訊電源會集維護、統一辦理的基本模式，監控體系在布局上是多級的分布式核算機監控網絡，通�？煞譃樗募墸褐行谋O控中心、區域監控中心、局站監控中心以及前端現場處置有些（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，以滿意通訊職業不斷發展的需求。
圖1 通訊電源監控體系布局布局圖
通訊電源監控體系的首要功用規劃如下：
（1）實時監控及顯現各個通訊電源設備的運轉參數及相應的作業狀況，當設備呈現毛病時具有聲光報警功用，以及時提示作業人員掃除毛��；（2）當毛病發作時，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，避免體系呈現過壓、過流、頻率或相位超差及過熱等表象，當呈現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，與監控中心（上位機）通訊等功用；（5）具有記載歷史數據、狀況的功用。
2 依據DS80C320的監控體系硬件電路規劃
DS80C320是美國DALLAS公司推出的高速低功耗8位單片機，它選用了全新規劃的處置器內核，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，運用規范8051指令集。
本體系實時監控通訊電源體系的電流、電壓、溫度、頻率及相位，并將相應的數據送入微處置器，一起收集蓄電池的電壓、作業電流和環境溫度，守時核算蓄電池的內阻送人存貯器及微處置器；并經過微處置器將數據送入上位機。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位逐次迫臨式模數變換器AD574A來完結，變換時刻為25 s，線性差錯為±1/2 LSB，內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過具有遲滯特性的過零對比器變換為方波，然后經過雙四選一開關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、備路電源及備用發電機的有用切換。輸入及顯現模塊選用8位7段LED顯現，顯現的內容包含電流、電壓、頻率及相差等運轉數據，這些數據可以經過按鍵進行簡略的挑選，一起經過發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規范接IZl完結與上位機的通訊，完結傳輸數據和長途報警等功用。
3 體系軟件規劃
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渠道：Labwindows/CⅥ 來進行開發。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言語開發渠道。LabWin-dows/CVI將功用強大、運用靈敏的C言語渠道與用于數據收集剖析和顯現的測控專業東西有機地結合起來，運用它的集成化開發環境、交互式編程辦法、函數面板和豐厚的庫函數大大增強了c言語的功用，為了解C言語的開發規劃人員編寫檢測體系、主動測驗環境、數據收集體系、進程監控體系等應用軟件供給了一個抱負的軟件開發環境。
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，本體系內置了蓄電池充放電算法的數據模型，運用下位機收集上載的數據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：神經網絡算法。
神經網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，由很多簡略的神經元廣泛銜接構成雜亂的非線性體系，對收集數據進行主動概括，從中獲取這些數據的內涵規則。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學模型。所以，在給出外部鼓勵的條件下，神經網絡算法可以運用神經網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網絡，其間輸入、輸出層的神經元個數由實踐體系需求決議，中心層神經元個數取決于體系雜亂度及剖析精度需求。在神經網絡法中，體系輸入量包含電池電壓、環境溫度、充放電電流、電池內阻、累積放出電量等。輸入量類型、數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數字濾波算法
依據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據列中提取出迫臨真值的數據。中值濾波是對某一被測參數接連采樣N次（通常N取奇數），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、溫度等數據進行多周期采樣，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、實時地監控一切變、配電設備的運轉/毛病狀況和運轉參數，還應具有毛病的主動應急處置才能。實踐證明， 依據DS80C320的通訊電源監控體系功能優秀，徹底滿意電源體系安穩性高的需求，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。
通訊電源的傳統維護辦法首要依托人工看守，作業量大，功率低下，構成設備發作毛病而沒有及時進行處置而發作的嚴峻通訊阻斷時有發作。因而對在網運轉通訊電源設備完結長途實時監測，有利于及時發現電源毛病，削減人為要素，對確保供電體系安穩、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則電流和電壓或輸出的電流、電壓超出答應動搖規模，雜音電壓高于答應值時刻并繼續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則規模繼續時刻大于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地引進2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，猜測毛病發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。
施行會集監控辦理是網絡技能發展的必然趨勢，是現代通訊網的需求，也是公司減員增效的有用辦法。各種電源設備要智能化、規范化，契合開放式通訊協議。
1 通訊電源監控體系的布局布局及總體規劃需求
通訊電源監控體系的首要作用是隨時監控電源的運轉狀況；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量特性目標進行監控；當毛病發作時，可以及時采納相應辦法并報警等。依據通訊電源會集維護、統一辦理的基本模式，監控體系在布局上是多級的分布式核算機監控網絡，通�？煞譃樗募墸褐行谋O控中心、區域監控中心、局站監控中心以及前端現場處置有些（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，以滿意通訊職業不斷發展的需求。
圖1 通訊電源監控體系布局布局圖
通訊電源監控體系的首要功用規劃如下：
（1）實時監控及顯現各個通訊電源設備的運轉參數及相應的作業狀況，當設備呈現毛病時具有聲光報警功用，以及時提示作業人員掃除毛��；（2）當毛病發作時，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，避免體系呈現過壓、過流、頻率或相位超差及過熱等表象，當呈現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，與監控中心（上位機）通訊等功用；（5）具有記載歷史數據、狀況的功用。
2 依據DS80C320的監控體系硬件電路規劃
DS80C320是美國DALLAS公司推出的高速低功耗8位單片機，它選用了全新規劃的處置器內核，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，運用規范8051指令集。
本體系實時監控通訊電源體系的電流、電壓、溫度、頻率及相位，并將相應的數據送入微處置器，一起收集蓄電池的電壓、作業電流和環境溫度，守時核算蓄電池的內阻送人存貯器及微處置器；并經過微處置器將數據送入上位機。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位逐次迫臨式模數變換器AD574A來完結，變換時刻為25 s，線性差錯為±1/2 LSB，內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過具有遲滯特性的過零對比器變換為方波，然后經過雙四選一開關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、備路電源及備用發電機的有用切換。輸入及顯現模塊選用8位7段LED顯現，顯現的內容包含電流、電壓、頻率及相差等運轉數據，這些數據可以經過按鍵進行簡略的挑選，一起經過發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規范接IZl完結與上位機的通訊，完結傳輸數據和長途報警等功用。
3 體系軟件規劃
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渠道：Labwindows/CⅥ 來進行開發。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言語開發渠道。LabWin-dows/CVI將功用強大、運用靈敏的C言語渠道與用于數據收集剖析和顯現的測控專業東西有機地結合起來，運用它的集成化開發環境、交互式編程辦法、函數面板和豐厚的庫函數大大增強了c言語的功用，為了解C言語的開發規劃人員編寫檢測體系、主動測驗環境、數據收集體系、進程監控體系等應用軟件供給了一個抱負的軟件開發環境。
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，本體系內置了蓄電池充放電算法的數據模型，運用下位機收集上載的數據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：神經網絡算法。
神經網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，由很多簡略的神經元廣泛銜接構成雜亂的非線性體系，對收集數據進行主動概括，從中獲取這些數據的內涵規則。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學模型。所以，在給出外部鼓勵的條件下，神經網絡算法可以運用神經網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網絡，其間輸入、輸出層的神經元個數由實踐體系需求決議，中心層神經元個數取決于體系雜亂度及剖析精度需求。在神經網絡法中，體系輸入量包含電池電壓、環境溫度、充放電電流、電池內阻、累積放出電量等。輸入量類型、數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數字濾波算法
依據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據列中提取出迫臨真值的數據。中值濾波是對某一被測參數接連采樣N次（通常N取奇數），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、溫度等數據進行多周期采樣，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、實時地監控一切變、配電設備的運轉/毛病狀況和運轉參數，還應具有毛病的主動應急處置才能。實踐證明， 依據DS80C320的通訊電源監控體系功能優秀，徹底滿意電源體系安穩性高的需求，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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