一、 概述
電信部門的通信基站往往擔負著很重要的通信任務，為保障各種通信設備的正常不間斷運行，對供電系統(tǒng)和環(huán)境的要求就非常高，隨著郵電通信部門朝機房無人值守化方向的發(fā)展，對動力與環(huán)境實現(xiàn)自動化監(jiān)控成為必然的趨勢。相對一般的樓宇建筑，電信部門的通信基站有設備種類多，設備更專業(yè)化、更復雜的特點，這給監(jiān)控系統(tǒng)的實施帶來了更大的難度。如何根據通信基站的特點，選擇合理的系統(tǒng)方式和監(jiān)控技術，是該行業(yè)用戶和系統(tǒng)開發(fā)者都非常關注的問題。
眾所周知，自動監(jiān)控系統(tǒng)（或稱為測控系統(tǒng)）正在向分布式和網絡化方向發(fā)展，分布式監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵在于其聯(lián)網技術，即通常所說的現(xiàn)場總線技術。目前有多種現(xiàn)場總線技術并存，并在不同的應用領域得到了不同程度的應用，如在樓宇自動化領域，美國Echelon公司推出的LonWorks總線技術就得到了大量應用，逐漸成為該行業(yè)的一種事實標準。鑒于通信基站的動力環(huán)境監(jiān)控正是一種特殊的樓宇監(jiān)控，加之LonWorks技術本身所具有的諸多特點和優(yōu)勢，在經過多方面的論證后，我們最終選定了LonWorks作為本公司動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場網絡技術。下面讓我們通過一個系統(tǒng)實例來看看如何利用這一新技術來構筑通信基站的動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。
二、 系統(tǒng)構成
以LonWorks技術為基礎，我們成功地為上海市長途電信局完成了七寶衛(wèi)星地面通信站動力、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)項目。該項目要求對通信站內的高壓二次回路、電容補償柜、低壓配電柜、UPS、電池組、專用空調、柴油發(fā)電機等對象進行實時信號采集和部分操作控制，一旦發(fā)現(xiàn)數據或狀態(tài)異常，迅即發(fā)出報警（屏幕提示與聲音告警），并對各種事件和操作信息進行存儲，隨時查詢，按用戶要求生成各種報表。
監(jiān)控系統(tǒng)由三部分組成：信號轉換子系統(tǒng)、LonWorks采集控制網絡、上位監(jiān)控PC子系統(tǒng)。各部分相互關系如下：
系統(tǒng)中LonWorks現(xiàn)場網絡由三類節(jié)點組成：
1） 模擬量采集節(jié)點
主要由NEURON芯片、TP/FT-10自由拓撲收發(fā)器、程序存儲器、串行A/D芯片等組成?？赏瓿?4路模擬量信號的數-模轉換，采樣分辨率為10位。
2） 開關量采集節(jié)點
主要由NEURON芯片、TP/FT-10自由拓撲收發(fā)器、程序存儲器、移位寄存器等組成。可接24路開關量輸入，信號全部采用光電隔離。
3） 通信協(xié)議轉換節(jié)點
在ECHELON公司的可編程的串行網關PSG/2的基礎上進行二次開發(fā)，分別將Sampsion柴油發(fā)電機、Liebert專用空調、蓄電池監(jiān)測儀的串行通信協(xié)議轉換到LonTalk網絡協(xié)議，利用此種形式可將各種不同的智能設備都聯(lián)結到LonWorks網絡，達到系統(tǒng)集成的目的。
系統(tǒng)內所有節(jié)點之間均用一對雙絞線進行連接，采用自由拓撲結構，節(jié)點間的最大距離可達500米，完全可以適應一般通信基站內的情況，如需要更遠距離的連接，則可采用總線拓撲結構（可達2700米），或采用加入重發(fā)器的方法。
在上位PC機部分，采用可編程的串行網關PSG/2作為LonWorks網絡接口，將LonTalk協(xié)議轉換為串行通信，與上位監(jiān)控機相聯(lián)。這樣通過監(jiān)控機將LonWorks網絡集成到計算機局域網（LAN），在LAN上則采用TCP/IP網絡協(xié)議進行更高一級的系統(tǒng)集成。
三、 總結
通過本次七寶衛(wèi)星通信站的動力、環(huán)境計算機監(jiān)控項目的實施，證明LonWorks技術在此類應用中是完全適用的，并體現(xiàn)出了一系列優(yōu)點：
1. 先進的網絡通信，突破了傳統(tǒng)現(xiàn)場總線的諸多限制
LonWorks將先進的計算機局域網技術引入監(jiān)控領域，使現(xiàn)場的每個采集控制節(jié)點均具有了強大的網絡通信功能，不僅實現(xiàn)了節(jié)點間的對等通信、上下位機間的雙向通信，更使每個現(xiàn)場節(jié)點都能自發(fā)地傳送報警信號和采集結果，實現(xiàn)真正意義上的實時采集，而傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線采用主/從方式，即每個節(jié)點只有在上位機查詢到本節(jié)點時，才可能向上傳送信息，當節(jié)點增多或某些節(jié)點出現(xiàn)故障或占用總線時間長時，就可能使其它節(jié)點的報警信號和采集數據延遲發(fā)送甚至丟失，實時性和可靠性均得不到保證。而LonWorks所采用的LonTalk網絡協(xié)議則從根本上解決了上述問題，并且通過改進的CSMA（一種碰撞、沖突檢測方法），使網絡負載很重時，也不會導致網絡癱瘓。
同時，采用LonWorks技術，使現(xiàn)場通信速率很輕易就達到78 Kbps以上。
2. 連接方式靈活，系統(tǒng)擴充方便
LonWorks技術能支持各種網絡拓撲結構，項目中我們采用了自由連接的方式，既每個節(jié)點與就近的節(jié)點相連，毋需考慮其相互間的關系，其結果是大大方便了系統(tǒng)的結構設計和布線施工，也避免了傳統(tǒng)總線式接線中不可避免的布線浪費。
自由拓撲所帶來的另一個好處是系統(tǒng)擴充變得非常方便，需要增加采集點時，只需在就近地方安裝好采集節(jié)點，然后將該節(jié)點用兩根雙絞線連接至就近的另一節(jié)點即可，而不需要擔心節(jié)點的加入給原有系統(tǒng)結構帶來的改變。
3. 更利于模塊化系統(tǒng)設計
由于每個LonWorks核心芯片內都集成了網絡通信、I/O功能及可編程能力，這使得每個節(jié)點都具有完整的處理能力，可以不依賴于其它節(jié)點或設備而完全獨立地工作。
4. 編程、調試方便，開發(fā)效率提高，
LonWorks節(jié)點的編程采用了最通用的高級語言——C語言，使硬件開發(fā)人員徹底擺脫了繁瑣的匯編語言，以更結構化的方式更快地編程。另一方面，LonWorks的開發(fā)有完善的開發(fā)工具和模擬調試環(huán)境做后盾，是其它控制總線技術目前都不具備的。
LonWorks技術的核心——內嵌的LonTalk網絡協(xié)議，使開發(fā)人員完全避免了復雜的通信控制編程，將精力集中于編寫更好的I/O應用，對常用的各種I/O方式也提供了現(xiàn)成的庫函數支持，使編程的工作大大簡化，深受開發(fā)人員的歡迎。
可以看到，由于采用了先進的LonWorks技術，使我們研制的通信基站動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)具有了更好的開放性、靈活性和可擴展性，也最大程度地保護了用戶的投資。