摘  要： 電力調(diào)度電話要求具備很高的可靠性，不僅在正常情況下，而且在惡劣的氣候條件下和電力系統(tǒng)發(fā)生事故時，都要保證調(diào)度電話暢通。在這種情況下，設(shè)計了一套電力調(diào)度電話自動檢測系統(tǒng)，它可以實現(xiàn)自動撥號、話音播放、話音記錄、撥號周期設(shè)置以及線路故障記錄等功能，通過周期性地采集目前調(diào)度電話的運行狀況，再配合使用語音識別，能夠盡早發(fā)現(xiàn)調(diào)度電話存在的缺陷，及時消缺，從而有效地避免調(diào)度電話同時癱瘓的情況，提高了通信運行維護能力，節(jié)省人力投入。

　　關(guān)鍵詞： 單片機；串口通信；Java；RS-232；comm.jar開發(fā)包；通信協(xié)議

0 引言

　　電力調(diào)度電話是實現(xiàn)電力調(diào)度有效指揮生產(chǎn)的重要手段，通常條件下，每個變電站都會開通兩路或兩路以上的獨立調(diào)度電話通道。在使用過程中，由于個人習(xí)慣或便于記憶，一般大多固定一路電話來使用，特別是對于操作不多的站點，這就使得其余路電話長時間處于閑置的狀態(tài)。如果兩路電話中，有一路因為長期閑置出現(xiàn)故障并且沒有及時處理，此時另外一路再出現(xiàn)故障時，將會造成整個站點全部調(diào)度電話的癱瘓[1]。

　　為了解決上述問題，本文提出并設(shè)計了一套電力調(diào)度電話自動檢測系統(tǒng)，通過軟件控制的方式在調(diào)度中心周期性地?fù)艽蛩腥霂斓恼{(diào)度電話，檢查線路狀態(tài)，保證每一路調(diào)度電話的暢通，一旦發(fā)現(xiàn)故障記錄在案，無需人為操作，從而有效地避免調(diào)度電話同時癱瘓的情況，有力保障調(diào)度電話線路暢通。

1 檢測系統(tǒng)組成

　　電力調(diào)度電話自動檢測系統(tǒng)包括檢測系統(tǒng)硬件和自動撥號控制軟件兩部分。檢測系統(tǒng)硬件由摘掛機檢測模塊、DTMF編解碼模塊、錄放音模塊、呼叫進程檢測模塊、核心處理模塊和串口通信模塊組成；自動撥號控制軟件由串口通信模塊、撥號管理模塊、撥號進程管理模塊、電話本管理模塊、狀態(tài)記錄模塊、安全管理模塊和數(shù)據(jù)庫模塊組成。

　　檢測系統(tǒng)通過硬件電路完成對數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，使用軟件完成對硬件電路的控制和對數(shù)據(jù)的處理。設(shè)置好撥號周期與串口參數(shù)后，調(diào)用數(shù)據(jù)庫中電話號碼進行自動撥號，若撥通，播放錄音，檢測線路質(zhì)量；若不通，判斷故障類型，記錄線路狀態(tài)。軟件部分實現(xiàn)對硬件電路的控制，如控制系統(tǒng)進程、開始、暫停、播放錄音等；還實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理，如編輯電話號碼、記錄線路狀態(tài)、存儲數(shù)據(jù)等。圖1是電力調(diào)度電話自動檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖[2]。

　　主要模塊的功能如下：

　?。?）DTMF編解碼模塊。DTMF信號編碼是將按鍵或數(shù)字信號轉(zhuǎn)化成雙音信號，DTMF信號解碼是檢測雙音信號中的信息。系統(tǒng)使用DTMF編解碼模塊實現(xiàn)數(shù)字信號與模擬信號的轉(zhuǎn)換。

　　（2）摘掛機檢測模塊。摘掛機檢測電路用來檢測電話機是否摘機，如果摘機則退出放大振鈴或主叫話音的工作狀態(tài)，進入通話狀態(tài)。它是通過監(jiān)測電話線路上的電壓值來判斷是否有摘掛機行為的。

　?。?）安全模塊。該模塊用于驗證用戶信息以及數(shù)據(jù)備份，工作人員憑用戶、密碼登錄系統(tǒng)，防止其他無關(guān)人員進入，保證系統(tǒng)安全。同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)備份，在發(fā)生意外停機或數(shù)據(jù)丟失時，及時恢復(fù)數(shù)據(jù)。

　?。?）數(shù)據(jù)庫模塊。數(shù)據(jù)庫采用MySQL設(shè)計，主要用于存儲各個變電站調(diào)度電話的號碼信息和狀態(tài)信息。與電話本管理模塊結(jié)合，用于記錄調(diào)度電話信息，可以實現(xiàn)文件導(dǎo)入、號碼編輯等功能；與狀態(tài)記錄模塊配合，可以對當(dāng)前線路狀態(tài)進行記錄。

　?。?）串口模塊。串口模塊主要完成控制軟件和檢測系統(tǒng)硬件之間的數(shù)據(jù)通信。軟件形成相應(yīng)指令，并通過串口傳送給硬件，硬件接收指令后進行相應(yīng)的操作，如自動撥號、播放錄音等，硬件再將操作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過串口返回給系統(tǒng)軟件，進行解析處理[3]。

　　電力調(diào)度電話自動檢測系統(tǒng)在電力通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用系統(tǒng)如圖2所示。整個系統(tǒng)由變電站、調(diào)度中心和通信網(wǎng)絡(luò)組成，調(diào)度中心與變電站之間通過電力通信網(wǎng)絡(luò)連接，電力調(diào)度電話自動檢測系統(tǒng)放置在調(diào)度中心，通過電話線與電力通信設(shè)備相連。自動檢測系統(tǒng)周期運行，按一定頻率撥打各個調(diào)度電話，能夠盡早發(fā)現(xiàn)調(diào)度電話存在的缺陷并及時消除，避免由于人為因素造成損失[4]。

2 關(guān)鍵技術(shù)

　　2.1 通信的實現(xiàn)

　　系統(tǒng)利用comm.jar包實現(xiàn)串口RS-232通信，串口采用監(jiān)聽方式檢測數(shù)據(jù)，SerialPort的監(jiān)聽器繼承于SerialPortEventListener接口，當(dāng)有任何SerialPort事件發(fā)生時，將自動調(diào)用監(jiān)聽器中的serialEvent方法，一旦有數(shù)據(jù)返回，馬上進行處理[5]。

　　本系統(tǒng)采用交互方式為全雙工異步串行通信，通信速率為2 400 b/s。幀的每個字節(jié)由1位起始位、8位數(shù)據(jù)位和1位停止位組成。

　　一個完整的消息幀由幀起始、消息個數(shù)、消息類型、消息內(nèi)容和校驗和組成，消息幀格式如圖3所示。消息內(nèi)容可以是單字節(jié)也可以是多字節(jié)，有來電號碼、摘機、掛機、振鈴開始、振鈴?fù)Ｖ?、重?fù)芴柎a等。此外還有確認(rèn)幀、重發(fā)幀、復(fù)位幀和按鍵幀等單字節(jié)幀。系統(tǒng)運行時，在接收到一個正確的消息幀后，回復(fù)一個確認(rèn)幀以確認(rèn)消息發(fā)送成功；每一個消息幀的發(fā)送是連續(xù)的，當(dāng)收到一個字節(jié)后，在50 ms內(nèi)沒有收到下一個字節(jié)，則認(rèn)為本次傳輸失敗，接收方可以發(fā)重發(fā)幀請求重發(fā)，接收到重發(fā)幀時，不需要回復(fù)確認(rèn)幀，直接重新發(fā)送上一個消息幀即可；發(fā)送復(fù)位幀則可以進行系統(tǒng)復(fù)位。

　　在正常情況下消息幀的傳輸過程是：發(fā)送方向接收方發(fā)出一個完整的消息幀，接收方接收到消息幀經(jīng)校驗正確后，向發(fā)送方返回一個確認(rèn)幀，發(fā)送方在接收到確認(rèn)幀后，確認(rèn)消息發(fā)送成功，完成本次消息幀的傳輸；若100 ms內(nèi)沒有收到確認(rèn)幀，需重發(fā)消息幀，當(dāng)連續(xù)發(fā)送3次重發(fā)幀后仍未收到確認(rèn)幀，則停止發(fā)送消息幀同時提示用戶通信故障，并告知故障號。消息發(fā)送流程如圖4所示。

　　2.2 線路狀態(tài)檢測

　　系統(tǒng)設(shè)計需要實時顯示當(dāng)前線路狀態(tài)，主要通過檢測系統(tǒng)回鈴音實現(xiàn)?；剽徱舻入娫掃M程音是載波為450 Hz的信號，各種信號的不同只是調(diào)制的周期、占空比不同，所以通過檢測信號的占空比等數(shù)據(jù)就可以判斷信號類型。

　　在單個呼叫進程中，可能出現(xiàn)的狀態(tài)有故障、占線、無人接聽和系統(tǒng)摘機4種狀態(tài)，而4種狀態(tài)對應(yīng)的回鈴音類型分別為無回鈴音、忙音、有回鈴音和回鈴音中斷。4種狀態(tài)的波形如圖5所示。設(shè)計電路，通過檢測4種狀態(tài)的波形來確定當(dāng)前的線路狀態(tài)。

　　2.3 錄放音處理

　　在檢測線路狀態(tài)時，若檢測到系統(tǒng)摘機信號，則需要播放錄音，管理員通過話音判斷線路質(zhì)量。錄放音模塊就是實現(xiàn)這個功能，它可以進行10 s左右的語音錄制，并將話音信息存儲起來；在接到播放指令后，可以實現(xiàn)高質(zhì)量自然的語音播放。此外，它還具有循環(huán)播放、點動播放、單遍播放等功能。

　　錄音模塊硬件上選擇電平控制，高電平播放，低電平停止?？刂瓶梢詫崿F(xiàn)開始、暫停、停止、循環(huán)播放等。

　　錄音播放流程如圖6所示，錄音播放前控制狀態(tài)需要為低電平。

　　電源電壓為3~5 V，在錄放模式下，按住REC錄音鍵不放即開始錄音，RECLED燈會亮起，錄音在松開按鍵時停止，完成錄制。

　　2.4 呼叫進程控制

　　系統(tǒng)軟件流程大致如圖7所示，系統(tǒng)運行后，加載Excel文件，將電話號碼加載到數(shù)據(jù)庫中，方便軟件調(diào)用。選擇通信串口，并設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗位等參數(shù)。點擊開始，程序從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取電話號碼，并將電話號碼按照一定格式編碼。系統(tǒng)發(fā)送指令打開免提，調(diào)用編碼后的電話號碼進行撥號。撥號完成后，通過回鈴音判斷線路狀態(tài)，若故障，則要根據(jù)返回消息確定故障類型；若摘機，則要播放錄音，檢測線路質(zhì)量；若無人接聽或者占線，則等待下一次呼叫。判斷完成后，關(guān)閉免提，將每個號碼的狀態(tài)記錄在數(shù)據(jù)庫中，同時顯示在表格里。待操作完所有號碼后，程序結(jié)束，系統(tǒng)關(guān)閉，等待下一次運行。通過串口發(fā)送相應(yīng)指令，系統(tǒng)可以控制呼叫進程，在系統(tǒng)運行時實現(xiàn)開始、暫停、停止、免提開關(guān)、重播、閃斷、錄音播放等。

3 結(jié)論

　　本文提出了一種應(yīng)用于電力調(diào)度中自動檢測的技術(shù)，整個系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集、處理、傳輸、顯示、通信、存儲、查詢和顯示等功能。它周期性地采集目前調(diào)度電話的運行狀況，再配合使用語音識別，把調(diào)度電話的狀態(tài)實時記錄下來，以便相關(guān)人員及時查看，能夠盡早發(fā)現(xiàn)調(diào)度電話存在的缺陷，及時消除缺陷，從而有效地避免調(diào)度電話同時癱瘓的情況。整個系統(tǒng)具有高效、準(zhǔn)確、及時的特點，滿足調(diào)度電話自動檢測故障的需求。

　　參考文獻

　　[1] 曹洋.電力調(diào)度交換網(wǎng)組網(wǎng)研究[D].南昌：南昌大學(xué)電子與通信工程，2010.

　　[2] 戴峻峰.多功能電話監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].工業(yè)計量示例，2010，20（3）：21-23.

　　[3] 周海濤，高興鎖，江曉峰.基于java數(shù)據(jù)采集串口通訊的設(shè)計和實現(xiàn)[J].微計算機信息，2006，22（2-1）：141-142.

　　[4] 王亓昌，李正明.基于電話網(wǎng)的配電負(fù)荷綜合監(jiān)測信息管理系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)自動化，2001，25（19）：61-63.

　　[5] ECKEL B.Java編程思想（第4版）[M].陳昊鵬，譯.北京：機械工業(yè)出版社，2007.