一种基于MoDEM的计算机远程监控系统

摘要：介绍一种通过公共电话交换网(PSTN)连接，用于供电系统的计算机远程监控系统。该系统由上位计算机、调制解调器、程控交换机和下位单片机系统组成。系统按分布式结构设计，可实现对多个太阳能供电站点的实时监控，应用于程控交换基站、无线通信基站供电系统的监控。结果证明系统具有操作方便、工作可靠、成本低廉等特点。
关键词：远程监控：计算机：调制解调器：单片机；公共电话交换网

1 引言
    在偏远地区，利用输配电系统供电还很困难，而利用太阳能供电却很方便。采用太阳能供电，不仅解决了群众的照明、电视、电话无供电电源的问题，同时也在国防、环保、农林牧业等方面得到广泛应用。随着太阳能电源在偏远地区的普及，太阳能供电系统日常维护的困难也日益凸现出来。由于偏远地区一般都是戈壁沙滩、崇山峻岭、人迹罕见之处，如果靠人工维护，需要专人常年奔波于各太阳能供电站点之间，人力、财力的消耗很大。而且有的地方一旦大雪封山，人根本无法到达。因此，如何能及时了解太阳能供电系统的工作状况，进行必要的控制就成了急需解决的问题。针对这一情况，研制开发出一种用于太阳能供电系统的计算机远程监控系统。

2 系统总体构成
    系统采用分布式结构设计。由一个上位机(计算机)和多个分布在不同位置的下位机(单片机系统)构成。下位单片机系统对监控对象进行实时检测和控制，并将检测信息传送给上位计算机；上位计算机可观察到各个监控点的信息，并将控制信号传给需要控制的单元。由于各个下位机的工作地点分布较远，不能采用高速局域网的通信方式，而只能利用PSTN(公共电话交换网)通过调制解调器来完成数据通信。系统总体框图如图1所示。

3 上位机软件设计
    系统提供一个实现单片机系统智能远程控制的操作平台，具有完善的管理模式，不仅可以使现场设备得到及时有效的控制，并且还可以存储和记录现场的数据，方便操作人员掌控。整个软件系统分为：①通信模块；②历史记录和存储模块；③显示和报警模块(包括历史记录和当前数据的显示)；④报表和打印模块。程序结构框图如图2所示。

    上位机采用VC++6．0编程，包含用户界面、通信、数据处理、显示、文件管理等功能。程序第一次启动时会提示用户输入密码，此时的密码为空．直接单击确定按钮就可运行程序。程序启动后首先单击配置菜单下的设置端口选项，会弹出对话框，选择与调制解调器相连的端口，如果设置正确可看到调制解调器上的TR灯亮，表明程序与调制解调器正确连接，可进行通讯。通讯的方式有两种，单机和多机，单机工作方式只与一台下位机通讯，通讯完自动摘机；多机工作方式表示上位机与多台下位机通 讯工作，所以在进行多机工作时要事先设置所要通讯的下位机的地址即电话号码。在配置菜单下设置电话号码选项中具体设置。设定完多机工作方式后，就可单击多机控制菜单项，这时程序进入多机工作状态，如果要停止多机工作则单击同菜单下的停止多机工作，大概0．5 min后多机工作停止，但这时有可能最后一次通讯还未结束，等这次工作结束后再进行其他工作。

4 下位机硬件设计
    下位机是现场完成供电系统监控的核心，具有采集现场数据、计算、数据通信和控制等功能。所采集的数据包括：交流电压、输出电压、蓄电池电压、充电电流、负载电流、机内温度等。另外对输出直流电压、负载电流、交流电压还提供超程报警功能。所采集数据可以储存以备日后调用。下位机硬件设计采用51系列单片机实现。硬件电路主要包括：①单片机主电路，CPu采用89C51；②A／D转换电路，采用ADC0809，8位A／D转换器。③复位、看门狗电路，采用MAX705器件；④单片机串行通信电路，采用MAX232完成与MODEM通信连接；⑤开关机控制电路，由89C51的P2．0完成输出控制。

5 下位机软件设计
    下位机软件主要包括：①初始化程序：设置堆栈、标志寄存器、串口、定时器、以及modem初始化等；②数据通信和开关机控制程序；③现场数据采集与发送程序。下位机软件流程图如图3所示。

6 系统可靠性设计
    在设计中考虑到系统的抗干扰和通信数据传输的可靠性。采用以下技术：
6．1 硬件抗干扰技术
    根据抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能等抗干扰设计的基本原则，设计采取如下措施；

    (1)抑制干扰源需尽可能减小干扰源的du／dt，di／dt。减小干扰源的du／dt主要通过在干扰源两端并联电容实现；减小干扰源的di／dt则通过在干扰源回路串联电感或电阻及增加续流二极管实现。
    (2)切断干扰传播路径 布线时尽量减少回路环面积，以降低感应噪声。布线时，电源线和地线要尽量粗。除减小压降外，更重要的是降低耦合噪声。对于单片机闲置的I／O端口，不要悬空，要接地或接电源。其他IC的闲置端在不改变系统逻辑时接地或接电源。对单片机使用电源监控及看门狗电路，大幅度提高整个电路的抗干扰性能。
    (3)提高敏感器件的抗干扰性能从敏感器件考虑。尽量减少对干扰噪声的拾取及从不正常状态尽快恢复的方法。
6．2 软件抗干扰技术
    设计中采用软件抗干扰技术：①多用查询代替中断，把中断源减到最少，中断信号连线不大于0．1 m，防止误触发、感应触发；②A／D转换采用数字滤波；③MCS-51单片机空单元写上00H，最后放跳转指令到ORG 0000H；因干扰程序走飞，可能抓回去；④开机自检、自诊断，RAM中重要内容分区存放，经常进行比较检查；⑤加看门狗，软件走飞可从头开始；⑥通信进行C2RC校验。

7 结语
    通过实际应用，该系统工作可靠，特别在环境十分恶劣的情况下也能够满足使用要求。由于采用基于公共电话网的通信方式，所以基本不受距离的限制，可以联接到遥远的偏僻地区。系统界面友好，操作方便，自动化程度高。使用后给用户节省了大量人力物力，受到使用单位的好评。