机房监控系统中通信管理机的设计

    通信管理机作为监控系统中通信网络与监测设备之间的枢纽设备，已经成为机房监控系统安全经济运行的必要技术手段。目前，通信管理机在变电站、集控站、石油化工、轨道交通等领域被广泛使用并且多种多样，但要设计出真正适合机房监控系统的通信管理机，需要结合机房的实际情况，对机房环境进行综合的勘察和研究之后，开发研制拥有硬件平台和软件配置的网络型通信管理单元。机房监控系统的通信管理机的设计，包含了通信管理的硬件配置、软件设计等任务，必须在国家相关标准和规定下，进行严格的规划、安装、调试，方能进入正式运行阶段，保证整个监控系统的安全稳定运行。

    1 通信管理机主要功能

    通信管理机是具有强大通信管理功能的通信装置，主要功能包含了处理上、下行信息，按照不同协议进行通信管理、数据转发、网关、转换、处理等。按照需要可以行程分布网络、分层级联、双以太网等多种通信处理方案，本文所谈及的通信管理机，是机房监控系统中的重要组成部分。整个机房监控系统就是由通信管理会、控制器、服务器三部分组成。通信管理机的主要功能包括：

    1）管理器和控制器，在没有服务器的情况下，依然能够根据用户的需求，处理控制器的任务。当控制器发生数据下达任务时，通信管理机对这些任务按照优先等级进行采集。主要分为长、短两个数据的采集方式。通过这两种采集将频繁的数据进行收集和整理，采集的频率是定时的，有利于控制器数据采集的效率。

    2）对服务器下达的任务、配置信息进行采集。服务器下达的任务嵌入式计算机信息任务主要包括：修改用户对定时采集时间的要求、修改用户对通信管理管理下的控制器的信息的要求、修改用户对计算机系统参数的要求。

    3）修改服务器、控制器的系统升级、改变前的初始化参数。如计算机系统时间、串口通信数据传输格式等，同时为扩展功能的使用配置陷入式计算机电话号码[1]。

    4）通过服务器下达给控制器配置信息，实现服务器对机房的授权与管理，包括：对制定的门禁进行授权，允许控制器对其进行校时、配置，下达指令给控制器，管理控制器其他的信息配置，例如控制器的报警、电源、湿度、温度等信息与配置，配置不同环境信息下的不同控制器，以满足机房监控系统中的环境需要。

    5）在机房监控系统正常运行的前提下，用户终端需要对特定门的出入等需要进行读取或者供其他需要，这要求通信管理机必须马上做出反应，将服务器、控制器发来的要求进行及时的采集，并上传到指定控制器中。

    6）在机房监控系统进入特殊状况或者遇到重要的场景状态下，通信及需要对重要地点的门进行监控和管理，这要求在设计上要充分考虑到，不仅是要进行普通的数据采集和上传，还要设计出通信机的授权和修改功能。

    7）通信管理机的报警功能在监控系统中是必不可少的，如在通信超时要报警，通信故障时要报警，控制器发生故障时要报警，配电系统发生故障时要报警、环境系统发生故障时要报警，门禁系统发生故障时要报警等等。

    2 通信管理机的软、硬件配置

    1）通信管理的硬件配置主要包括：带有COM1和COM2窗口的嵌入式计算机操作系统、TurboPasal编辑平台、电子磁盘和调制解调器、控制机与服务器的通信；可编程定时器和中断控制器等。

    2）通信管理及的软件设计可以按照模块来进行分析。首先是调制解调器控制模块，这部分又称为Modem模块，该模块下有一些具体的信息需要处理，包括要向用户说明用途的通信口、波特率、数据位、奇偶校验位、电话号码等，以上数据统一放置在Mmodem SetType中，在保存中断矢量地址后，使用专用芯片进行通讯，然后设置调制解调器，实现计算机与调制解调器的通信，采用Asylnt地址进行装入过程后，按照RS232标准进行串口通信。其次在定时器的设计中，使用的芯片包含了三个通道，一个是专门用来刷新RAM的，一个是用来让扬声器正常工作的，一个是专门产生BIOS中断的。前两个芯片是专用于各自的功能而不能发挥其他功能的，而第三个在产生中断频率的同时，还要对时间进行不同的定时，要实现多个不同时间的定时就要采用置标志位的方法。需要注意的是要将脉冲调用定时器来进行中断，在中断返回与普通过程返回的对比中，不能缺省PUSHF指令，同时还要调用原中断处理程序，从堆栈中弹出FLAG标志。第三，上位机任务模块的设计需要注意以下三个方面的问题，一是上位机下达任务的等级是处在优先的位置上的，应该在最高时得到响应。二是在串口接收到完整数据后，上位机的任务产生按照循环队列的方式，将任务放在队列的尾部。三是检查串口的上位机数据时要进行循环检查，尤其要注意数据队列是否为空。

    在对上位机下达任务进行响应设计时，要将主程序的循环体安排在过程的设计中，具体的设计步骤为：

    检查上位机任务队列是否为空，以决定是否进行退出过程。按照下述步骤进行设置，

    检查随机抽取的任务，并读取改任务对应的任务文件

    将任务文件中的命令控制字进行读取并加以解释。

    对读取解释后的命令以及数据进行处理后，再返回到步骤一[2]。

    3）报警任务模块的设计采用的方法为：将报警任务的队列进行循环队列控制，在子程序模块的应用过程中，将其优先级定于数据定时采集任务中仅次于上位机下达给通信管理及的任务的位置。对于报警任务的设计要求注意以下三个方面：一是设备间的通信超时报警、二是通信故障报警、三是常规报警。对于控制器的故障报警要注意区分常规报警和突发报警。如果是突发报警，设计时要注意将突发报警设计为无需通过通信管理机直接上传的处理方法，这是为了缩短应急事件，达到对突发故障进行快速处理的目的。 　　通信管理及对报警任务的设计形式类似于上位机的任务设计流程，也要注意放在主程序的循环中进行，主要步骤包括：

    检查报警任务队列数据是否为空，如果是空则退出。

    根据从报警队列中随机抽取的任务，上传任务号至制定控制器。

    在本机显示报警信息后，将上传的任务号返回到步骤一。

    4）定时数据采集任务模块的设计区别于前面所述的设计步骤形式，采用顺序的存储任务结构。具有兼顾其他任务类型的特点，对定时任务可以满足要求。其采集任务的设计步骤为：

    将数据进行采集、存盘、上传。这是为了对上位机传来的任务进行等级分配二设计的，对登记优先的任务进行队列排列，优先上传。这是按照长、短安排来进行队列任务的排列，按照承兑出现的规律进行安排。当队列不空时，跳出定时任务队列，进行主函数循环，当队列执行空时，加载定时数据进行任务采集。

    对任务数据进行定时采集的方式可以设计为数组方式。任务号选择相邻的两个作为一对，如果任务号为偶数，则将对应的任务进行上传，如果任务号为单数，则对任务进行采集和存盘。当这一对任务号执行完毕后，回到数组头，表示任务一次性加载全部完成。

    5）通信管理的软件设计流程为总体上可以概括为如下：

    对COM1、COM2 进行初始化后，开启定时器，加载DOS配置信息，加载短定时任务队列和长定时任务队列，根据任务新旧来进行判断，如果有新任务，则形成一个上位机任务，在任务队列中加入新任务并响应新任务；如果有报警任务发生，则相应报警任务；短定时任务论述大于0时，相应短定时任务，并判断短定时任务队列是否为空。在加载短定时任务队列时，将短定时任务轮数减1；长定时任务论数如果大于0时，则相应一个长定时任务，判断长定时任务队列是否为空，如果为空时将任务论述减1[3]。

    3 对机房监控系统通信管理机设计的仿真测试及效果

    为了能更好地将机房监控系统的通信机管理设计加以完善，我们通过一套机房监控系统的模拟方案的设定来进行了测试。对通信管理的性能、运行、设计等进行了检测，发现问题及时优化并完善。

    1）在模拟系统中使用了两台计算机来分别模拟上位机和下位机，服务器选用的是win2000操作系统，控制器任选操作系统。

    2）对设计好的通信管理机的实际联机部分和设计计划的具体运行等进行了测试，包括其基本功能以及功能扩展部分，实验结果与预期的设计目标基本相符。

    这个测试最终的结果未必能够完全证明通信管理机在机房监控系统中的正确性与合理性，但是能够证明通信管理的基本功能通过设计是完全可以实现并且保持良好运行的。而且在仿真模拟测试中我们得到了非常有价值的参数，并且在出现的问题与采取的整改措施中，我们也得到了很多宝贵的经验。对今后在通信管理机功能的改进、技术的扩展、版本的升级、方案的优化等方面都具有非常重要的意义[4]。

    4 结语

    本文所论述的通信管理机设计经过模拟测试，能很好地与监控主机进行实时数据传输，表明该设计能满足变监控系统快速数据处理和网络通信的要求，并能够作为整个机房监控系统的一个重要组成部分，实现任务管理、计算机通信、远程控制等许多功能，成为机房监控系统的得力助手。试验证明，通信管理机的设计虽然任务复杂，但只要基于计算机的串口通信和嵌入式计算机的一些简单控制来逐步实现，是可以达到思路清晰、容易实现的目标的。