基于遠程網絡的分布式通信電源控制系統設計

林莉蕓

（信陽職業技術學院 數學與計算機科學學院，河南 信陽 464000）

0 引 言

分布式通信電源作為通信網絡中的關鍵設施，是保證通信網絡能夠安全高效運行的重要依據[1]。分布式通信電源一旦出現故障，就會引發整個通信網絡癱瘓[2]。因此，控制分布式通信電源是確保分布式通信電源能夠正常運行的主要手段[3]。在以往分布式通信電源控制系統的設計中，分布式通信電源的控制只能在特定范圍中進行，存在控制效率低的問題。而遠程網絡能夠將遠程控制終端電路與系統服務器相連，通過傳輸以太網信號遠程控制系統。

1 分布式通信電源控制系統硬件部分

1.1 以太網

本文基于遠程網絡設計以太網，為分布式通信電源控制的數據傳輸提供硬件環境，使分布式通信電源控制數據的超遠距離傳輸成為可能。采用雙絞線連接遠程電源終端與交換機，通過級聯的方式擴展網絡規模，采用點到點的光纖鏈路方式連接所有硬件電纜，形成星型結構，設計RTW24899E以太網串口轉換模塊將數據信號轉化為分布式通信電源控制開關信號，構造完整的系統硬件載體環境。

1.2 遠程電源終端

以遠程電源終端為分布式通信電源控制系統的核心硬件，內置核心控制板。遠程電源終端主要包括核心控制板、CPU、傳感器、網線以及顯卡等。在選擇核心控制板的型號時，應考慮功能需要、接口處資源、輸入網口和輸出網口的尺寸大小以及功率消耗等相關因素。針對上述要求，本文將型號為TRW2342100Q的核心控制板引入到遠程電源終端設計中。

TRW2342100Q核心控制板可以使遠程電源終端的各項性能達到最佳，并且在一定程度上節省系統匯總硬件的運行時間，提高系統運行效率。TRW2342100Q核心控制板可以控制多個電路的通斷并調節分布式通信電源開關的速度，因此具有更高的控制效率[4]。遠程電源終端主要用于為分布式通信電源控制提供驅動，其主要電路是由金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）和高速光耦共同構成，驅動形式為脈沖寬度調制驅動，從而使分布式通信電源控制系統獲得自由的分布式通信電源開關調速。高速光耦作用是將TRW2342100Q核心控制板中發出的控制信號轉換為控制當量，控制分布式通信電源。

1.3 顯示器

顯示器作為分布式通信電源控制系統運行結果的展示界面，可以顯示遠程電源終端采集到的分布式通信電源控制數據。本文選用顯示器的型號為CFR2548，通過串口通信能夠直接獲得分布式通信電源控制數據，另外顯示器的硬件環境配置包括2 Mb/s PC端各類型瀏覽器和移動端各類型瀏覽器。

2 分布式通信電源控制系統軟件部分

2.1 采集分布式通信電源控制數據

遠程網絡中利用IEEE802.1B生成樹協議，采集每一個端口中的分布式通信電源控制數據信息，自動化采集控制數據。考慮到遠程網絡具備不穩定的特性，會采集到一些無效的數據樣本。因此，為了避免系統出現無效控制，本文通過遠程網絡中的RS232或USB接口采集控制數據，并將數據采集速率控制在1.0～110.5 kb/s。此外，采用遠程網絡中的虛擬專網技術對分布式通信電源控制命令進行數字簽名。通過過濾數據中的無效控制數據，將有效數據保存在數據庫中，實現控制數據的自動采集。

2.2 基于遠程網絡建立控制數據高級通信協議

通過將遠程網絡應用在控制數據傳輸過程中，實現控制數據傳輸的智能化調頻。利用遠程網絡將實時采集的分布式通信電源控制數據發送至前端顯示區域，既能夠保證系統的穩定運行，又能夠通過高級通信協議中的調頻通信模塊有效控制分布式通信電源。測試分布式通信電源運行中的電流和電壓，根據具體變化情況，判斷分布式通信電源實時數據采集信號是否出現波動。當采集數據信號幅度出現波動時，調整變頻參數，在線控制分布式通信電源。波動較大時，必須在遠程網絡中引進虛擬局域網VLAN，根據系統的通信路徑控制分布式通信電源數據采集信號。

2.3 計算分布式通信電源控制頻率

根據傳輸得到的分布式通信電源控制數據計算分布式通信電源控制當量。計算時，首先給遠程電源終端一個已知的數值，其次利用該數值，自動給出分布式通信電源一個原始恒定的運行速度，最后待分布式通信電源運行一段時間后，通過改變這一定值，計算相關當量控制分布式通信電源開關的頻率。設分布式通信電源控制頻率為W，可得以下公式：

式中，K是遠程電源終端在實際運行過程中的比例系數；x是系統自動采樣次數，為實數；f(x)是系統第x次自動采樣時與實際定量之間的偏差；j是控制誤差比例系數。利用式（1）可以計算出分布式通信電源控制頻率，為控制分布式通信電源提供數據支持。

2.4 控制分布式通信電源

得到分布式通信電源控制頻率后，利用計算機接口控制分布式通信電源。通過映射出兩個4位8進制數，獲得在每個控制點位上的控制數據，再利用特定的變量數據映射分布式通信電源控制數據，形成區域性的映射。通過C++面向對象的編程思想將分布式通信電源控制數據轉換為具體的參數控制，用戶只需事先將規定的分布式通信電源控制限制輸入到系統中，系統即可自動檢測是否改變控制參數。最后利用計算機的端口狀態存儲控制數據及控制信息，并將其輸入到相應的映射區域中。通過分析區域映射中對應的控制語義和詞義得出正確的控制結果，實現基于遠程網絡的分布式通信電源控制。

3 實例分析

3.1 實驗準備

本次實驗選擇100個型號相同的分布式通信電源作為實驗對象，電壓輸入范圍為100～286 V AC，輸出電壓為110 V，輸出功率為150 W，短時功率最高可達100 W。本次實驗將控制波特率作為實驗測試指標，控制波特率越高證明該控制系統的控制效率越高。本文控制分布式通信電源系統通過MODBUS軟件采集一組控制波特率，設置為實驗組，傳統控制分布式通信電源系統通過MODBUS軟件采集一組控制波特率，設置為對照組。此外，在此次實驗中，將實驗時間設置為10 h。

3.2 實驗結論

根據上述設計的實驗步驟采集實驗數據，將兩組系統得出的控制波特率整理為對比表格，如表1所示。

表1 控制波特率對比表

通過表2可知，在相同的測試時間中，本文設計的控制系統的控制波特率明顯高于對照組，對分布式通信電源的控制效率更高，可以證明所設計的控制系統在實際應用中具備更高的控制效率，有理由投入現實使用。

4 結 論

通過實例分析證明，遠程網絡在分布式通信電源控制系統應用中具有明顯優勢。控制波特率的高低是保證分布式通信電源控制系統控制效率的主要衡量標準，而針對分布式通信電源控制系統進行基于遠程網絡的優化設計可以大幅度提高控制波特率。因此，在日后的研究中，堅持以遠程網絡為核心，提高分布式通信電源控制系統的綜合性能，促進分布式通信電源控制系統的優化設計能夠有更好的發展。