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(shí),，都要保證調(diào)度電話暢通,。在這種情況下，設(shè)計(jì)了一套電力調(diào)度電話自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng),，它可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號(hào),、話音播放、話音記錄,、撥號(hào)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(yùn)行狀況，再配合使用語音識(shí)別,，能夠盡早發(fā)現(xiàn)調(diào)度電話存在的缺陷,，及時(shí)消缺，從而有效地避免調(diào)度電話同時(shí)癱瘓的情況,，提高了通信運(yùn)行維護(hù)能力,，節(jié)省人力投入。

　　關(guān)鍵詞： 單片機(jī),；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(shí)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(gè)變電站都會(huì)開通兩路或兩路以上的獨(dú)立調(diào)度電話通道,。在使用過程中，由于個(gè)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(duì)于操作不多的站點(diǎn)，這就使得其余路電話長(zhǎng)時(shí)間處于閑置的狀態(tài),。如果兩路電話中,，有一路因?yàn)殚L(zhǎng)期閑置出現(xiàn)故障并且沒有及時(shí)處理，此時(shí)另外一路再出現(xiàn)故障時(shí),，將會(huì)造成整個(gè)站點(diǎn)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(jì)了一套電力調(diào)度電話自動(dòng)檢測(cè)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?kù)的調(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(shí)癱瘓的情況,，有力保障調(diào)度電話線路暢通,。

1 檢測(cè)系統(tǒng)組成

　　電力調(diào)度電話自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)包括檢測(cè)系統(tǒng)硬件和自動(dòng)撥號(hào)控制軟件兩部分。檢測(cè)系統(tǒng)硬件由摘掛機(jī)檢測(cè)模塊,、DTMF編解碼模塊,、錄放音模塊、呼叫進(jìn)程檢測(cè)模塊,、核心處理模塊和串口通信模塊組成,；自動(dòng)撥號(hào)控制軟件由串口通信模塊、撥號(hào)管理模塊,、撥號(hào)進(jìn)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(kù)模塊組成,。

　　檢測(cè)系統(tǒng)通過硬件電路完成對(duì)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，使用軟件完成對(duì)硬件電路的控制和對(duì)數(shù)據(jù)的處理,。設(shè)置好撥號(hào)周期與串口參數(shù)后,，調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中電話號(hào)碼進(jìn)行自動(dòng)撥號(hào)，若撥通,，播放錄音,，檢測(cè)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(shí)現(xiàn)對(duì)硬件電路的控制,，如控制系統(tǒng)進(jìn)程,、開始,、暫停、播放錄音等,；還實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理,，如編輯電話號(hào)碼、記錄線路狀態(tài),、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等,。圖1是電力調(diào)度電話自動(dòng)檢測(cè)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(hào)編碼是將按鍵或數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化成雙音信號(hào)，DTMF信號(hào)解碼是檢測(cè)雙音信號(hào)中的信息,。系統(tǒng)使用DTMF編解碼模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換,。

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

　　（3）安全模塊,。該模塊用于驗(yàn)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(jìn)入,，保證系統(tǒng)安全。同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)備份,，在發(fā)生意外停機(jī)或數(shù)據(jù)丟失時(shí),，及時(shí)恢復(fù)數(shù)據(jù)。

　?。?）數(shù)據(jù)庫(kù)模塊,。數(shù)據(jù)庫(kù)采用MySQL設(shè)計(jì)，主要用于存儲(chǔ)各個(gè)變電站調(diào)度電話的號(hào)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(shí)現(xiàn)文件導(dǎo)入,、號(hào)碼編輯等功能,；與狀態(tài)記錄模塊配合，可以對(duì)當(dāng)前線路狀態(tài)進(jìn)行記錄,。

　?。?）串口模塊,。串口模塊主要完成控制軟件和檢測(cè)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(jìn)行相應(yīng)的操作，如自動(dòng)撥號(hào),、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(jìn)行解析處理[3],。

　　電力調(diào)度電話自動(dòng)檢測(cè)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(gè)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(dòng)檢測(cè)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(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)周期運(yùn)行，按一定頻率撥打各個(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)利用comm.jar包實(shí)現(xiàn)串口RS-232通信,，串口采用監(jiān)聽方式檢測(cè)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(shí),，將自動(dòng)調(diào)用監(jiān)聽器中的serialEvent方法,，一旦有數(shù)據(jù)返回，馬上進(jìn)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(gè)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(gè)完整的消息幀由幀起始、消息個(gè)數(shù),、消息類型,、消息內(nèi)容和校驗(yàn)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(hào)碼、摘機(jī),、掛機(jī),、振鈴開始,、振鈴?fù)Ｖ埂⒅負(fù)芴?hào)碼等,。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(yùn)行時(shí),，在接收到一個(gè)正確的消息幀后，回復(fù)一個(gè)確認(rèn)幀以確認(rèn)消息發(fā)送成功,；每一個(gè)消息幀的發(fā)送是連續(xù)的,，當(dāng)收到一個(gè)字節(jié)后，在50 ms內(nèi)沒有收到下一個(gè)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(qǐng)求重發(fā)，接收到重發(fā)幀時(shí),，不需要回復(fù)確認(rèn)幀,，直接重新發(fā)送上一個(gè)消息幀即可；發(fā)送復(fù)位幀則可以進(jìn)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(gè)完整的消息幀,，接收方接收到消息幀經(jīng)校驗(yàn)正確后，向發(fā)送方返回一個(gè)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(shí)提示用戶通信故障,，并告知故障號(hào)。消息發(fā)送流程如圖4所示,。

　　2.2 線路狀態(tài)檢測(cè)

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

　　在單個(gè)呼叫進(jìn)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(jī)4種狀態(tài),，而4種狀態(tài)對(duì)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(jì)電路,，通過檢測(cè)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(cè)線路狀態(tài)時(shí)，若檢測(cè)到系統(tǒng)摘機(jī)信號(hào),，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(shí)現(xiàn)這個(gè)功能,，它可以進(jìn)行10 s左右的語音錄制，并將話音信息存儲(chǔ)起來,；在接到播放指令后,，可以實(shí)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(diǎn)動(dòng)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?shí)現(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(huì)亮起，錄音在松開按鍵時(shí)停止,，完成錄制,。

　　2.4 呼叫進(jìn)程控制

　　系統(tǒng)軟件流程大致如圖7所示，系統(tǒng)運(yùn)行后，加載Excel文件,，將電話號(hào)碼加載到數(shù)據(jù)庫(kù)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(yàn)位等參數(shù),。點(diǎn)擊開始，程序從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取電話號(hào)碼,，并將電話號(hào)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(hào)碼進(jìn)行撥號(hào),。撥號(hào)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(jī)，則要播放錄音,，檢測(cè)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(gè)號(hào)碼的狀態(tài)記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中,，同時(shí)顯示在表格里,。待操作完所有號(hào)碼后，程序結(jié)束,，系統(tǒng)關(guān)閉,，等待下一次運(yùn)行。通過串口發(fā)送相應(yīng)指令,，系統(tǒng)可以控制呼叫進(jìn)程,，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)實(shí)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(dòng)檢測(cè)的技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集,、處理,、傳輸、顯示,、通信,、存儲(chǔ)、查詢和顯示等功能,。它周期性地采集目前調(diào)度電話的運(yùn)行狀況,，再配合使用語音識(shí)別，把調(diào)度電話的狀態(tài)實(shí)時(shí)記錄下來,，以便相關(guān)人員及時(shí)查看,，能夠盡早發(fā)現(xiàn)調(diào)度電話存在的缺陷，及時(shí)消除缺陷,，從而有效地避免調(diào)度電話同時(shí)癱瘓的情況,。整個(gè)系統(tǒng)具有高效、準(zhǔn)確,、及時(shí)的特點(diǎn),，滿足調(diào)度電話自動(dòng)檢測(cè)故障的需求。

　　參考文獻(xiàn)

　　[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(shí)現(xiàn)[J].工業(yè)計(jì)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(jì)和實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)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(cè)信息管理系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)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(jī)械工業(yè)出版社,，2007.