地震臺(tái)站手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)

安凱杰 郭寶仁 薛錦明

摘? 要：地震臺(tái)站監(jiān)測對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)安全來說極其重要，我國地震臺(tái)站分布較為分散，站點(diǎn)工作人員少，無法及時(shí)地對(duì)地震臺(tái)站出現(xiàn)的問題進(jìn)行解決，影響地震臺(tái)站的正常運(yùn)行。對(duì)此，為了加快地震臺(tái)站自動(dòng)化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)無人值守工作而出現(xiàn)一種基于手機(jī)平臺(tái)上的地震臺(tái)站電源監(jiān)控系統(tǒng)，該文將對(duì)其進(jìn)行簡要探討論述。

關(guān)鍵詞：地震臺(tái)站? 手機(jī)平臺(tái)? 電源? 監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：P315 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）01（a）-0021-02

無人值守的地震臺(tái)站一般不設(shè)置預(yù)警裝置，只通過有線網(wǎng)絡(luò)對(duì)臺(tái)站的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)觀看，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)解決地震臺(tái)站運(yùn)行出現(xiàn)的故障，在遇到雷雨天氣時(shí)無法及時(shí)關(guān)閉電源，致使供電設(shè)備遭受雷擊而導(dǎo)致斷電，有效解決因儀器死機(jī)等故障造成的觀測數(shù)據(jù)缺記情況，提高儀器維護(hù)人員的工作效率，減少維護(hù)成本。

基于此而設(shè)計(jì)研發(fā)了地震臺(tái)站的手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)。

1? 地震臺(tái)站手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)的概述

1.1 地震臺(tái)站手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

地震臺(tái)站手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用能在電源出現(xiàn)異常時(shí)，第一時(shí)間報(bào)警，并以手機(jī)短信的形式通知相關(guān)臺(tái)站的維護(hù)人員，有效控制會(huì)對(duì)地震臺(tái)站正常運(yùn)行造成影響的因素。同時(shí)，臺(tái)站維護(hù)人員還可以通過手機(jī)平臺(tái)客戶端完成地震臺(tái)站設(shè)備電源的開關(guān)以及周圍環(huán)境的監(jiān)測工作，對(duì)地震臺(tái)站運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)其進(jìn)行有效的管理和維護(hù)，保證地震臺(tái)站運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。

1.2 地震臺(tái)站手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)工作原理

地震臺(tái)站手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行最主要的部分就是單片機(jī)部分、工控機(jī)部分、交流接觸器部分，以及接收發(fā)信息的短信模塊。在系統(tǒng)中，單片機(jī)和短信模塊的分別同工控機(jī)的兩個(gè)串口進(jìn)行相連，單片機(jī)能隨時(shí)對(duì)地震臺(tái)站內(nèi)的交流電進(jìn)行采樣和監(jiān)視，并通過交流接觸器對(duì)交流電的輸入進(jìn)行控制，由此完成控制地震臺(tái)站總電源輸出的目的。同時(shí)，地震臺(tái)站通過系統(tǒng)的短信模塊將臺(tái)站供電情況、設(shè)備情況反映給相關(guān)維護(hù)人員，并接收其發(fā)出的短信息，對(duì)短信息做出判斷分析，響應(yīng)短信息做出對(duì)應(yīng)動(dòng)作。

2? 地震臺(tái)站手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)的硬件組成

2.1 系統(tǒng)的電源部分和短信模塊

地震臺(tái)站手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過對(duì)臺(tái)站電流量輸入的監(jiān)控以及對(duì)臺(tái)站設(shè)備電源開關(guān)的控制來保護(hù)地震臺(tái)站穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)的電源部分和短信模塊是其中的主要構(gòu)成部分。一般地震臺(tái)站手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)的電源都選用SCP-50-12作為標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)電源，電源部分要具有交直流瞬間切換的功能，可以滿足地震臺(tái)站的供電需求。系統(tǒng)一般選用SIM900A作為短信模塊，用以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)短信的收發(fā)、查詢等。

2.2 系統(tǒng)的單片機(jī)部分

單片機(jī)因其特點(diǎn)而在各領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，同時(shí)，它也是地震臺(tái)站手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)中不可缺少的硬件部分。單片機(jī)在系統(tǒng)中的主要作用就是控制地震臺(tái)站的交流電壓、臺(tái)站儀器供電電壓，并通過串口和連接的工控機(jī)進(jìn)行信號(hào)傳送和指令解讀工作，根據(jù)工控機(jī)所發(fā)出的指令使用交流接觸器完成交流電壓控制。單片機(jī)內(nèi)擁有許多電路，如時(shí)鐘電路、驅(qū)動(dòng)電路、繼電器等，在單片機(jī)安裝組成過程中一定要十分注意。

2.3 系統(tǒng)的工控機(jī)部分

地震臺(tái)站手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)的工控機(jī)同單片機(jī)串口相連，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信號(hào)接收和指令發(fā)送，基本上地震臺(tái)站手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)的工控機(jī)選用PCM-3587控制模塊，其尺寸緊湊、能耗低、展示輸出高，滿足系統(tǒng)硬件設(shè)施要求。

2.4 系統(tǒng)的交流接觸器部分

此外，交流接觸器部分也是地震臺(tái)站手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)的重要硬件組成部分之一，交流接觸器在系統(tǒng)中的作用主要是為了控制地震臺(tái)站的交流電壓，達(dá)到臺(tái)站電源控制的目的。根據(jù)地震臺(tái)站的實(shí)際情況，系統(tǒng)交流接觸器基本上都是選用進(jìn)口的西門子SIEMENS交流接觸器，此交流接觸器內(nèi)還設(shè)有兩個(gè)常開的觸點(diǎn)以及兩個(gè)常閉的觸點(diǎn)，地震臺(tái)站交流電路的遠(yuǎn)距開關(guān)閉合就是通過兩個(gè)常閉觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的，以上的硬件組成部分均是地震臺(tái)站手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)有效運(yùn)行的關(guān)鍵。

3? 地震臺(tái)站手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)通信模塊的設(shè)計(jì)

通信模塊能為地震臺(tái)站手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)建立起一個(gè)無線通道，讓短信內(nèi)容得以在地震臺(tái)站系統(tǒng)設(shè)備和手機(jī)平臺(tái)客戶端之間進(jìn)行接收傳送。通信模塊的軟件設(shè)計(jì)最主要考慮的就是如何處理解析由其他串口傳輸而來的AT命令。為了實(shí)現(xiàn)通信模塊短信息、語音、數(shù)據(jù)等內(nèi)容的傳輸，在設(shè)計(jì)通信模塊系統(tǒng)時(shí)需要將單片機(jī)的串口與通信串口進(jìn)行直接連接。當(dāng)AT命令以短信的形式傳輸?shù)绞謾C(jī)平臺(tái)客戶端時(shí)，通信模塊可以對(duì)短信進(jìn)行解析處理，并再以AT指令的形式傳輸給單片機(jī)，從而對(duì)繼電器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)電源控制目的。

3.2 系統(tǒng)單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)主要采用C語言進(jìn)行編程，通過編輯器被固化在芯片當(dāng)中，當(dāng)芯片上電之后就能自動(dòng)運(yùn)行。單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)主要是串口初始化后，通過大循環(huán)體所采集到的數(shù)字量，數(shù)字量采集完畢后，單片機(jī)需要通過串口對(duì)工控機(jī)進(jìn)行發(fā)送，此時(shí)則需要進(jìn)行串口的初始化，以串口中斷的方式打開串口接收標(biāo)志位，實(shí)現(xiàn)數(shù)字量發(fā)送，輸入采集的數(shù)字函數(shù)。串口數(shù)字量輸送完畢后就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行串口入口函數(shù)中斷，并將標(biāo)志位清零，對(duì)接受的數(shù)字量進(jìn)行變量對(duì)應(yīng)，再通過對(duì)比對(duì)變量對(duì)應(yīng)的數(shù)字量進(jìn)行操作處理，系統(tǒng)單片機(jī)程序設(shè)計(jì)過程中考慮到這些因素即能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的應(yīng)用。

3.3 系統(tǒng)工控機(jī)的程序設(shè)計(jì)

地震臺(tái)站手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)工控機(jī)的程序設(shè)計(jì)是以Visual Basic語言進(jìn)行編程，編程完畢后安轉(zhuǎn)到PCM3587當(dāng)中，只要系統(tǒng)一開機(jī)即可進(jìn)行運(yùn)行，通過手機(jī)短信通信實(shí)現(xiàn)地震臺(tái)站的遠(yuǎn)程監(jiān)控和電源控制。工控機(jī)在系統(tǒng)中的功能是為了對(duì)短信模塊內(nèi)所接收到的信息進(jìn)行解析處理，工控機(jī)的串口一端同短信模塊相連，當(dāng)接收到短信時(shí)就會(huì)對(duì)短信進(jìn)行及時(shí)的顯示、存儲(chǔ)或讀取，工控機(jī)的另一串口就同單片機(jī)串口進(jìn)行相連，對(duì)系統(tǒng)的交流電壓、儀器設(shè)備等進(jìn)行監(jiān)測，控制交流接觸器對(duì)電源進(jìn)行開關(guān)。當(dāng)遇到雷雨天氣時(shí)，工控機(jī)可以通過監(jiān)測和短信模塊啟動(dòng)UPS或者是切換成直流電來避免地震臺(tái)站遭受雷擊。此外，系統(tǒng)工控機(jī)在程序設(shè)計(jì)過程中還要考慮工控機(jī)工作日志的生成、存儲(chǔ)、查看，保證工控機(jī)每一次作業(yè)都可以形成日志，相關(guān)維護(hù)人員可以通過一定的權(quán)限對(duì)日志進(jìn)行查看，進(jìn)一步提升系統(tǒng)安全性。

4? 結(jié)語

地震臺(tái)站手機(jī)平臺(tái)電源監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)地震臺(tái)站智能化高效安全運(yùn)行來說極其重要，它能提高地震儀器的連續(xù)率，節(jié)約臺(tái)站運(yùn)行人工成本，有效避免地震臺(tái)站遭受雷擊，所以，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初就要對(duì)系統(tǒng)硬件組成部分進(jìn)行嚴(yán)格挑選，對(duì)軟件部分進(jìn)行認(rèn)真設(shè)計(jì)，發(fā)揮系統(tǒng)應(yīng)有的作用。

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