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(guò)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(yǔ)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(kāi)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(kāi)通兩路或兩路以上的獨(dú)立調(diào)度電話通道。在使用過(guò)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(lái)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(méi)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(wèn)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(guò)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(wú)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(guò)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(lèi)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(kāi)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：

　　（1）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。

　?。?）摘掛機(jī)檢測(cè)模塊。摘掛機(jī)檢測(cè)電路用來(lái)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(guò)監(jiān)測(cè)電話線路上的電壓值來(lái)判斷是否有摘掛機(jī)行為的。

　?。?）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(wú)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(tīng)方式檢測(cè)數(shù)據(jù)，SerialPort的監(jiān)聽(tīng)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(tīng)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(lèi)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(lái)電號(hào)碼、摘機(jī)、掛機(jī)、振鈴開(kāi)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(méi)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(guò)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(méi)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(guò)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(guò)檢測(cè)信號(hào)的占空比等數(shù)據(jù)就可以判斷信號(hào)類(lèi)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(wú)人接聽(tīng)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(lèi)型分別為無(wú)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(guò)檢測(cè)4種狀態(tài)的波形來(lái)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(guò)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(yǔ)音錄制，并將話音信息存儲(chǔ)起來(lái)；在接到播放指令后，可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量自然的語(yǔ)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。控制可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)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(kāi)始錄音，RECLED燈會(huì)亮起，錄音在松開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(guò)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(lèi)型；若摘機(jī)，則要播放錄音，檢測(cè)線路質(zhì)量；若無(wú)人接聽(tīng)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(guò)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(kāi)始、暫停、停止、免提開(kāi)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(yǔ)音識(shí)別，把調(diào)度電話的狀態(tài)實(shí)時(shí)記錄下來(lái)，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。

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