串口服务器在广播电视发射机房的应用

随着广播电视发射机技术的不断提高，发射机的各个部件的工作状况都能实现自动监测与控制。收集和存储发射机设备的运行数据，以各种形式显示数据，方便值机人员监控设备的工作状态；手动、自动生成数据报表；异常、故障报警与自动记录；值机人员日志管理，记录设备的维护信息；数据存入数据库，提供完善的查询和报表功能；控制发射机开关机、调整设备的运行参数。发射机房环境监测，遥控遥测等多种设备的各种参数进行实时监测。诊断和处理故障，记录和分析相关数据，从而实现少人或无人值守的目的，并对设备进行集中监控、集中维护和集中管理。
以往做法是主机通过转换器直接与设备相连，如图（1）。


一般主机自带的串口数量非常有限， 所能控制的设备数量也非常有限，但是在很多应用情况下主机需要有大量的串口用来挂接多个串口设备， 从而实现主机对这些设备的控制， 在一些情况下串口数量可能达到几十个至几百个。如果按照以往的做法，就需要配置大量的主机，而且系统维护、管理， 机房的实时监控以及系统布线等方面存在很大缺陷。这样不仅浪费资源而且无法实现集中管理。
1 新系统概况
随着网络的发展，基于TCP/IP 协议的IP 网的应用得到广泛普及，利用串口服务器设备Hutone Model1608，将现有的串口设备立即联上以太网，通过基于TCP/IP 的网络实现对各个点的设备的实时监控，达到安全、简洁、有效的传输方式，实现集中便利的管理。系统主要是建立在现有以太网基础上的解决方案。由于发射机实时监控的数据较多，因此，利用多串口服务器将各个发射机设备直接联网或者少数设备合并联网，可以缩短系统每次查询发射机的时间。通过RS485 集线器将机房环境监控系统设备如空调、温度湿度传感器、烟尘探头、稳压电源等设备与多串口服务器相联从而实现联网，如图（2）。


2 Hutone Model1608 数据传输器软、硬件技术概要
Hutone Model1608 数据传输器是北京融成互通通信技术有限公司的串口转以太网产品，它主要在网络层完成以太网TCP/IP 协议和发射机及机房环境设备现场总线RS-232、RS-485、RS-422 等协议的转换，完成以太网和现场总线网络间的互联，实现以太网和现场总线网络之间的数据交换。在这个智能系统中，利用现有网络及Hutone Model1608 数据传输器将广播电视发射机房各种串口子系统有机的集成为一体。利用Hutone Model1608 的TCP/IP Server/Client 基于以太网的通讯手段的智能机房控制技术，可以集成发射机监控系统、环境监控、门禁系统等多种功能于一体，通过广电宽带网络系统集中管理控制系统。
2.1 硬件
Hutone Model1608 数据传输器的功能及网络工作模式和结构。
2.1.1 功能
Hutone Model1608 数据传输器服务器，功能齐全的八口RS232/422/485 设备联网服务器，具有10M/100M 自适应以太网接口，支持Windows 串口通信的驱动，这意味着使用Hutone Model1608 上的RS-232 口，就如同使用PC 上的COM 口一样，同时也代表了所有应用在原有串口设备上的软件皆不需要修改，可使用TCP/IP Socket 来存取串行数据。该服务器可用于广播电视发射机的数据监测、采集、报警、控制机房环境监控等多种用途。
2.1.2 COM 口模式
使用虚拟串口通讯模式，该模式下，一个或者多个转换器与一台电脑建立连接，实现数据的双向透明传输。由电脑上的虚拟串口软件管理下面的转换器，可以实现一个虚拟串口对应多个转换器，使电脑管理串口设备就象管理自己的串口一样方便。
2.1.3 网络工作模式
TCP/IP Server 模式，串口服务器监听TCP/IP 端口并等待连接，向串口服务器发起连接的可以是电脑或其他嵌入式网络设备。
TCP/IP Client 模式，串口服务器根据设置，向指定的远程主机TCP/IP 端口发起连接，这些主机必须工作在Server 模式。
UDP 广播模式，此模式下，串口服务器将用UDP 广播方式进行数据通讯，此模式可以实现单虚拟串口与多个串口服务器进行通讯的方案。也可以实现一个串口服务器发送多串口服务器接收的一对多透明传输方案。
2.1.4 网络结构
Hutone Model1608 作为数据传输终端，放于机房内，通过宽带线网络连接到中央控制计算机，中央控制计算机可以对Hutone Model1608 进行监控和管理，并通过数据库保存住户的相关数据。
2.2 软件
网络通信接口负责处理网络传输协议。从网络输入的数据包被处理掉所有的协议头，并在缓冲区重新装配成完整的应用层数据，经过异步通讯端口发到智能控制单元。从发射机监控系统、环境监控、门禁系统等智能单元发过来的数据在通信接口单元被打包并加上协议头发到网络上一台主机或多台主机，介质访问协议为以太网IEEE802.3，网络传输协议采用TCP/IP或UDP/IP。
应用软件分发射机监控软件、环境监控系统软件等等。发射机监控软件通过Hutone Model1608，实现收集和存储发射机设备的运行数据，以各种形式显示数据，手动、自动生成数据报表；异常、故障报警与自动记录；值机人员日志管理，数据存入数据库，提供完善的查询和报表功能；控制发射机开关机、调整设备的运行参数等。发射机房环境监控软件则实现机房的温度、湿度、烟雾、灰尘、电源等方面的监测和监控。
3 系统的伸展性及安全性
本系统可以通过宽带连接至上级广电中心，实现数据上报与汇总。安全性：设备和网络管理系统之间采用TCP 点到点连接，设备不接收来自非网络管理系统IP 地址的任何数据包。

4 结论
本系统为适应广电机房自动化管理的需求，系统还具有很好的互操作性和支持多种通信介质和网络拓扑。在整个系统的通信结构建立和实现过程中充分考虑了开放性原则，可任意增加或删除节点，给用户提供了最大的灵活性。