摘 要： 電力調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發生事故時，都要保證調度電話暢通。在這種情況下，設計了一套電力調度電話自動檢測系統，它可以實現自動撥號、話音播放、話音記錄、撥號周期設置以及線路故障記錄等功能，通過周期性地采集目前調度電話的運行狀況，再配合使用語音識別，能夠盡早發現調度電話存在的缺陷，及時消缺，從而有效地避免調度電話同時癱瘓的情況，提高了通信運行維護能力，節省人力投入。
關鍵詞： 單片機；串口通信；Java；RS-232；comm.jar開發包；通信協議
0 引言
電力調度電話是實現電力調度有效指揮生產的重要手段，通常條件下，每個變電站都會開通兩路或兩路以上的獨立調度電話通道。在使用過程中，由于個人習慣或便于記憶，一般大多固定一路電話來使用，特別是對于操作不多的站點，這就使得其余路電話長時間處于閑置的狀態。如果兩路電話中，有一路因為長期閑置出現故障并且沒有及時處理，此時另外一路再出現故障時，將會造成整個站點全部調度電話的癱瘓[1]。
為了解決上述問題，本文提出并設計了一套電力調度電話自動檢測系統，通過軟件控制的方式在調度中心周期性地撥打所有入庫的調度電話，檢查線路狀態，保證每一路調度電話的暢通，一旦發現故障記錄在案，無需人為操作，從而有效地避免調度電話同時癱瘓的情況，有力保障調度電話線路暢通。
1 檢測系統組成
電力調度電話自動檢測系統包括檢測系統硬件和自動撥號控制軟件兩部分。檢測系統硬件由摘掛機檢測模塊、DTMF編解碼模塊、錄放音模塊、呼叫進程檢測模塊、核心處理模塊和串口通信模塊組成；自動撥號控制軟件由串口通信模塊、撥號管理模塊、撥號進程管理模塊、電話本管理模塊、狀態記錄模塊、安全管理模塊和數據庫模塊組成。
檢測系統通過硬件電路完成對數據的發送和接收，使用軟件完成對硬件電路的控制和對數據的處理。設置好撥號周期與串口參數后，調用數據庫中電話號碼進行自動撥號，若撥通，播放錄音，檢測線路質量；若不通，判斷故障類型，記錄線路狀態。軟件部分實現對硬件電路的控制，如控制系統進程、開始、暫停、播放錄音等；還實現對數據的處理，如編輯電話號碼、記錄線路狀態、存儲數據等。圖1是電力調度電話自動檢測系統結構框圖[2]。
主要模塊的功能如下：
（1）DTMF編解碼模塊。DTMF信號編碼是將按鍵或數字信號轉化成雙音信號，DTMF信號解碼是檢測雙音信號中的信息。系統使用DTMF編解碼模塊實現數字信號與模擬信號的轉換。
（2）摘掛機檢測模塊。摘掛機檢測電路用來檢測電話機是否摘機，如果摘機則退出放大振鈴或主叫話音的工作狀態，進入通話狀態。它是通過監測電話線路上的電壓值來判斷是否有摘掛機行為的。
（3）安全模塊。該模塊用于驗證用戶信息以及數據備份，工作人員憑用戶、密碼登錄系統，防止其他無關人員進入，保證系統安全。同時實現數據庫數據備份，在發生意外停機或數據丟失時，及時恢復數據。
（4）數據庫模塊。數據庫采用MySQL設計，主要用于存儲各個變電站調度電話的號碼信息和狀態信息。與電話本管理模塊結合，用于記錄調度電話信息，可以實現文件導入、號碼編輯等功能；與狀態記錄模塊配合，可以對當前線路狀態進行記錄。
（5）串口模塊。串口模塊主要完成控制軟件和檢測系統硬件之間的數據通信。軟件形成相應指令，并通過串口傳送給硬件，硬件接收指令后進行相應的操作，如自動撥號、播放錄音等，硬件再將操作產生的數據通過串口返回給系統軟件，進行解析處理[3]。
電力調度電話自動檢測系統在電力通信網絡中的應用系統如圖2所示。整個系統由變電站、調度中心和通信網絡組成，調度中心與變電站之間通過電力通信網絡連接，電力調度電話自動檢測系統放置在調度中心，通過電話線與電力通信設備相連。自動檢測系統周期運行，按一定頻率撥打各個調度電話，能夠盡早發現調度電話存在的缺陷并及時消除，避免由于人為因素造成損失[4]。
2 關鍵技術
2.1 通信的實現
系統利用comm.jar包實現串口RS-232通信，串口采用監聽方式檢測數據，SerialPort的監聽器繼承于SerialPortEventListener接口，當有任何SerialPort事件發生時，將自動調用監聽器中的serialEvent方法，一旦有數據返回，馬上進行處理[5]。
本系統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。幀的每個字節由1位起始位、8位數據位和1位停止位組成。
一個完整的消息幀由幀起始、消息個數、消息類型、消息內容和校驗和組成，消息幀格式如圖3所示。消息內容可以是單字節也可以是多字節，有來電號碼、摘機、掛機、振鈴開始、振鈴停止、重撥號碼等。此外還有確認幀、重發幀、復位幀和按鍵幀等單字節幀。系統運行時，在接收到一個正確的消息幀后，回復一個確認幀以確認消息發送成功；每一個消息幀的發送是連續的，當收到一個字節后，在50 ms內沒有收到下一個字節，則認為本次傳輸失敗，接收方可以發重發幀請求重發，接收到重發幀時，不需要回復確認幀，直接重新發送上一個消息幀即可；發送復位幀則可以進行系統復位。
在正常情況下消息幀的傳輸過程是：發送方向接收方發出一個完整的消息幀，接收方接收到消息幀經校驗正確后，向發送方返回一個確認幀，發送方在接收到確認幀后，確認消息發送成功，完成本次消息幀的傳輸；若100 ms內沒有收到確認幀，需重發消息幀，當連續發送3次重發幀后仍未收到確認幀，則停止發送消息幀同時提示用戶通信故障，并告知故障號。消息發送流程如圖4所示。
2.2 線路狀態檢測
系統設計需要實時顯示當前線路狀態，主要通過檢測系統回鈴音實現。回鈴音等電話進程音是載波為450 Hz的信號，各種信號的不同只是調制的周期、占空比不同，所以通過檢測信號的占空比等數據就可以判斷信號類型。
在單個呼叫進程中，可能出現的狀態有故障、占線、無人接聽和系統摘機4種狀態，而4種狀態對應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種狀態的波形如圖5所示。設計電路，通過檢測4種狀態的波形來確定當前的線路狀態。
2.3 錄放音處理
在檢測線路狀態時，若檢測到系統摘機信號，則需要播放錄音，管理員通過話音判斷線路質量。錄放音模塊就是實現這個功能，它可以進行10 s左右的語音錄制，并將話音信息存儲起來；在接到播放指令后，可以實現高質量自然的語音播放。此外，它還具有循環播放、點動播放、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。控制可以實現開始、暫停、停止、循環播放等。
錄音播放流程如圖6所示，錄音播放前控制狀態需要為低電平。
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燈會亮起，錄音在松開按鍵時停止，完成錄制。
2.4 呼叫進程控制
系統軟件流程大致如圖7所示，系統運行后，加載Excel文件，將電話號碼加載到數據庫中，方便軟件調用。選擇通信串口，并設置波特率、數據位、停止位、校驗位等參數。點擊開始，程序從數據庫中調取電話號碼，并將電話號碼按照一定格式編碼。系統發送指令打開免提，調用編碼后的電話號碼進行撥號。撥號完成后，通過回鈴音判斷線路狀態，若故障，則要根據返回消息確定故障類型；若摘機，則要播放錄音，檢測線路質量；若無人接聽或者占線，則等待下一次呼叫。判斷完成后，關閉免提，將每個號碼的狀態記錄在數據庫中，同時顯示在表格里。待操作完所有號碼后，程序結束，系統關閉，等待下一次運行。通過串口發送相應指令，系統可以控制呼叫進程，在系統運行時實現開始、暫停、停止、免提開關、重播、閃斷、錄音播放等。
3 結論
本文提出了一種應用于電力調度中自動檢測的技術，整個系統實現了數據的采集、處理、傳輸、顯示、通信、存儲、查詢和顯示等功能。它周期性地采集目前調度電話的運行狀況，再配合使用語音識別，把調度電話的狀態實時記錄下來，以便相關人員及時查看，能夠盡早發現調度電話存在的缺陷，及時消除缺陷，從而有效地避免調度電話同時癱瘓的情況。整個系統具有高效、準確、及時的特點，滿足調度電話自動檢測故障的需求。
參考文獻
[1] 曹洋.電力調度交換網組網研究[D].南昌：南昌大學電子與通信工程，2010.
[2] 戴峻峰.多功能電話監控系統的實現[J].工業計量示例，2010，20（3）：21-23.
[3] 周海濤，高興鎖，江曉峰.基于java數據采集串口通訊的設計和實現[J].微計算機信息，2006，22（2-1）：141-142.
[4] 王亓昌，李正明.基于電話網的配電負荷綜合監測信息管理系統[J].電力系統自動化，2001，25（19）：61-63.
[5] ECKEL B.Java編程思想（第4版）[M].陳昊鵬，譯.北京：機械工業出版社，2007.