Lantronix XPORT 在通信行业动力环境集中监控系统中的应用

随着通信行业中无人值守通信机房和通信基站数量日益增加，动力与环境集中监控系统作为通信保障的一种手段，重要性逐渐显现。

对无人值守通信机房和通信基站的动力监控有两个特点：
监控内容少，一般有以下设备：
一台智能发电机（一般是智能发电机）
一台开关电源
两组蓄电池（使用蓄电池监控仪采集）
一台空调（一般是非智能空调，需要改造）
一套智能门禁
烟雾／温度／湿度等环境量
通信方式为 TCP/IP ，主要采用内部数据通信网（DCN）通信。

作为专业的动力环境集中监控系统供应商，针对无人值守通信机房和通信基站的监控需求，以 XPORT 为核心，开发了高度集成的一体化采集器KD210，在动力监控系统中得到了广泛应用。

每个通信基站只能为动力监控系统分配一个IP 地址，但是 XPORT 只能提供一个通信串口，不能满足多个设备同时监控的需求。为了解决这个问题，一体化采集器 KD210 使用 XPORT 扩展 485 总线而不是通信串口。在 485 总线上使用协议转换模块来扩展RS232和RS485通信接口。另外，还直接集成了数据采集模块，直接采集模拟信号。多个 KD210 还可以通过 RS485级连，共用一个 XPORT。这样，一个 KD210 就可以完成整个通信基站的监控。
　　
时隙转换程序 KD210PORT 通过 TCP／IP 连接到一体化采集器KD210的 XPORT上，对应每个模块（协议转换／数据采集）在本机打开一个 TCP Server 端口。然后，使用 Lantronix Redirector 将每个本地TCP端口映射为一个虚拟串口。最后，动力监控数据采集程序直接打开各个虚拟串口，进行数据采集。

这种应用架构有两个特点：
与基于串口通信的采集程序兼容性好，采集程序不需要修改即可以使用。
效率高，从采集程序的角度，每个智能设备都是接在单独的虚拟通信串口上。

为了提高采集的效率，KD210 采用专用通信协议，采用时隙和缓冲的方式使用 485总线。

时隙机制是指根据KD210一体化采集器通信协议，“主机（时隙转换程序KD210PORT）”依次查询各个“从机（协议转换模块／数据采集模块）”，各个“从机”在收到查询指令后，立即 应答。一次查询和应答可以视为一个时隙。 “主机”自动定时轮询各个“从机”，数据包中可能有有效的数据（向智能设备发送数据），也可能没有有效数据。“从机”的应答也是如此（从智能设备接受数据）。这样可以保证时隙不间断的在各个智能设备之间轮转。

缓冲机制是指在时隙转换程序KD210PORT中，当从虚拟串口（Lantronix Redirector）接收到数据后，并不立即发送，而是保存在对应的模块端口发送缓冲区中，只有当获得时隙时才进行打包发送。如果发送缓冲区中没有数据，获得时隙时也要对空数据进行打包发送。在从KD210采集模块接收到数据时，则直接发送给对应的串口重定向端口。对于数据采集模块，它定时采集数据并存储在数据缓冲区中，当接收到查询指令时，立即以数据缓冲区中的数据打包应答。对于协议转换模块，在主机的查询后，将数据包解包后的数据放在发送缓冲区中，并将接收缓冲区中的数据作为打包作为应答发送给主机。然后将发送缓冲区中的数据发送给智能设备。当接收到智能设备的数据时，放到接收缓冲区中，并在下一次查询时作为应答发送给主机。

通过缓冲和时隙机制，在多个设备并发采集时，与采用工控机加多串口卡直接采集相比，延时增加不超过1秒。完全可以满足动力监控的需要。

在这个设计中，XPORT 起了核心的作用，它的可靠性和完全透明的传输，保证了时隙机制和缓冲机制正确的运行。特别是 XPORT 小巧的外形，完全嵌入了 KD210 一体化采集器中，使产品更加专业。

下一步，我们正在研究如何在一体化采集器中集成图像采集模块和其他专业扩展模块，使产品具有更广阔的应用前景。