卫星通信系统室外设备监控系统设计与实现文

摘 要 卫星通信射频机房与室内业务机房距离较远，传统的定时巡看方式已不能满足日益增长的保障需求，存在诸多安全隐患，针对此问题，设计卫星射频设备监控系统，通过软件设计实现对射频设备工作状态、参数设置的实时监测及故障报警功能。实际运用表明，该系统稳定、可靠，具有较强的实用价值。

【关键词】卫星通信 射频设备 监控系统设计

随着信息化建设的不断发展，卫星通信在远海保障等领域应用越来越广泛，卫星通信的地位也越来越重要。卫星通信系统一般由室内设备和室外单元组成，室外单元一般安装在室外射频方仓内，由于卫星通信频率较高，射频方仓要求紧随卫星天线建设，由于场地的限制，卫星天线和卫星室内设备之间往往有一定的距离。卫星业务主要由室内设备担负，值班人员大部分时间都在室内机房，距离射频方仓有一定的距离，随着卫星业务量的增加，传统的定时巡看方式已无法满足业务需求，存在诸多不定因素，使得通信不间断的传输得不到可靠保障，因此设计和实现具有射频设备监控和报警功能的系统，对及时发现和排除设备故障，保障卫星系统的正常摘 要运行具有重要意义。

1 系统总体结构

高频段的卫星通信系统射频设备一般安装在距离业务机房较远的射频方仓内，射频设备大都预留了监测接口，可远程实现终端与设备的信息交互。基于此设计卫星通信系统射频监控系统，系统框图如图1所示。监控和处理设备是本系统的核心，通过软件方式控制数据采集设备采集设备参数，并通过数据采集设备实现设备的远程控制，并控制报警系统进行故障报警；数据采集设备通过设备监控接口实现各设备参数和状态信息的实时采集；报警系统实现设备故障报警功能。

目前卫星射频设备遥控口为网络接口，但接口协议为UART协议，因而本系统选取232/422协议的Nport5650串口服务器作为数据采集设备，由于业务机房距离射频机房较远，将串口服务器配置成485接口，各设备和服务器之间通过网线互联。监控和处理设备选用具有网络接口的普通电脑。

2 技术实现

电脑终端作为监控和处理设备，在软件控制下向串口服务器各端口进行命令输出，串口服务器再将各命令发送至各端口对应的设备，对设备告警信息进行采集、参数状态查询、参数设置。设备执行完命令，通过原路由发送相应参数至终端，在终端界面完成相应的显示。

2.1 串口服务器配置

配置主机地址为串口服务器初始化地址网段，然后安装NPort Search Utility，通过扫描，识别并配置串口服务器，进入串口服务器配置界面，配置通信方式为real com mode模式，速率为9600bit/s，编码方式采用8位数据位，1位停止位，并将串口服务器各端口映射到主机，设置各端口号，完成串口服务器配置。

2.2 软件实现

2.2.1 多线程通信控制

串口服务器具有八个端口，每个端口对应一类设备，每个设备需要状态信息采集、参数查询、设置多项线程等代码，反复调试、合理安排各命令优先级，避免冲突，使各命令有序进行。

2.2.2 缓冲区优化

每个串口发送接收多线程命令，每个线程发送结束后会将命令缓存到缓冲区，因此，针对缓冲区进行了优化清理，防止死锁。

2.2.3 参数查询功能

参数查询的原理是设备接收查询命令，并进行判别，并根据报文内容给予串口服务器终端相应的回执。主要完成报文封装和解析功能。

2.2.4 告警信息采集

软件告警信息采集以查询命令为依托，对设备状态进行关键字判别，获取告警信息，在相应的告警指示灯上以红、绿分别显示告警状态和设备状态正常，在告警情况下，通过音响进行音频输出，在人工干预下，可停止声音告警。每个模块告警状态设置循环查询功能，循环时间为每秒钟一次。

2.2.5参数设置

参数设置报文格式参数体中加载文本输入内容或选择开关等功能，对设备进行控制设置，实现远端本控/远控选择、参数更改等功能。

2.3 人机交互

软件设有登陆界面，设置用户名和密码，用户输入用户名和密码，输入数据与数据库进行对比，回答正确后软件自动登录至监控主界面，回答错误无法登陆监控界面。其登录界面如图2所示。

监控主界面采用名称化可按控件分布，索引菜单设置系统、窗口、帮助三项，可实现软件关闭、窗体分布、使用帮助等功能。点击各设备打开二级界面，可对设备状态进行查询，并设有告警指示灯，当各设备正常时，指示灯为绿色，告警时，指示灯为红色，并通过音响进行声音告警，软件主界面如图3所示。

3 应用举例

本文设计的监控系统应用于7.3米Ku频段卫星天线系统中，使用过程中发现天线接收信号衰减过大，通过该监控设备对天线控制系统进行监控，每秒钟采集一次参数信息，并将信息自动保存到TXT文本中。监测24小时，并将监控数据用matlab进行分析，分析结果如图4所示。

从图4可以看出天线控制器对星不准，正常天线俯仰角转动步长为0.02度，天线控制器在24小时内俯仰角3次由40度跳转到52度，约十分钟后再跳回原角度，天线大幅度转动，导致天线无法对准卫星，接收电平低。定位此设备故障后，通过更换了控制模块，设备恢复正常。

4 结束语

针对卫星通信系统射频方仓距离业务机房较远，值勤人员不方便管理的缺点，本文设计了一种卫星通信系统室外设备监控系统，该系统在软件控制下能够实现卫星射频各设备的实时监控、参数设置和故障告警，具有较强的实用和推广价值。

参考文献

[1]杜青，夏克文，乔延华.卫星通信发展动态[J].无线通信技术，2010（03）.

[2]闫保中，张磊，闫鑫.串口服务器在数据采集系统的应用[J].应用科技，2008（12）.

[3]罗晶波，李稚萱.基于串口服务器的便携式卫星通信地球站监控系统的实现[J]. 电信工程技术与标准化，2007（04）.

[4]张建平，曾小玲.基于单片机和串口服务器的远程数据采集系统[J].机械管理开发，2010（2）.

作者简介

杨吉祥（1974-），男，浙江省人。现为91917部队处长、工程师。主要研究方向为通信装备管理和工程建设。

作者单位

91917部队 北京市 102401endprint

摘 要 卫星通信射频机房与室内业务机房距离较远，传统的定时巡看方式已不能满足日益增长的保障需求，存在诸多安全隐患，针对此问题，设计卫星射频设备监控系统，通过软件设计实现对射频设备工作状态、参数设置的实时监测及故障报警功能。实际运用表明，该系统稳定、可靠，具有较强的实用价值。

【关键词】卫星通信 射频设备 监控系统设计

随着信息化建设的不断发展，卫星通信在远海保障等领域应用越来越广泛，卫星通信的地位也越来越重要。卫星通信系统一般由室内设备和室外单元组成，室外单元一般安装在室外射频方仓内，由于卫星通信频率较高，射频方仓要求紧随卫星天线建设，由于场地的限制，卫星天线和卫星室内设备之间往往有一定的距离。卫星业务主要由室内设备担负，值班人员大部分时间都在室内机房，距离射频方仓有一定的距离，随着卫星业务量的增加，传统的定时巡看方式已无法满足业务需求，存在诸多不定因素，使得通信不间断的传输得不到可靠保障，因此设计和实现具有射频设备监控和报警功能的系统，对及时发现和排除设备故障，保障卫星系统的正常摘 要运行具有重要意义。

1 系统总体结构

高频段的卫星通信系统射频设备一般安装在距离业务机房较远的射频方仓内，射频设备大都预留了监测接口，可远程实现终端与设备的信息交互。基于此设计卫星通信系统射频监控系统，系统框图如图1所示。监控和处理设备是本系统的核心，通过软件方式控制数据采集设备采集设备参数，并通过数据采集设备实现设备的远程控制，并控制报警系统进行故障报警；数据采集设备通过设备监控接口实现各设备参数和状态信息的实时采集；报警系统实现设备故障报警功能。

目前卫星射频设备遥控口为网络接口，但接口协议为UART协议，因而本系统选取232/422协议的Nport5650串口服务器作为数据采集设备，由于业务机房距离射频机房较远，将串口服务器配置成485接口，各设备和服务器之间通过网线互联。监控和处理设备选用具有网络接口的普通电脑。

2 技术实现

电脑终端作为监控和处理设备，在软件控制下向串口服务器各端口进行命令输出，串口服务器再将各命令发送至各端口对应的设备，对设备告警信息进行采集、参数状态查询、参数设置。设备执行完命令，通过原路由发送相应参数至终端，在终端界面完成相应的显示。

2.1 串口服务器配置

配置主机地址为串口服务器初始化地址网段，然后安装NPort Search Utility，通过扫描，识别并配置串口服务器，进入串口服务器配置界面，配置通信方式为real com mode模式，速率为9600bit/s，编码方式采用8位数据位，1位停止位，并将串口服务器各端口映射到主机，设置各端口号，完成串口服务器配置。

2.2 软件实现

2.2.1 多线程通信控制

串口服务器具有八个端口，每个端口对应一类设备，每个设备需要状态信息采集、参数查询、设置多项线程等代码，反复调试、合理安排各命令优先级，避免冲突，使各命令有序进行。

2.2.2 缓冲区优化

每个串口发送接收多线程命令，每个线程发送结束后会将命令缓存到缓冲区，因此，针对缓冲区进行了优化清理，防止死锁。

2.2.3 参数查询功能

参数查询的原理是设备接收查询命令，并进行判别，并根据报文内容给予串口服务器终端相应的回执。主要完成报文封装和解析功能。

2.2.4 告警信息采集

软件告警信息采集以查询命令为依托，对设备状态进行关键字判别，获取告警信息，在相应的告警指示灯上以红、绿分别显示告警状态和设备状态正常，在告警情况下，通过音响进行音频输出，在人工干预下，可停止声音告警。每个模块告警状态设置循环查询功能，循环时间为每秒钟一次。

2.2.5参数设置

参数设置报文格式参数体中加载文本输入内容或选择开关等功能，对设备进行控制设置，实现远端本控/远控选择、参数更改等功能。

2.3 人机交互

软件设有登陆界面，设置用户名和密码，用户输入用户名和密码，输入数据与数据库进行对比，回答正确后软件自动登录至监控主界面，回答错误无法登陆监控界面。其登录界面如图2所示。

监控主界面采用名称化可按控件分布，索引菜单设置系统、窗口、帮助三项，可实现软件关闭、窗体分布、使用帮助等功能。点击各设备打开二级界面，可对设备状态进行查询，并设有告警指示灯，当各设备正常时，指示灯为绿色，告警时，指示灯为红色，并通过音响进行声音告警，软件主界面如图3所示。

3 应用举例

本文设计的监控系统应用于7.3米Ku频段卫星天线系统中，使用过程中发现天线接收信号衰减过大，通过该监控设备对天线控制系统进行监控，每秒钟采集一次参数信息，并将信息自动保存到TXT文本中。监测24小时，并将监控数据用matlab进行分析，分析结果如图4所示。

从图4可以看出天线控制器对星不准，正常天线俯仰角转动步长为0.02度，天线控制器在24小时内俯仰角3次由40度跳转到52度，约十分钟后再跳回原角度，天线大幅度转动，导致天线无法对准卫星，接收电平低。定位此设备故障后，通过更换了控制模块，设备恢复正常。

4 结束语

针对卫星通信系统射频方仓距离业务机房较远，值勤人员不方便管理的缺点，本文设计了一种卫星通信系统室外设备监控系统，该系统在软件控制下能够实现卫星射频各设备的实时监控、参数设置和故障告警，具有较强的实用和推广价值。

参考文献

[1]杜青，夏克文，乔延华.卫星通信发展动态[J].无线通信技术，2010（03）.

[2]闫保中，张磊，闫鑫.串口服务器在数据采集系统的应用[J].应用科技，2008（12）.

[3]罗晶波，李稚萱.基于串口服务器的便携式卫星通信地球站监控系统的实现[J]. 电信工程技术与标准化，2007（04）.

[4]张建平，曾小玲.基于单片机和串口服务器的远程数据采集系统[J].机械管理开发，2010（2）.

作者简介

杨吉祥（1974-），男，浙江省人。现为91917部队处长、工程师。主要研究方向为通信装备管理和工程建设。

作者单位

91917部队 北京市 102401endprint

摘 要 卫星通信射频机房与室内业务机房距离较远，传统的定时巡看方式已不能满足日益增长的保障需求，存在诸多安全隐患，针对此问题，设计卫星射频设备监控系统，通过软件设计实现对射频设备工作状态、参数设置的实时监测及故障报警功能。实际运用表明，该系统稳定、可靠，具有较强的实用价值。

【关键词】卫星通信 射频设备 监控系统设计

随着信息化建设的不断发展，卫星通信在远海保障等领域应用越来越广泛，卫星通信的地位也越来越重要。卫星通信系统一般由室内设备和室外单元组成，室外单元一般安装在室外射频方仓内，由于卫星通信频率较高，射频方仓要求紧随卫星天线建设，由于场地的限制，卫星天线和卫星室内设备之间往往有一定的距离。卫星业务主要由室内设备担负，值班人员大部分时间都在室内机房，距离射频方仓有一定的距离，随着卫星业务量的增加，传统的定时巡看方式已无法满足业务需求，存在诸多不定因素，使得通信不间断的传输得不到可靠保障，因此设计和实现具有射频设备监控和报警功能的系统，对及时发现和排除设备故障，保障卫星系统的正常摘 要运行具有重要意义。

1 系统总体结构

高频段的卫星通信系统射频设备一般安装在距离业务机房较远的射频方仓内，射频设备大都预留了监测接口，可远程实现终端与设备的信息交互。基于此设计卫星通信系统射频监控系统，系统框图如图1所示。监控和处理设备是本系统的核心，通过软件方式控制数据采集设备采集设备参数，并通过数据采集设备实现设备的远程控制，并控制报警系统进行故障报警；数据采集设备通过设备监控接口实现各设备参数和状态信息的实时采集；报警系统实现设备故障报警功能。

目前卫星射频设备遥控口为网络接口，但接口协议为UART协议，因而本系统选取232/422协议的Nport5650串口服务器作为数据采集设备，由于业务机房距离射频机房较远，将串口服务器配置成485接口，各设备和服务器之间通过网线互联。监控和处理设备选用具有网络接口的普通电脑。

2 技术实现

电脑终端作为监控和处理设备，在软件控制下向串口服务器各端口进行命令输出，串口服务器再将各命令发送至各端口对应的设备，对设备告警信息进行采集、参数状态查询、参数设置。设备执行完命令，通过原路由发送相应参数至终端，在终端界面完成相应的显示。

2.1 串口服务器配置

配置主机地址为串口服务器初始化地址网段，然后安装NPort Search Utility，通过扫描，识别并配置串口服务器，进入串口服务器配置界面，配置通信方式为real com mode模式，速率为9600bit/s，编码方式采用8位数据位，1位停止位，并将串口服务器各端口映射到主机，设置各端口号，完成串口服务器配置。

2.2 软件实现

2.2.1 多线程通信控制

串口服务器具有八个端口，每个端口对应一类设备，每个设备需要状态信息采集、参数查询、设置多项线程等代码，反复调试、合理安排各命令优先级，避免冲突，使各命令有序进行。

2.2.2 缓冲区优化

每个串口发送接收多线程命令，每个线程发送结束后会将命令缓存到缓冲区，因此，针对缓冲区进行了优化清理，防止死锁。

2.2.3 参数查询功能

参数查询的原理是设备接收查询命令，并进行判别，并根据报文内容给予串口服务器终端相应的回执。主要完成报文封装和解析功能。

2.2.4 告警信息采集

软件告警信息采集以查询命令为依托，对设备状态进行关键字判别，获取告警信息，在相应的告警指示灯上以红、绿分别显示告警状态和设备状态正常，在告警情况下，通过音响进行音频输出，在人工干预下，可停止声音告警。每个模块告警状态设置循环查询功能，循环时间为每秒钟一次。

2.2.5参数设置

参数设置报文格式参数体中加载文本输入内容或选择开关等功能，对设备进行控制设置，实现远端本控/远控选择、参数更改等功能。

2.3 人机交互

软件设有登陆界面，设置用户名和密码，用户输入用户名和密码，输入数据与数据库进行对比，回答正确后软件自动登录至监控主界面，回答错误无法登陆监控界面。其登录界面如图2所示。

监控主界面采用名称化可按控件分布，索引菜单设置系统、窗口、帮助三项，可实现软件关闭、窗体分布、使用帮助等功能。点击各设备打开二级界面，可对设备状态进行查询，并设有告警指示灯，当各设备正常时，指示灯为绿色，告警时，指示灯为红色，并通过音响进行声音告警，软件主界面如图3所示。

3 应用举例

本文设计的监控系统应用于7.3米Ku频段卫星天线系统中，使用过程中发现天线接收信号衰减过大，通过该监控设备对天线控制系统进行监控，每秒钟采集一次参数信息，并将信息自动保存到TXT文本中。监测24小时，并将监控数据用matlab进行分析，分析结果如图4所示。

从图4可以看出天线控制器对星不准，正常天线俯仰角转动步长为0.02度，天线控制器在24小时内俯仰角3次由40度跳转到52度，约十分钟后再跳回原角度，天线大幅度转动，导致天线无法对准卫星，接收电平低。定位此设备故障后，通过更换了控制模块，设备恢复正常。

4 结束语

针对卫星通信系统射频方仓距离业务机房较远，值勤人员不方便管理的缺点，本文设计了一种卫星通信系统室外设备监控系统，该系统在软件控制下能够实现卫星射频各设备的实时监控、参数设置和故障告警，具有较强的实用和推广价值。

参考文献

[1]杜青，夏克文，乔延华.卫星通信发展动态[J].无线通信技术，2010（03）.

[2]闫保中，张磊，闫鑫.串口服务器在数据采集系统的应用[J].应用科技，2008（12）.

[3]罗晶波，李稚萱.基于串口服务器的便携式卫星通信地球站监控系统的实现[J]. 电信工程技术与标准化，2007（04）.

[4]张建平，曾小玲.基于单片机和串口服务器的远程数据采集系统[J].机械管理开发，2010（2）.

作者简介

杨吉祥（1974-），男，浙江省人。现为91917部队处长、工程师。主要研究方向为通信装备管理和工程建设。

作者单位

91917部队 北京市 102401endprint