CN103259600A - 一种稳定控制系统调试用的语音通讯接口装置 - Google Patents
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Abstract
一种稳定控制系统调试用的语音通讯接口装置，它包括主机、分机和传输光纤，其结构特点是主机中的光电转换器与分机中的光电转换器通过传输光纤连接；在主机中，串行通讯控制器分别连接现场可编程门阵列和微处理器，现场可编程门阵列又分别与语音解码芯片、光电转换器和通讯转换器相连，语音解码芯片与麦克风和耳机连接；在分机中，现场可编程门阵列分别与光电转换器、2M接口和64K接口相连；本发明可以在可靠保证区域稳定控制系统正常数据及控制信息传输的前提下，方便地实现在各站之间清晰、不失真地语音双工通讯，本发明特点是：（1）采用大规模集成电路，一体化光收发器件，系统稳定可靠；（2）完善的状态指示，便于维护及故障处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种稳定控制系统调试用的语音通讯接口装置。
背景技术
随着全国各地500kV电网的发展，对区域进行稳定控制也越来越多。为解决一个局部电网的稳定问题，需要在多个厂站安装稳定控制装置，经通道和通信接口联系在一起，组成一个稳定控制系统，站间相互交换信息，传送控制命令，可在较大范围内实施稳定控制。区域稳控装置根据电网当时的运行方式、故障元件及故障类型及时作出决策，这就要求多个厂站协调配合，实现相互的数据传输及命令传送。
区域稳定控制系统中各个子站的就地装置分布广泛，通讯成为现场调试及系统联调工作中急需解决的问题。以往的现场调试经验看，各站的调试人员试验过程中的彼此联系一般采用两种方式：一种是直接通过移动电话联系，但由于各保护小室采用了屏蔽处理，通话的质量非常不好，更容易对周围其它的继电保护设备产生干扰，甚至引起保护误动。另外长时间使用移动电话，也浪费了大量通讯成本。另一种方式是通过本侧保护小室呼叫对侧主控室，再由对侧主控室转接下去，通话非常繁琐，还需额外安排人员负责。
区域稳定控制装置本身带有符合G.703规约的2M和64K通讯接口，并且在现场已经具备各站相连接的点对点通道，因此具备利用其本身的通讯模件和通道解决现场试验中通讯问题的条件，只需对接口进行开发,而目前还未见相关公开技术。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种稳定控制系统调试用的语音通讯接口装置，它具有通信数据传输稳定可靠，语音清晰和通讯方便的优点。
本发明是这样来实现的，它包括主机、分机和传输光纤，其中主机由串行通讯控制器、现场可编程门阵列、微处理器、语音解码芯片、光电转换器、通讯转换器、光接口板、麦克风和耳机构成，分机是由光电转换器、现场可编程门阵列、2M接口和64K接口构成，其特征在于主机中的光电转换器与分机中的光电转换器通过传输光纤连接；在主机中，串行通讯控制器分别连接现场可编程门阵列和微处理器，现场可编程门阵列又分别与语音解码芯片、光电转换器和通讯转换器相连，语音解码芯片与麦克风和耳机连接；在分机中，现场可编程门阵列分别与光电转换器、2M接口和64K接口相连。
利用区域稳定控制装置自身带有符合G.703规约的2M、64K通讯接口和现场已经具备各站相连接的点对点光纤通道，采用时分复用方式和脉冲编码调制技术，设计中采用现场可编程门阵列FPGA芯片，使用原理图和VHDL硬件编码语言，将采集到的麦克风信号数字化，混合各控制信号和稳定控制HDLC数据，形成16.896M的光码流发到数字传输设备；同时将从数字传输设备收到的16.896M的光码流分解出的数字音频信号还原为模拟信号，经放大后驱动喇叭发声，实现通话功能。
本发明是由一片现场可编程门阵列FPGA、一片串行通讯控制器SCC、一片语音解码芯片CODEC以及耳机和麦克风构成。现场可编程门阵列FPGA选用Altera公司CYCLONE（飓风）系列的EPC1T144-3芯片，是语音通讯接口装置的核心部分，其功能是复用和解复用HDLC数据、控制及音频信号数据；串行通讯控制器SCC发送和接受稳定控制数据；语音解码芯片采用是美国国家半导体公司生产TP3057，芯片是按A-律编码的语音集成电路，主控时钟为2048KHz，音频采集时钟为256K，它将麦克风送来的模拟语音转化成64K的数字语音，同时也将收到的数字语音还原为模拟语音，经放大送至耳机；耳机和麦克风是实现通话的外接设备。
本发明的技术效果是：本发明适用于区域稳定控制系统调试期间各站之间的语音通讯，从仿真及现场测试的效果看，它可以在可靠保证区域稳定控制系统正常数据及控制信息传输的前提下，方便地实现在各站之间清晰、不失真地语音双工通讯，进一步提高设备的人性化水准，通过使用它，不仅极大提高了现场试验的工作效率、节约了调试的通讯成本，这也为今后类似设备的改造（如保护装置）提供范例和技术条件。本发明优点是：（1）采用大规模集成电路，一体化光收发器件，系统稳定可靠；（2）完善的状态指示，便于维护及故障处理。
附图说明
图1为语音通讯接口装置结构方框图。
图2 为语音解码芯片电路连接图。
图3为现场可编程门阵列电路图分图（a）。
图4为现场可编程门阵列电路图分图（b）。
图5为现场可编程门阵列电路图分图（c）。
图6为现场可编程门阵列电路图分图（d）。
图7为现场可编程门阵列电路图分图（e）。
图8为现场可编程门阵列电路图分图（f）。
图9为现场可编程门阵列电路图分图（g）。
图10为现场可编程门阵列电路图分图（k）。
图11为现场可编程门阵列电路图分图（m）。
图12为现场可编程门阵列电路图分图（n）。
具体实施方式
在稳控装置上增加语音功能，考虑到稳控装置的复杂性和重要性，音频及控制等数据的传输尽量不影响稳制装置的数据传输。基于此，提出以下技术方案：
如见图1，它包括主机、分机和传输光纤，其中主机由串行通讯控制器、现场可编程门阵列、微处理器、语音解码芯片、光电转换器、通讯转换器、光接口板、麦克风和耳机构成，分机是由光电转换器、现场可编程门阵列、2M接口和64K接口构成，其结构特点是主机中的光电转换器与分机中的光电转换器通过传输光纤连接；在主机中，串行通讯控制器分别连接现场可编程门阵列和微处理器，现场可编程门阵列又分别与语音解码芯片、光电转换器和通讯转换器相连，语音解码芯片与麦克风和耳机连接；在分机中，现场可编程门阵列分别与光电转换器、2M接口和64K接口相连。
稳定控制装置数据通讯基于SCC，CPU微处理器对SCC设置使其工作在HDLC协议同步工作方式，CPU微处理器将要发送的数据放到SCC的发送数据缓存器（FIFO）中，并从SCC的接收数据缓存器中读取对端稳制装置送来的数据；语音电话功能基于CODEC芯片，如图2所示，通过FPGA对其编程控制，将模拟音频信号变为64K的数字信息传输，同时将收到对方的64K脉冲编码调制（PCM数据）还原成模拟音频信息，实现语音通讯功能，其中现场可编程门阵列（FPGA）的连接电路图如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11和图12。在该系统中，稳控装置通过SCC所传输的数据基于HDLC数据线路层协议，语音数据采用A律编码方式，采样速率为8K，非线性编码字节为8bit，数据速率为64kbps。音频数据、控制数据和HDLC数据通过FPGA复合为一组特定的编码，经光电转换器、光纤传输、接入E1接口，进入SDH传输到对端稳制装置。稳控装置收到这一特定的编码后进行分解，还原为音频数据、控制数据和HDLC数据。音频数据通过CODEC还原成模拟音频，HDLC数据通过SCC与CPU连接，控制数据经蜂鸣器报警，提示现场人员对端有人呼叫，插入耳机、麦克即可进行语音通话。
Claims (1)
1.一种稳定控制系统调试用的语音通讯接口装置,它包括主机、分机和传输光纤，其中主机由串行通讯控制器、现场可编程门阵列、微处理器、语音解码芯片、光电转换器、通讯转换器、光接口板、麦克风和耳机构成，分机是由光电转换器、现场可编程门阵列、2M接口和64K接口构成，其特征在于主机中的光电转换器与分机中的光电转换器通过传输光纤连接；在主机中，串行通讯控制器分别连接现场可编程门阵列和微处理器，现场可编程门阵列又分别与语音解码芯片、光电转换器和通讯转换器相连，语音解码芯片与麦克风和耳机连接；在分机中，现场可编程门阵列分别与光电转换器、2M接口和64K接口相连。
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