開關量輸出通道一般用于繼電器、電磁閥門等模塊的控制，在觀測網絡電能管理系統主要為了實現各種科學儀器的電能分配和電能的保護，采用繼電器輸出方式來實現電能的分配控制。繼電器輸出模塊工作原理是將單片機內部的輸出數字信號轉換成繼電器觸點的不同動作。單片機輸出信號“1”對應繼電器觸點閉合，單片機輸出信號“0”對應繼電器觸點打開。圖3為某一路輸出模塊電路設計圖。開關量模塊采用光耦隔離，可以實現繼電器和單片機的隔離。大功率三極管用來驅動繼電器工作，同時利用發光二極管來指示工作狀態。

3 遠程電力監控系統軟件設計

觀測網絡遠程電力監控系統的軟件主要包括基站主程序和接駁盒主程序兩大部分。基站主程序通過基站前置機與接駁盒主程序通信，把從接駁盒監控節點接收到的原始數據進行處理與換算、界面顯示及數據庫存儲等。接駁盒監控節點主程序用于實現各觀測傳感器的A/D數據采集和機械繼電器開關控制。

3.1 接駁盒節點程序

接駁盒節點主控程序采用C語言開發設計，其程序流程如圖4所示。C805lF020控制程序主要分為初始化程序、主循環程序、采樣中斷子程序和通信中斷子程序四個模塊。初始化程序是對C8051F020單片機的一系列初值進行設定。

主循環模塊主要包含指令執行函數和數據打包上傳函數。指令執行函數對接收到的上位機指令進行解析，若不符合通信協議，則返回主循環；若符合通信協議，則執行相應的指令。數據打包上傳函數對要發送到上位機的各路采集信號進行打包封裝，送到發送緩沖區由通信中斷子程序進行處理。通信中斷子程序主要進行上位機命令數據包的接收和下位機系統采樣數據包的上傳。采樣中斷子程序主要對循環采樣的各路數據進行判斷檢測和處理，并將采樣數據暫存。

3.2 岸基站控制臺程序

觀測網絡電能管理系統上位機軟件要實現對接駁盒內電能參數進行長期實時連續監測，對超過閾值的情況報警，提供靈活的監測方案。一般布置在岸基工作站。利用LabVIEW虛擬儀器可以開發出功能強大的上位機軟件，采用Modbus通信協議，通過RS-485串口實現與接駁盒下位機系統的通信，實現對觀測網絡電能參數的實時監控。

上位機軟件設計中涉及到LabVIEW的多個功能和概念，主要包括枚舉型、事件結構、通知器、狀態機、生產者/消費者設計模式、While循環等。整個上位機軟件充分利用了LabVIEW的并行處理優勢，在以隊列消息處理器為模板的基礎上進行了設計和實現，隊列消息處理器用于進行多個任務并行執行的設計，可以在進行數據連續采集和存儲任務的同時監控用戶界面事件。系統的程序框圖如圖5所示，可以看到系統由并行的5個循環組成，主要包括事件處理循環、UI消息循環、采集數據循環、存儲數據循環、顯示數據循環。事件處理循環（EHL）主要負責按用戶界面操作生成對應的消息將事件生成消息傳送到UI消息循環。UI消息循環從事件處理循環接收消息同時將響應消息送到其他消息處理循環（MHL）。采集數據循環主要進行遠程接駁盒內部電能參數的采集。存儲數據循環主要進行采集數據的記錄。顯示數據循環主要進行采集數據的處理和波形圖表的更新。

4 系統測試與實驗

為了驗證觀測網電能管理系統能否有效地實現電能的管理控制，利用臺式機（其中帶有RS485接口）來進行采集數據的顯示，并在次級接駁盒接上各種傳感設備，如圖6所示。觀測網電能管理系統將采集的電能參數通過傳輸系統送到2M協轉口，并通過相應的監控軟件進行顯示。