开关量输出通道一般用于继电器、电磁阀门等模块的控制，在观测网络电能管理系统主要为了实现各种科学仪器的电能分配和电能的保护，采用继电器输出方式来实现电能的分配控制。继电器输出模块工作原理是将单片机内部的输出数字信号转换成继电器触点的不同动作。单片机输出信号“1”对应继电器触点闭合，单片机输出信号“0”对应继电器触点打开。图3为某一路输出模块电路设计图。开关量模块采用光耦隔离，可以实现继电器和单片机的隔离。大功率三极管用来驱动继电器工作，同时利用发光二极管来指示工作状态。
3 远程电力监控系统软件设计
观测网络远程电力监控系统的软件主要包括基站主程序和接驳盒主程序两大部分。基站主程序通过基站前置机与接驳盒主程序通信，把从接驳盒监控节点接收到的原始数据进行处理与换算、界面显示及数据库存储等。接驳盒监控节点主程序用于实现各观测传感器的A/D数据采集和机械继电器开关控制。
3.1 接驳盒节点程序
接驳盒节点主控程序采用C语言开发设计，其程序流程如图4所示。C805lF020控制程序主要分为初始化程序、主循环程序、采样中断子程序和通信中断子程序四个模块。初始化程序是对C8051F020单片机的一系列初值进行设定。
主循环模块主要包含指令执行函数和数据打包上传函数。指令执行函数对接收到的上位机指令进行解析，若不符合通信协议，则返回主循环；若符合通信协议，则执行相应的指令。数据打包上传函数对要发送到上位机的各路采集信号进行打包封装，送到发送缓冲区由通信中断子程序进行处理。通信中断子程序主要进行上位机命令数据包的接收和下位机系统采样数据包的上传。采样中断子程序主要对循环采样的各路数据进行判断检测和处理，并将采样数据暂存。
3.2 岸基站控制台程序
观测网络电能管理系统上位机软件要实现对接驳盒内电能参数进行长期实时连续监测，对超过阈值的情况报警，提供灵活的监测方案。一般布置在岸基工作站。利用LabVIEW虚拟仪器可以开发出功能强大的上位机软件，采用Modbus通信协议，通过RS-485串口实现与接驳盒下位机系统的通信，实现对观测网络电能参数的实时监控。
上位机软件设计中涉及到LabVIEW的多个功能和概念，主要包括枚举型、事件结构、通知器、状态机、生产者/消费者设计模式、While循环等。整个上位机软件充分利用了LabVIEW的并行处理优势，在以队列消息处理器为模板的基础上进行了设计和实现，队列消息处理器用于进行多个任务并行执行的设计，可以在进行数据连续采集和存储任务的同时监控用户界面事件。系统的程序框图如图5所示，可以看到系统由并行的5个循环组成，主要包括事件处理循环、UI消息循环、采集数据循环、存储数据循环、显示数据循环。事件处理循环（EHL）主要负责按用户界面操作生成对应的消息将事件生成消息传送到UI消息循环。UI消息循环从事件处理循环接收消息同时将响应消息送到其他消息处理循环（MHL）。采集数据循环主要进行远程接驳盒内部电能参数的采集。存储数据循环主要进行采集数据的记录。显示数据循环主要进行采集数据的处理和波形图表的更新。
4 系统测试与实验
为了验证观测网电能管理系统能否有效地实现电能的管理控制，利用台式机（其中带有RS485接口）来进行采集数据的显示，并在次级接驳盒接上各种传感设备，如图6所示。观测网电能管理系统将采集的电能参数通过传输系统送到2M协转口，并通过相应的监控软件进行显示。
