基于QNX操作系統的智能電源管理系統設計

鄒鶴敏

摘 要：在地鐵運營過程之中，電能是地鐵運營的最大消耗，因此地鐵運營過程之中對電能管理非常重視。QNX操作系統是一種分布式實時操作系統，能夠運行在多種操作硬件環境之下，有著良好的適應性。在文中從地鐵電能消耗實際情況出發，介紹了一種基于QNX操作系統的智能電源管理系統，以期可以有效地改善地鐵用電情況。

關鍵詞：QNX操作系統；智能電源管理系統；地鐵

1 項目背景

近年來，隨著地鐵運營事業的發展，公司不斷推崇的陽光企業文化，也大力提倡節能降耗，走環保路線，堅持可持續發展戰略。目前地鐵運營最大的消耗是電能，各項設備的運營都離不開電，因此節約用電是節能降耗工作中的重中之重。為了響應國家及公司節能降耗的號召，為公司建設綠色企業作貢獻，本項目組提出基于QNX操作系統的智能電源管理系統設計項目。

本項目主要是通過控制基于QNX操作系統閘機液晶顯示器的顯示時間來達到節能降耗的目的。由于閘機非運營時間內設備的顯示屏沒有使用的必要，因為分部管轄內的其他設備都已經實現了在非運營時間息屏，在運營時間內自動開屏的功能，而閘機采用QNX操作系統，該系統經過裁剪，所以并未實現息屏功能，且閘機的數量很多，故專門整針對QNX操作系統的閘機進行處理，使得這種閘機可以在非運營之間內自動息屏，并在運營時間內自動開屏，在不影響乘客使用的情況下節能降耗。

2 實現方法

2.1 系統架構的簡述

QNX系統是一個分布式、嵌入式、可規模擴展的硬實時操作系統嵌入式微內核操作系統，內核很小，速度快，整個操作系統可以根據需求進行定制系統需要的模塊，定制后的系統占用的空間也很小，而且不失實時性、多任務等特性，因此，整個操作系統是靈活可伸縮的，目前在三北線使用的設備的操作系統都是根據需求定制而成，它裁剪了一些不必要的系統功能，只保留部分必要的系統功能，經過測試發現三北線閘機保留了顯示屏電源管理系統（Display Power Management System，DPMS）的功能。它是單獨一個進程運行，與現有的閘機程序互不干擾。但該模塊是本項目通過屏保來節能降耗的必備條件。

2.2 關屏軟件詳細設計

2.2.1 關屏時間的配置

關屏時間設置主要包括兩個點：關屏開始時間和關屏結束時間。每當到了關屏時間，閘機自動關屏，直到關屏結束時間，顯示器自動恢復顯示。在息屏的過程中設備仍在運行，讀卡器依然正常工作。為了適應生產，本項目采用配置文件的方式控制關屏開始時間和結束時間，讓此款關屏軟件可以靈活的設置閘機關屏時間。

程序在初始化的過程會首先判斷配置文件的設置的關屏開始時間和結束時間是否合理，如果不合理將自動退出程序。

2.2.2 關屏的核心控制

實際生產過程中其他設備也有關屏的功能，且都是通過設置屏幕保護來實現的。通過對三北閘機上的QNX系統研究發現，控制乘客顯示器開關屏關鍵在于對saver進程的調用。因為之前沒有設置過屏保，為了能夠在不影響運營的前提下最大限度的節能降耗，這里將程序中需要使用到的saver.cfg文件進行修改，且只啟用Power Off模式，等待時間為1分鐘（最小值）。因此，此項目的核心思想是設計一個定時器，通過讀取配置文件中的開關屏時間信息開啟和退出屏保進程。

2.2.3 關屏軟件模塊介紹

本款關屏軟件簡單輕便，配置靈活。主要分為5個模塊：開啟屏保進程模塊、關閉屏保進程模塊、關屏開始和結束時間配置模塊、定時器模塊以及日志模塊。

其中定時器是主程序，它不斷調用其他4個模塊，首先用戶寫配置文件，主程序讀取配置文件中的信息，判斷是否需要啟動關屏功能，并將一些關鍵時間點本程序正在執行的操作寫進日志，方便軟件開發人員進行故障跟蹤和軟件維護。當到達關屏時間開始時，調用屏保啟動模塊，到達關屏時間結束時，退出屏保關閉模塊，并在每個關鍵時間記錄日志，保存關鍵點信息。通過設置/etc/rc.d/rc.local文件，將關屏軟件設置為開機自動啟動，讓程序在后臺運行，減少手動操作，簡單方便地達到了節能降耗的效果。具體軟件操作和設置詳見附件2：三北線液晶顯示器關屏軟件的安裝操作指引。

3 用戶評估

本項目中閘機采用臺灣元太顯示屏，額定電壓為12V，啟用智能電源管理系統前后的顯示屏的效果如圖所示：

閘機顯示屏在正常顯示的情況下電流為DC0.589A左右，取值0.59A，P=UI=12V*0.59A=7.08W。到達關屏時間后，閘機顯示器關屏（閘機程序在后臺正常運行），直流電流為DC0.037A左右，取值0.037A，P=UI=12V*0.037A=0.444W。

目前地鐵線網的運營時間基本上到凌晨24時已經結束，項目組計劃實施的關屏時間用戶可以根據需求設置，只要在非運營時間范圍內即可。

4 結論

通過實現閘機的顯示屏電源管理系統，可以通過屏保發給你是來實現息屏效果，并在達到節能降耗效果的同時，這些閘機顯示器比24h常開的閘機顯示屏使用壽命更長。

參考文獻

[1]陳海春，傅鵬，吳勇.基于QNX的實時電源控制系統的設計[J].計算機測量與控制，2004，12（5）：431-434.

（作者單位：廣州地鐵集團有限公司）