基于物聯網的通信基站電源管理系統的研究

孟云俠

(石家莊信息工程職業學院，河北石家莊050035)

基于物聯網的通信基站電源管理系統的研究

孟云俠

(石家莊信息工程職業學院，河北石家莊050035)

以物聯網三層結構為基礎，設計了通信基站動力環境的監控與管理系統。整個系統可有效地對局站內的高低壓配電、蓄電池組、UPS、油機、空調等設備及通信基站內的溫濕度、門禁、地水、煙霧等環境量實現“遙測、遙信、遙控、遙調、遙視”等功能。除了基本功能之外，著重設計了服務器的通信和數據處理功能，可有效地提高系統的運行效率。

物聯網；智能監測；服務器設計

作為一種新型的技術，物聯網可以有效地提供三個方面的技術支持[1]：一為全面感知，可以利用各種智能及非智能的數據采集裝置準確地獲取需感知對象的當前信息；二是信息的實時傳遞，物聯網支持利用各種通信技術來構建整個系統的通信層，該通信層可以采取短距離、長距離、有線、無線、移動、固定等多種通信方式，而其根本的特征是實時、準確；三是智能處理，利用各種智能計算方法實現對物體的智能控制。

通信基站是移動通信的基礎。而通信電源是通信設備可靠運行的保障。在通信基站中，需要監控對象主要有三類，分別為通信電源基本設備、通信電源基本參數、通信機房環境設備和通信機房環境參數等，表1當中所列出的就是通信電源運行過程中需監控的參數。圖1為通信電源的基本結構。

1 通信電源監控系統基本結構設計

對于通信系統而言，每一個通信基站都需要配備相應的電源系統。因此，需要監控的電源對象分散在各個通信基站的機房內，這就造成了每一個監控對象的分散性。而對于整個電源監控系統而言，需要構成一個“監控分散，管理集中”的體系結構，因此，采取物聯網的理念來設計該系統就可以順利實現其功能。

表1 通信電源監控參數

圖1 通信電源基本結構

物聯網分為三層結構[2]，分別是感知層、通信層和應用層。感知層的主要作用是信息的采集和感知，實現的手段有智能型檢測系統和非智能性檢測系統，例如各類成品智能檢測儀器、各種傳感器(如溫濕度感應器、震動感應器、人體紅外感應器、聲音感應器、壓力感應器等)、二維碼標簽和識讀器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭等。感知層所采集的數據需要底層的通信系統來進行數據的傳輸。傳輸的技術也有許多種，例如現場總線、藍牙、紅外線、ZigBee等等；通信層是實現分散式監控到集中式管理的核心通信層，它的主要任務是把底層采集來的數據通過公共數據通信網傳遞至管理中心或其他應用終端。通信層的技術也有多種，大多數依靠Internet網或移動通信網來進行傳輸，可以使用的技術有GPRS、4G或wifi等。處于物聯網最高層的是應用層，可以根據應用的需求來設置相應的功能，其中，大多數數據存放在服務器當中，而應用終端可以選擇各種移動設備，也可以選擇PC機?；谖锫摼W的通信電源監控管理系統的基本結構如圖2所示。

圖2 通信電源監控管理系統的基本結構

通信電源底層監測系統的硬件部分主要由六部分組成，分別為底層中心處理器、數據采集單元、數據存儲單元、底層通訊單元、通信接口及顯示模塊等，系統硬件的整體框圖如圖3所示

圖3 系統硬件的整體框圖

底層監測系統的中央處理器可以選用ARM處理器[3]，本設計選用的是AT91SAM9G45。AT91SAM9G45具有與底層監測相關的高速數據傳輸接口，可以有效地支撐LCD、攝像頭、音頻、以太網、高速USB設備以及SDID接口設備等。同時，AT91SAM9G45處理器的運行頻率高達400 MHz，具有133 MHz的多層總線架構和37條DMA通道，而且存儲器模塊中還包括著可以配置為緊耦合存儲器(TCM)的64-KB SRAM，這些可有效地保證數據采集系統的高速率數據采集及任務的合理調度。

底層監測系統的另一個設計重點就是數據采集模塊。該模塊的主要作用是底層設備運行數據的及時感知，并將這些數據上傳至底層中央控制中心。數據的感知可以選用各種傳感器來完成，例如電流互感器、電壓互感器、溫度傳感器、濕度傳感器、震動傳感器等。而這些數據的傳輸就需要底層傳輸系統的支持。底層傳輸系統可以利用CAN總線，也可以采用ZigBee、藍牙等短距離通信方式。如果利用ZigBee技術，就可以構造相應的無線傳感網，實現數據的采集與發送功能。系統環境中溫濕度數據采集和發送啟動程序如下：

底層監測還需要設計與中間層的通信系統，可以選用GPRS(4G)模塊或Etherne(以太網)通訊模塊。目前，各通信基站大多采用4 G小流量來實現，但是在大一些的網站，最好還是要采用Etherne網絡傳輸。本系統兩種模塊都有，一個是GPRS模塊接口，另一個是內嵌TCP/IP協議的MC52i模塊。所有的數據利用相應模塊進行數據傳輸，而遠程接收端接收數據包后再利用MODBUS協議解析數據包。

2 服務器功能設計

服務器是整個系統數據存儲和轉發的中心，它的功能主要是實現了向TCP客戶端提供有效的分析數據，并借助于網絡實現遠程的數據傳輸，類似于一個中繼站。服務器需要完成三個方面的設計，分別為利用TCP協議為服務器配置網絡通信功能；接收客戶端的數據處理請求；進行數據處理。

可以完成服務器功能實現的語言有很多，本設計采用Qt來進行實現。其中實現客戶端請求監聽的程序為：

實現服務器數據處理的程序為：

3 結語

利用物聯網技術可以充分地適應通信基站電源運行狀態的智能監控要求，準確、及時地反映相關設備的工作過程，加強電源工作的穩定性和可靠性，提高工作效率，對生產實踐具有積極的指導作用。

[1]魯東海.基于物聯網技術的智能變電站輔助控制與監測系統設計與應用[J].華東電力，2011(39)：568-569.

[2]成佳慧.基于物聯網技術的火電廠高頻電源智能監測系統研究[D].南京：南京信息工程大學，2012：6-8.

Research on communication base station power management system based on Internet of things

MENG Yun-xia
(Shijiazhuang Information Engineering Vocational College,Shijiazhuang Hebei 050035,China)

Based on the three-layer structure of the Internet of things,the monitoring and management system of the dynamic environment of the communication base station was designed.The whole system could effectively realize the"telemetry,remote communication,remote control,remote debugging,remote viewing"and other functions in the equipment such as high and low voltage distribution,battery pack,UPS,oil machine,air conditioner and so on,and the temperature and humidity,access control,ground water and smoke in the base station.In addition to the basic function, this design also focused on design of the server communication and data processing function. So the operation efficiency of the system could be effectively improved.

IOT;intelligent monitoring;server design

TM 73

A

1002-087 X(2017)10-1492-02

2017-03-02

孟云俠(1978—)，女，河北省人，副教授，主要研究方向為數據庫及網頁網站教學。