通信基站防盜和動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

阮家余

（中國鐵塔股份有限公司咸寧市分公司，湖北 咸寧 437100）

0 引 言

近年來，中國鐵塔股份有限公司咸寧市分公司的基站空調(diào)、蓄電池、接地線以及接地排等被盜頻繁，企業(yè)損失巨大，而現(xiàn)有的干接點(diǎn)動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)和通信基站防盜措施存在缺陷：

（1）基站空調(diào)的防盜措施僅靠空調(diào)防盜網(wǎng)，無防盜報(bào)警裝置，而空調(diào)防盜網(wǎng)只能增大犯罪分子盜竊空調(diào)設(shè)備的難度，缺乏監(jiān)控手段；

（2）基站門禁告警易被有經(jīng)驗(yàn)的犯罪分子避開，缺乏紅外線等先進(jìn)監(jiān)控手段，無法及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)盜竊行為；

（3）現(xiàn)有的干接點(diǎn)監(jiān)控缺乏蓄電池欠壓告警功能，不利于監(jiān)控中心調(diào)度人員安排基站發(fā)電；

（4）現(xiàn)有的干接點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)將干接點(diǎn)告警信號(hào)通過基站BTS上傳至BSC網(wǎng)管，在BSC網(wǎng)管上沒有聲光告警提示，需要值班人員不斷輪巡，且不方便統(tǒng)計(jì)。

為了解決上述問題，提出通信基站防盜和動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)、制作通信基站防盜和動(dòng)力監(jiān)控設(shè)備，將基站門禁告警、紅外告警、空調(diào)被盜告警、市電停電以及電池欠壓告警的開關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成+5 V高電平信號(hào)，輸入中興ZXMP S320光端機(jī)的外部告警輸入接口，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送到傳輸網(wǎng)管。若有告警發(fā)生，傳輸網(wǎng)管的外部警告模塊自動(dòng)彈出告警提示對(duì)話框并發(fā)出聲光告警，值班人員監(jiān)控到告警信息后會(huì)及時(shí)通知一線維護(hù)人員處理。

1 ZXMP S320外部告警開關(guān)量接口介紹

S320光端機(jī)開關(guān)量輸入接口采用DB9插座，能接收9組TTL電平標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)量作為監(jiān)控告警輸入，可將溫度、火警、煙霧、門禁以及紅外等告警信號(hào)上傳到傳輸網(wǎng)管進(jìn)行監(jiān)測(cè)。用戶可以根據(jù)需要通過網(wǎng)管系統(tǒng)更改各針腳對(duì)應(yīng)的告警定義信息。本設(shè)計(jì)方案擬將針腳1的告警信息定義為門禁告警，將針腳2的告警信息定義為空調(diào)被盜告警，將針腳3的告警信息定義為市電停電告警，將針腳4的告警信息定義為電池欠壓告警，將針腳5的告警信息定義為紅外告警，其他針腳定義為空。

2 基站防盜和動(dòng)力監(jiān)控設(shè)備的電路設(shè)計(jì)思想

如圖1所示，監(jiān)控設(shè)備的電源取通信基站開關(guān)電源直流-48 V基礎(chǔ)電源。電路中設(shè)計(jì)兩個(gè)電源轉(zhuǎn)換電路，+12 V電源為電壓比較電路和繼電器的工作電源，+5 V電源為光端機(jī)外部告警輸入信號(hào)電源。+5 V電源的地參考點(diǎn)為機(jī)房工作地，與光端機(jī)的輸入高電平的地參考點(diǎn)保持一致。電池欠壓檢測(cè)電源直接取-48 V工作電源，將檢測(cè)到直流電壓輸入電壓比較器。市電檢測(cè)、門禁檢測(cè)、空調(diào)被盜信號(hào)檢測(cè)、紅外檢測(cè)以及電壓檢測(cè)電路，將這些檢測(cè)到的開關(guān)量信號(hào)輸入繼電器，再由繼電器將開關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為+5 V高電平信號(hào)輸出。

3 監(jiān)控設(shè)備電路設(shè)計(jì)

根據(jù)監(jiān)控設(shè)備的電路設(shè)計(jì)原理圖，逐一介紹各主要框圖功能的電路設(shè)計(jì)原理。

3.1 電源轉(zhuǎn)換電路

由于電路系統(tǒng)+5 V信號(hào)電源的地參考點(diǎn)為機(jī)房工作地，而電壓比較器等IC工作電源+12 V的地參考點(diǎn)為-48 V電源的負(fù)極，故電路設(shè)計(jì)必須設(shè)計(jì)兩路低壓工作電源。如圖2所示，本設(shè)計(jì)方案的電路板工作電源取基站的-48 V基礎(chǔ)電源，+5 V高電平信號(hào)電源采用P3WDC48S05電源模塊實(shí)現(xiàn)，并將輸入-48 V電源正極與+5 V電源負(fù)極連起來，以確保+5 V信號(hào)電源的地參考點(diǎn)為機(jī)房工作地。+12 V IC工作電源采用LM2576（HV）模塊實(shí)現(xiàn)。電路設(shè)計(jì)中，在電源模塊的輸入、輸出側(cè)并聯(lián)電容濾波，以提高電源系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

圖1 基站防盜和動(dòng)力監(jiān)控設(shè)備設(shè)計(jì)思路框圖

圖2 電源轉(zhuǎn)換電路原理圖

3.2 市電檢測(cè)電路

市電檢測(cè)電路采用典型的三相六脈整流電路實(shí)現(xiàn)，如圖3所示。當(dāng)市電輸入正常時(shí)，交流輸入經(jīng)高壓濾波電容降壓后，由三相六脈整流電路濾波，再經(jīng)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓輸出，光電耦合器導(dǎo)通，三極管截止。反之，當(dāng)市電停電或只有一相市電輸入時(shí)，三相六脈整流電路無輸出，光耦合器截止，三極管導(dǎo)通，繼電器M吸合，將+5 V高電平送出。

圖3 市電檢測(cè)電路原理圖

3.3 電池欠壓檢測(cè)和電壓比較電路

蓄電池欠壓告警信號(hào)通過電壓比較器LM339模塊實(shí)現(xiàn)。將輸入電壓通過串聯(lián)電阻回路分壓后輸入LM339，與基準(zhǔn)電壓+12 V進(jìn)行比較，欠壓告警值可通過可調(diào)電阻調(diào)節(jié)。通過比較器實(shí)現(xiàn)蓄電池欠壓告警，電池欠壓檢測(cè)和電壓比較電路圖如圖4所示。

圖4 電池欠壓檢測(cè)和電壓比較電路原理圖

3.4 門禁、空調(diào)被盜、紅外檢測(cè)電路

門禁、空調(diào)被盜和紅外告警開關(guān)量在正常情況下均為常閉信號(hào)。當(dāng)告警發(fā)生時(shí)為常開信號(hào)，其電路設(shè)計(jì)完全相同。如圖5所示，當(dāng)開關(guān)量輸入常閉時(shí)，三極管截止，電路無輸出；相反，當(dāng)告警發(fā)生時(shí)，輸入開關(guān)量為常閉信號(hào)，三極管導(dǎo)通，繼電器M吸合，輸出+5 V高電平。在安裝設(shè)備時(shí)，可將常閉開關(guān)量信號(hào)線纏繞在機(jī)房門背面、空調(diào)室外機(jī)及銅管上，以增加犯罪分子盜竊時(shí)告警觸發(fā)的靈敏度。

圖5 門禁告警信號(hào)檢測(cè)電路原理圖

3.5 監(jiān)控設(shè)備的電路原理設(shè)計(jì)電路圖

基站防盜和動(dòng)力監(jiān)控設(shè)備設(shè)計(jì)電路圖，如圖6所示。

4 基站防盜和動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)原理分析

監(jiān)控設(shè)備的工作電源采用開關(guān)電源-48 V直流電源，三相交流檢測(cè)信號(hào)取樣開關(guān)電源的交流輔助輸出開關(guān)；電池欠壓告警信號(hào)直接取監(jiān)控設(shè)備的-48 V工作電源，若市電停電或電池欠壓，監(jiān)控設(shè)備產(chǎn)生+5 V高電平；機(jī)房門磁、空調(diào)防盜和紅外線告警正常情況下為常閉信號(hào)，當(dāng)警告生產(chǎn)時(shí)為常開信號(hào)，監(jiān)控設(shè)備產(chǎn)生+5 V高電平。當(dāng)告警發(fā)生時(shí)，監(jiān)控設(shè)備將產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的+5 V高電平，送到中興ZXMP S320光端機(jī)中的告警輸入接口，由光端機(jī)通過傳輸網(wǎng)絡(luò)送到網(wǎng)管。

5 網(wǎng)管數(shù)據(jù)設(shè)置及告警管理

5.1 告警數(shù)據(jù)設(shè)置

如圖7所示，進(jìn)入中興S320傳輸網(wǎng)管外部告警子模塊，在外部告警設(shè)置對(duì)話框中，將端口1～5依次設(shè)置為市電停電、直流欠壓、門禁告警、空調(diào)被盜和紅外告警，告警方式選擇高電平告警。

圖6 監(jiān)控設(shè)備電路原理設(shè)計(jì)電路圖

圖7 告警數(shù)據(jù)設(shè)置示例圖

5.2 告警管理介面

如圖8所示，當(dāng)告警發(fā)生時(shí)，網(wǎng)管系統(tǒng)的告警箱發(fā)出聲音告警，網(wǎng)管平臺(tái)相應(yīng)的網(wǎng)元變?yōu)榧t色。選擇告警網(wǎng)元，進(jìn)入告警管理介面，可以看到基站已發(fā)生的告警，并可對(duì)告警信息進(jìn)行管理。

圖8 告警管理介面示例圖

6 基站防盜和動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

開發(fā)該監(jiān)控系統(tǒng)秉承經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的理念，性能優(yōu)于傳統(tǒng)干節(jié)點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備。一是該監(jiān)控系統(tǒng)基于傳輸網(wǎng)管平臺(tái)開發(fā)，傳輸網(wǎng)管平臺(tái)有聲光告警，告警提示直觀且易于統(tǒng)計(jì)查詢；二是增加了電池欠壓、空調(diào)被盜和紅外告警，比傳統(tǒng)干節(jié)點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備實(shí)用。本文設(shè)計(jì)的通信基站防盜和動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)在咸寧聯(lián)通公司安裝應(yīng)用于320個(gè)基站，參考傳統(tǒng)干節(jié)點(diǎn)基站動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控設(shè)備價(jià)格，為企業(yè)節(jié)約成本約58萬元。本設(shè)計(jì)方案制作的基站防盜和動(dòng)力監(jiān)控設(shè)備實(shí)物如圖9所示。

圖9 基站防盜和動(dòng)力監(jiān)控設(shè)備實(shí)物圖

7 結(jié) 論

近年來，盜竊通信基站設(shè)備的犯罪活動(dòng)越來越猖獗，通信基站防盜已成為各電信運(yùn)營企業(yè)共同關(guān)注的焦點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)開發(fā)的基站防盜和動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)為公司提供了必要的基站防盜監(jiān)控措施，有效打擊了通信基站設(shè)備被盜行為，減少了企業(yè)損失。同時(shí)，設(shè)計(jì)開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)具有基站停電和電池欠壓告警功能，有利于合理調(diào)度基站發(fā)電，降低了基站退服指標(biāo)，提高了用戶感知，且有效控制了基站發(fā)電成本。