物聯網通信基站節能降耗技術研究

侯建斌

（中國鐵塔股份有限公司 南京市分公司運營維護部，江蘇 南京 221000）

0 引 言

物聯網是信息傳感設備與互聯網結合形成的巨大網絡系統，在實際應用的過程中對于通信基站有著極強的依賴性。在當前可持續發展和“雙碳”戰略背景下，我國對于通信基站節能降耗方面也展開了一定研究，但在實際落實的過程中經常由于缺少后期維護導致基站建設過程中所使用的節能設備功能和作用無法得到充分發揮。為了提升物聯網通信基站的節能效果，加強對于通信基站節能降耗技術的應用研究很有必要。

1 通信基站節能降耗技術應用原則

節能降耗技術屬于通信基站建設的輔助技術，其應用需要以通信基站的正常運行為前提。通信基站節能降耗技術的應用要能保障通信基站的正常使用，確保基站運行的安全性和可靠性。節能降耗技術的使用目的在于減少通信基站運行過程中的資源消耗，以此體現技術應用價值，實現基站生產效益最大化目標。此外，由于通信基站組成結構復雜、設備種類和數量較多，對于環境要求較高，溫度、濕度等的變化均會影響到基站的正常運行，因此節能降耗技術的應用需要充分考慮到基站的環境要求[1]。

2 通信基站能耗分析

2.1 主設備能耗

主設備是通信基站系統的重要組成部分，不僅影響著整個基站運行的穩定性，而且也是能耗較多的部分，在進行通信基站節能降耗研究的過程中，需要先明確主設備耗能情況，以此為后續節能降耗技術的應用提供有效參考。對于主設備而言，其能耗隨著設備數量的增加而增加，即設備數量越多，通信基站系統對于電力資源的需求量越高，同時主設備的能耗越多[2]。

2.2 空調能耗

對于通信基站而言，空調能耗占基站總耗能的50%以上。內部制冷系統的運行導致空調能耗較大，其中送風系統和回風系統是空調耗能最多的部分。在對機房進行溫度調節和控制的過程中，需要頻繁啟動空調壓縮機，這也會增加空調能耗。為了保障通信基站運行穩定，維持機房內溫度穩定，相應空調系統需要長時間維持在額定工作狀態下，能耗較高。除此之外，在長期的工作狀態下，空調內部零件十分容易磨損老化，這不僅會縮短壓縮機使用壽命，而且還會降低空調工作效率，造成資源浪費，增加運行成本和維護成本。

3 物聯網通信基站節能降耗技術應用研究

3.1 加強能耗監管技術應用

有效的能耗監管技術能夠實現對于通信基站實際能耗情況的實時監測，通過對基站能源消耗情況的統計和分析，能夠更好地發現通信基站運行過程中節能降耗的潛力和節能改造方向，以此來提升節能降耗改造的針對性和有效性，進而達到提升經濟效益的目的。因此，加強對于能耗監管技術的應用研究有著重要的價值[3]。借助物聯網機器對機器（Machine to Machine，M2M）技術平臺，將傳統抄表方式更新為基于物聯網精準計量的抄表模式，以此實現對于通信基站耗電數據的實時記錄和采集。通過對機房設備性能參數、耗電情況以及基站氣象數據的采集和分析，建立基站精準耗能模型，實現對于節電量和節能效率的在線自動計算，以此解決傳統合同能源管理模式存在的應用問題，幫助通信企業實時掌握基站能源消耗情況，為基站節能降耗研究提供科學指導。

3.2 主設備節能降耗技術措施

3.2.1 通信基站電能自給

對于物聯網通信基站而言，主設備消耗的電能較大，在實際應用節能降耗技術時可以從基站電能自給方面入手，降低對于外來電能的需求，達到節約能源的效果。在實際尋求其他電能供應來源的過程中，需要遵循以下原則。第一，市電之外的電能需要具備清潔、可再生的特點；第二，相應電力來源需要具備穩定、可靠的特點；第三，其他電力來源設備不僅要簡單、可靠，而且要求能耗較低，避免增加通信基站整體能耗負擔[4]。基于此，可以通過光電互補形式對通信基站進行電力供應，積極應用太陽能發電技術，將其與市電結合共同為通信基站供電。在基站周圍布置太陽能電池板，并將其與蓄電池相連，在陽光充足的情況下可以將光電儲存在蓄電池中，在光照較弱的情況下則可控制電路轉接，由太陽能蓄電池和市電共同供電。太陽能補充供電不僅具有綠色、低能耗的特點，而且相應設備簡單。經過實驗研究，光電互補供電方式能夠有效降低通信基站對于電能的需求，節電量高達30%。除了光電互補之外，還可以結合基站實際位置、環境條件等靈活采用風電互補等綠色環保供電形式[5]。

3.2.2 延長基站電池壽命

基站中的通信設備對于環境溫度通常有著較高的耐受性，可承受溫度高達40 ℃。但是對于基站電池而言，其可承受的溫度相對較低，為了保障基站運行的穩定性，通常會將機房溫度控制在25 ℃左右，以此為電池提供最佳工作溫度，但這也會增加空調能耗。為了達到節能降耗的效果，可以為基站電池設置單獨的恒溫柜并根據通信設備自身承受能力對機房溫度進行控制，以此為電池提供良好環境條件，延長電池使用壽命，同時有效降低為維持溫度而消耗的能源。在蓄電池恒溫柜應用過程中，需要在系統外圍配置相應傳感器，實現電池環境條件的有效控制。

3.2.3 應用智能關斷技術

為了降低主設備運行過程中的能耗，可以采用智能關斷技術實現對于主設備的有效控制。智能關斷技術的應用主要包括智能載頻關斷和智能時隙關斷，根據業務狀態情況對主設備進行調節，以此達到節能效果。在基站話務量高峰期，系統會自動將設備調整為工作狀態；而在業務空閑期，系統則會將設備調整為休眠狀態，以此實現節能降耗[6]。

3.3 空調節能系統設計研究

3.3.1 風光儲能設計

在光照、風能充足的地區，采用光伏發電和風能發電等綠色供能形式作為供電補充，以此降低電費成本[7]。對于風速較低、風力較弱的地區，可以根據當地實際情況采取風光互補的形式進行儲能發電。對于光能和電能較為充足的區域，風光儲能供電設計不僅能夠持續為空調系統提供電能，而且還能有效保障電能供應的穩定性和可靠性，極大程度降低了空調系統對于電能的消耗。風光儲能系統結構框架如圖1所示。

圖1 風光儲能系統結構框架

3.3.2 新風節能系統

新風節能系統是根據室內外溫差，通過熱量轉移的方式實現對于室內溫度的調節控制，以此降低空調運行時間，達到節能降耗效果。新風系統主要包括自然通風和熱交換兩種形式。自然通風系統是借助風機將室外空氣通過入風口引入到室內，并將室內熱空氣從出風口排出，從而實現溫度調節。在此過程中，需要借助智能終端實現對于室外溫度的感知，并對相應通風系統和空調系統進行狀態控制，在保障室內溫度的前提下使空調處于最佳運行狀態，達到節能目的。熱交換新風系統則是通過將室內溫度傳導到室外，以此達到冷卻室溫的效果。此外，通過智能熱交換技術還能將由室內外溫度差產生的熱能轉換為電能，以此補充機房供電，有效節約電能。需要注意的是，新風節能系統以室內外溫差為基礎發揮節能作用，當室內外溫差大于5 ℃時才有較好的降溫效果[8]。

3.3.3 變頻節能技術

變頻節能技術是當前空調系統設計中常用的節能技術，通過智能化變頻改造能夠提升空調系統的智能化水平，進而優化空調壓縮機的工作性能，使得空調系統能夠根據實際環境溫度合理控制自身運行頻率，從而達到節能降耗效果[9]。

3.3.4 空調遠程監控

空調遠程監控能夠實現對空調運行狀態的實時監控和遠程控制，通過對空調運行參數和狀態的調整優化空調運行周期，以此避免空調不合理運行造成的能源浪費。借助空調智能管理系統，實現對于空調的遠程監控和自適應調節，將空調遠程監控智能管理與其他節能措施進行有機結合，最大程度上提高能源利用率，保障節能效果。空調系統自適應控制工作流程主要包括以下兩個步驟：一是進行環境溫度測試，分析溫度變化趨勢；二是預測環境溫度情況，若不超過預設溫度范圍則關閉空調，若超過預設溫度范圍則開啟空調并將空調溫度設置為與環境溫度相近的工作溫度，以此實現節能控制[10]。

4 結 論

綜上所述，在物聯網通信基站實際運行的過程中，能耗較大的為主設備和空調系統兩部分。在實際進行節能降耗設計時需要加強對于通信基站的能耗監管，借助合同能源管理和物聯網遠程精準抄表等技術實現基站能耗的實時記錄和采集，為后續節能降耗措施的應用提供可靠參考。此外，通過光電互補、電池恒溫柜以及智能關斷技術的有效應用實現基站主設備的節能降耗。對于空調系統而言，可以通過風光儲能設計、新風節能系統以及變頻節能技術的應用來達到節能降耗的目的，同時通過空調遠程監控實現對于空調的智能管理。隨著人們對通信基站節能降耗技術的深入研究和探索，物聯網通信基站建設水平將會得到進一步提升。