基于无线局域网的通信电源监控系统设计

曲鸣飞，张文涛(北京电子科技职业学院自动化工程学院，北京100176)

基于无线局域网的通信电源监控系统设计

曲鸣飞，张文涛
(北京电子科技职业学院自动化工程学院，北京100176)

在分析通信电源监控系统功能要求和性能指标的基础上，以嵌入式S3C2440 AL芯片为基础，设计了由终端系统和中心服务器组成的通信电源监控系统。该系统的终端系统负责完成基站设备电压、电流及环境变量的数据采集，并利用嵌入式网关与因特网相连，并通过因特网将采集数据实时发送至中心服务器。中心服务器对各个基站设备进行集中管理，实现设备运行过程的远程监视及控制。硬件调试结果表明，该系统工作稳定可靠、控制简单方便，具有一定的推广价值。

通信电源；实时监控；无线局域网；嵌入式

通信是我国发展最迅速、技术更新最快的行业之一。而随着通信设备及网络的日益复杂，通信电源的工作稳定性成为通信可靠的重要保障。特别是近几年移动基站的大量建设，造成了通信电源设备的地域分散，给人工性集中管理带来了很大的困难。

为了实现通信电源系统的无人值守，必须对系统中的电源设备进行智能化的监控管理。这些智能化的电源监控系统必须具有可靠的数据采集功能、完善的通信网络体系，对于提高设备监控质量，减少事故发生，提高电源的安全性和可靠性，保障通信的顺利进行具有重要的作用[1]。

物联网技术的发展为远程监控系统提供了有力的技术支持，特别是嵌入式技术的发展，使终端设备的数据采集及处理等环节的技术指标得到了很大的提高。本设计就是在嵌入式技术支持下构建的通信电源远程监控系统。

1 通信电源监控系统功能分析

20世纪90年代，我国的通信电源监控开始进行应用。到

同PSMS动力设备及环境集中监控系统的基本原理一样，一个完整的通信电源监控系统应该具有三层基本结构，这三层结构分别为底层数据采集层、中间通信及数据处理层、远程控制中心层，这三层自下而上运行的是数据流，主要是各种设备的运行数据，自上而下运行的是控制流，主要是控制命令的下达。

图1　PSMS动力设备及环境集中监控系统整体结构

EMERSON公司的PSMS动力设备与环境集中监控系统具有较为灵活的组网形式，可利用E1、IP、DDN/LL、PSTN、ISDN、WAN等传输资源组网，但这些数据传输方式都是有线的传输方式，已不太适应监控系统的发展要求。

随着无线传输技术的发展，采用无线传输方式构建监控系统的通信方式已经成为一种重要的选择。

2 基于无线局域网的通信设计

无线局域网(WLAN)是利用射频RF无线信道或红外信道取代有线传输介质所构成的局域网络。目前WLAN的最高数据传输速率已经达到54 Mbit/s，传输距离可从10 m～10 km，具有灵活机动、可靠性强的特点[2]。

无线局域网由无线网卡、无线网线、集线器、路由器等部分组成，基本服务集如图2所示。

通信电源监控系统的底层通信系统采用无线局域网的方式构建，各数据采集终端采用IDU一体化采集器，可以提供电源设备模拟量、开关量的数据采集，IDU模块上加装无线射频模块，在本设计中选用CC1101芯片；整个无线局域网的拓扑结构采用多接入点方式，以每个携带IDU设备的基本服务集为单一终端节点，多个终端节点以树型、环型或星型结构接入主干有线网，信道的接入采用MAC控制协议，并采用CSMA多址接入协议的防数据冲突方式，具体结构如图3所示。

图2　WLAN基本服务集

图3　基于WLAN的底层通信网

底层通信网与上层因特网之间的通信利用嵌入式网关来实现，在本设计中所选用的芯片为S3C2440AL，主频400 MHz，64 MB的SDRAM及256 MB的Nand Flash，同时底板上配置USB接口、UART串口、存储口及网络接口，主要资源如图4所示，可以很好地完成无线局域网与因特网之间的数据协议转换功能。

图4　嵌入式网关资源

3 总结

本系统完成了一个通信电源监控系统的设计。该系统分为三层结构，底层数据通信采用无线局域网来构成。WLAN利用IDU作为多功能数据采集设备，以环型、星型或树型方式组网，以S3C2440AL作为网关与Internet网进行相连，因此具有数据传输速度快、安全可靠的优势。

[1]崔恒源.移动通信基站电源监控系统的设计及实现[D].长沙：湖南大学，2009：16-18.

[2]屈军锁.物联网通信技术[M].北京：中国铁道出版社，2011：89-125.

Design of communication power monitoring system based on wireless local area network

QU Ming-fei,ZHANG Wen-tao
(College of Automation Engineering,Beijing Polytechnic,Beijing 100176,China)

On the basis of analysis of communication power supply monitoring system functional requirements and performance indicators,the communication power monitoring system by the end systems and the central servers based on embedded S3C2440AL chip were designed.The system was responsible for the completion of data acquisition of terminal station device voltage,current,and environment variables.And it was connected with Internet which used the embedded gateway and sent the real-time data to the central server through Internet.The center management was made the central server for each base station equipment.Remote monitoring and control in the process of equipment operation were realized.Hardware debugging results show that the system has stable and reliable work,simple and convenient control,and it has a certain popularization value.

communication power supply;real-time monitoring;wireless local area network(LAN);the embedded

TM 769

A

1002-087 X(2016)01-0213-02

2015-08-12

曲鸣飞(1979—)，男，辽宁省人，工程硕士，讲师，主要研究方向为微机控制。今天为止，大多数的通信基站都安装有相应的监控系统，图1 为EMERSON公司的PSMS动力设备与环境集中监控系统的整体结构。如图1所示，整个系统分为三层，处于最低层的是监控站SU，主要的功能是对端局进行现场设备运行数据及图像的采集工作，同时执行监控中心下达的控制命令。需要采集的数据主要有温湿度、水浸、烟感、门禁等环境变量及电源的电流、电压，空调、UPS等智能设备数据。处于中间层的为监控中间站SS，其主要功能是对监控站SU的上传数据进行处理，并将处理结果发送给上层监控中心SC，同时接收SC下达的控制命令。监控中心SC处于监控系统的最上端，一般由数据库服务器、监控业务台、打印机及相关附属设备组成，主要的功能是完成全网监控信息的统计分析和处理工作，同时将告警信息或控制命令下达给SC中间层，直至SU层。