基于物联网的通信基站电源管理系统的研究

孟云侠

(石家庄信息工程职业学院，河北石家庄050035)

基于物联网的通信基站电源管理系统的研究

孟云侠

(石家庄信息工程职业学院，河北石家庄050035)

以物联网三层结构为基础，设计了通信基站动力环境的监控与管理系统。整个系统可有效地对局站内的高低压配电、蓄电池组、UPS、油机、空调等设备及通信基站内的温湿度、门禁、地水、烟雾等环境量实现“遥测、遥信、遥控、遥调、遥视”等功能。除了基本功能之外，着重设计了服务器的通信和数据处理功能，可有效地提高系统的运行效率。

物联网；智能监测；服务器设计

作为一种新型的技术，物联网可以有效地提供三个方面的技术支持[1]：一为全面感知，可以利用各种智能及非智能的数据采集装置准确地获取需感知对象的当前信息；二是信息的实时传递，物联网支持利用各种通信技术来构建整个系统的通信层，该通信层可以采取短距离、长距离、有线、无线、移动、固定等多种通信方式，而其根本的特征是实时、准确；三是智能处理，利用各种智能计算方法实现对物体的智能控制。

通信基站是移动通信的基础。而通信电源是通信设备可靠运行的保障。在通信基站中，需要监控对象主要有三类，分别为通信电源基本设备、通信电源基本参数、通信机房环境设备和通信机房环境参数等，表1当中所列出的就是通信电源运行过程中需监控的参数。图1为通信电源的基本结构。

1 通信电源监控系统基本结构设计

对于通信系统而言，每一个通信基站都需要配备相应的电源系统。因此，需要监控的电源对象分散在各个通信基站的机房内，这就造成了每一个监控对象的分散性。而对于整个电源监控系统而言，需要构成一个“监控分散，管理集中”的体系结构，因此，采取物联网的理念来设计该系统就可以顺利实现其功能。

表1 通信电源监控参数

图1 通信电源基本结构

物联网分为三层结构[2]，分别是感知层、通信层和应用层。感知层的主要作用是信息的采集和感知，实现的手段有智能型检测系统和非智能性检测系统，例如各类成品智能检测仪器、各种传感器(如温湿度感应器、震动感应器、人体红外感应器、声音感应器、压力感应器等)、二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头等。感知层所采集的数据需要底层的通信系统来进行数据的传输。传输的技术也有许多种，例如现场总线、蓝牙、红外线、ZigBee等等；通信层是实现分散式监控到集中式管理的核心通信层，它的主要任务是把底层采集来的数据通过公共数据通信网传递至管理中心或其他应用终端。通信层的技术也有多种，大多数依靠Internet网或移动通信网来进行传输，可以使用的技术有GPRS、4G或wifi等。处于物联网最高层的是应用层，可以根据应用的需求来设置相应的功能，其中，大多数数据存放在服务器当中，而应用终端可以选择各种移动设备，也可以选择PC机。基于物联网的通信电源监控管理系统的基本结构如图2所示。

图2 通信电源监控管理系统的基本结构

通信电源底层监测系统的硬件部分主要由六部分组成，分别为底层中心处理器、数据采集单元、数据存储单元、底层通讯单元、通信接口及显示模块等，系统硬件的整体框图如图3所示

图3 系统硬件的整体框图

底层监测系统的中央处理器可以选用ARM处理器[3]，本设计选用的是AT91SAM9G45。AT91SAM9G45具有与底层监测相关的高速数据传输接口，可以有效地支撑LCD、摄像头、音频、以太网、高速USB设备以及SDID接口设备等。同时，AT91SAM9G45处理器的运行频率高达400 MHz，具有133 MHz的多层总线架构和37条DMA通道，而且存储器模块中还包括着可以配置为紧耦合存储器(TCM)的64-KB SRAM，这些可有效地保证数据采集系统的高速率数据采集及任务的合理调度。

底层监测系统的另一个设计重点就是数据采集模块。该模块的主要作用是底层设备运行数据的及时感知，并将这些数据上传至底层中央控制中心。数据的感知可以选用各种传感器来完成，例如电流互感器、电压互感器、温度传感器、湿度传感器、震动传感器等。而这些数据的传输就需要底层传输系统的支持。底层传输系统可以利用CAN总线，也可以采用ZigBee、蓝牙等短距离通信方式。如果利用ZigBee技术，就可以构造相应的无线传感网，实现数据的采集与发送功能。系统环境中温湿度数据采集和发送启动程序如下：

底层监测还需要设计与中间层的通信系统，可以选用GPRS(4G)模块或Etherne(以太网)通讯模块。目前，各通信基站大多采用4 G小流量来实现，但是在大一些的网站，最好还是要采用Etherne网络传输。本系统两种模块都有，一个是GPRS模块接口，另一个是内嵌TCP/IP协议的MC52i模块。所有的数据利用相应模块进行数据传输，而远程接收端接收数据包后再利用MODBUS协议解析数据包。

2 服务器功能设计

服务器是整个系统数据存储和转发的中心，它的功能主要是实现了向TCP客户端提供有效的分析数据，并借助于网络实现远程的数据传输，类似于一个中继站。服务器需要完成三个方面的设计，分别为利用TCP协议为服务器配置网络通信功能；接收客户端的数据处理请求；进行数据处理。

可以完成服务器功能实现的语言有很多，本设计采用Qt来进行实现。其中实现客户端请求监听的程序为：

实现服务器数据处理的程序为：

3 结语

利用物联网技术可以充分地适应通信基站电源运行状态的智能监控要求，准确、及时地反映相关设备的工作过程，加强电源工作的稳定性和可靠性，提高工作效率，对生产实践具有积极的指导作用。

[1]鲁东海.基于物联网技术的智能变电站辅助控制与监测系统设计与应用[J].华东电力，2011(39)：568-569.

[2]成佳慧.基于物联网技术的火电厂高频电源智能监测系统研究[D].南京：南京信息工程大学，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

孟云侠(1978—)，女，河北省人，副教授，主要研究方向为数据库及网页网站教学。