物联网通信基站节能降耗技术研究

侯建斌

（中国铁塔股份有限公司 南京市分公司运营维护部，江苏 南京 221000）

0 引 言

物联网是信息传感设备与互联网结合形成的巨大网络系统，在实际应用的过程中对于通信基站有着极强的依赖性。在当前可持续发展和“双碳”战略背景下，我国对于通信基站节能降耗方面也展开了一定研究，但在实际落实的过程中经常由于缺少后期维护导致基站建设过程中所使用的节能设备功能和作用无法得到充分发挥。为了提升物联网通信基站的节能效果，加强对于通信基站节能降耗技术的应用研究很有必要。

1 通信基站节能降耗技术应用原则

节能降耗技术属于通信基站建设的辅助技术，其应用需要以通信基站的正常运行为前提。通信基站节能降耗技术的应用要能保障通信基站的正常使用，确保基站运行的安全性和可靠性。节能降耗技术的使用目的在于减少通信基站运行过程中的资源消耗，以此体现技术应用价值，实现基站生产效益最大化目标。此外，由于通信基站组成结构复杂、设备种类和数量较多，对于环境要求较高，温度、湿度等的变化均会影响到基站的正常运行，因此节能降耗技术的应用需要充分考虑到基站的环境要求[1]。

2 通信基站能耗分析

2.1 主设备能耗

主设备是通信基站系统的重要组成部分，不仅影响着整个基站运行的稳定性，而且也是能耗较多的部分，在进行通信基站节能降耗研究的过程中，需要先明确主设备耗能情况，以此为后续节能降耗技术的应用提供有效参考。对于主设备而言，其能耗随着设备数量的增加而增加，即设备数量越多，通信基站系统对于电力资源的需求量越高，同时主设备的能耗越多[2]。

2.2 空调能耗

对于通信基站而言，空调能耗占基站总耗能的50%以上。内部制冷系统的运行导致空调能耗较大，其中送风系统和回风系统是空调耗能最多的部分。在对机房进行温度调节和控制的过程中，需要频繁启动空调压缩机，这也会增加空调能耗。为了保障通信基站运行稳定，维持机房内温度稳定，相应空调系统需要长时间维持在额定工作状态下，能耗较高。除此之外，在长期的工作状态下，空调内部零件十分容易磨损老化，这不仅会缩短压缩机使用寿命，而且还会降低空调工作效率，造成资源浪费，增加运行成本和维护成本。

3 物联网通信基站节能降耗技术应用研究

3.1 加强能耗监管技术应用

有效的能耗监管技术能够实现对于通信基站实际能耗情况的实时监测，通过对基站能源消耗情况的统计和分析，能够更好地发现通信基站运行过程中节能降耗的潜力和节能改造方向，以此来提升节能降耗改造的针对性和有效性，进而达到提升经济效益的目的。因此，加强对于能耗监管技术的应用研究有着重要的价值[3]。借助物联网机器对机器（Machine to Machine，M2M）技术平台，将传统抄表方式更新为基于物联网精准计量的抄表模式，以此实现对于通信基站耗电数据的实时记录和采集。通过对机房设备性能参数、耗电情况以及基站气象数据的采集和分析，建立基站精准耗能模型，实现对于节电量和节能效率的在线自动计算，以此解决传统合同能源管理模式存在的应用问题，帮助通信企业实时掌握基站能源消耗情况，为基站节能降耗研究提供科学指导。

3.2 主设备节能降耗技术措施

3.2.1 通信基站电能自给

对于物联网通信基站而言，主设备消耗的电能较大，在实际应用节能降耗技术时可以从基站电能自给方面入手，降低对于外来电能的需求，达到节约能源的效果。在实际寻求其他电能供应来源的过程中，需要遵循以下原则。第一，市电之外的电能需要具备清洁、可再生的特点；第二，相应电力来源需要具备稳定、可靠的特点；第三，其他电力来源设备不仅要简单、可靠，而且要求能耗较低，避免增加通信基站整体能耗负担[4]。基于此，可以通过光电互补形式对通信基站进行电力供应，积极应用太阳能发电技术，将其与市电结合共同为通信基站供电。在基站周围布置太阳能电池板，并将其与蓄电池相连，在阳光充足的情况下可以将光电储存在蓄电池中，在光照较弱的情况下则可控制电路转接，由太阳能蓄电池和市电共同供电。太阳能补充供电不仅具有绿色、低能耗的特点，而且相应设备简单。经过实验研究，光电互补供电方式能够有效降低通信基站对于电能的需求，节电量高达30%。除了光电互补之外，还可以结合基站实际位置、环境条件等灵活采用风电互补等绿色环保供电形式[5]。

3.2.2 延长基站电池寿命

基站中的通信设备对于环境温度通常有着较高的耐受性，可承受温度高达40 ℃。但是对于基站电池而言，其可承受的温度相对较低，为了保障基站运行的稳定性，通常会将机房温度控制在25 ℃左右，以此为电池提供最佳工作温度，但这也会增加空调能耗。为了达到节能降耗的效果，可以为基站电池设置单独的恒温柜并根据通信设备自身承受能力对机房温度进行控制，以此为电池提供良好环境条件，延长电池使用寿命，同时有效降低为维持温度而消耗的能源。在蓄电池恒温柜应用过程中，需要在系统外围配置相应传感器，实现电池环境条件的有效控制。

3.2.3 应用智能关断技术

为了降低主设备运行过程中的能耗，可以采用智能关断技术实现对于主设备的有效控制。智能关断技术的应用主要包括智能载频关断和智能时隙关断，根据业务状态情况对主设备进行调节，以此达到节能效果。在基站话务量高峰期，系统会自动将设备调整为工作状态；而在业务空闲期，系统则会将设备调整为休眠状态，以此实现节能降耗[6]。

3.3 空调节能系统设计研究

3.3.1 风光储能设计

在光照、风能充足的地区，采用光伏发电和风能发电等绿色供能形式作为供电补充，以此降低电费成本[7]。对于风速较低、风力较弱的地区，可以根据当地实际情况采取风光互补的形式进行储能发电。对于光能和电能较为充足的区域，风光储能供电设计不仅能够持续为空调系统提供电能，而且还能有效保障电能供应的稳定性和可靠性，极大程度降低了空调系统对于电能的消耗。风光储能系统结构框架如图1所示。

图1 风光储能系统结构框架

3.3.2 新风节能系统

新风节能系统是根据室内外温差，通过热量转移的方式实现对于室内温度的调节控制，以此降低空调运行时间，达到节能降耗效果。新风系统主要包括自然通风和热交换两种形式。自然通风系统是借助风机将室外空气通过入风口引入到室内，并将室内热空气从出风口排出，从而实现温度调节。在此过程中，需要借助智能终端实现对于室外温度的感知，并对相应通风系统和空调系统进行状态控制，在保障室内温度的前提下使空调处于最佳运行状态，达到节能目的。热交换新风系统则是通过将室内温度传导到室外，以此达到冷却室温的效果。此外，通过智能热交换技术还能将由室内外温度差产生的热能转换为电能，以此补充机房供电，有效节约电能。需要注意的是，新风节能系统以室内外温差为基础发挥节能作用，当室内外温差大于5 ℃时才有较好的降温效果[8]。

3.3.3 变频节能技术

变频节能技术是当前空调系统设计中常用的节能技术，通过智能化变频改造能够提升空调系统的智能化水平，进而优化空调压缩机的工作性能，使得空调系统能够根据实际环境温度合理控制自身运行频率，从而达到节能降耗效果[9]。

3.3.4 空调远程监控

空调远程监控能够实现对空调运行状态的实时监控和远程控制，通过对空调运行参数和状态的调整优化空调运行周期，以此避免空调不合理运行造成的能源浪费。借助空调智能管理系统，实现对于空调的远程监控和自适应调节，将空调远程监控智能管理与其他节能措施进行有机结合，最大程度上提高能源利用率，保障节能效果。空调系统自适应控制工作流程主要包括以下两个步骤：一是进行环境温度测试，分析温度变化趋势；二是预测环境温度情况，若不超过预设温度范围则关闭空调，若超过预设温度范围则开启空调并将空调温度设置为与环境温度相近的工作温度，以此实现节能控制[10]。

4 结 论

综上所述，在物联网通信基站实际运行的过程中，能耗较大的为主设备和空调系统两部分。在实际进行节能降耗设计时需要加强对于通信基站的能耗监管，借助合同能源管理和物联网远程精准抄表等技术实现基站能耗的实时记录和采集，为后续节能降耗措施的应用提供可靠参考。此外，通过光电互补、电池恒温柜以及智能关断技术的有效应用实现基站主设备的节能降耗。对于空调系统而言，可以通过风光储能设计、新风节能系统以及变频节能技术的应用来达到节能降耗的目的，同时通过空调远程监控实现对于空调的智能管理。随着人们对通信基站节能降耗技术的深入研究和探索，物联网通信基站建设水平将会得到进一步提升。