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基于物联网的通信基站电源管理系统的研究

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资料介绍

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.

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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)

摘要：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。

关键词：物联网；智能监测；服务器设计

中图分类号：TM

文献标识码：A

文章编号：1002—087

X(2017)10-1492-02

Research on communicationbase

^stationpowermanagement system

based onInternet of

things

M匣_NG Yun-xia

Information

Vocational

Hebei

05003工China)

(Shijiazhuang

Engineering

College,Shijiazhuang

Abstract：Based on the

structure of the Intemetof

and ofthe

management system

three—layer

things，the monitoring

the

environment of

communication base station was

whole

could realize

effectively

dynamic

designed。111e

system

other functions in the

the"telemetry，remote communication，remotecontrol，remote

debugging，remote viewing。and

such as

and low

conditioner and SO

on，and

EEIuipment

the

high

voltagedistdbution，battery pack，UPS，oil machine，air

and

water and smoke in the base station．In addition to the basic

and

tamperature

humidity，access control，ground

also focused on

of the server communication

data

function．So the

processing

function，this

design

could be _effectively

improved．

design

of the

operation efficiency

system

Key words：10T：intelligent monitoring；serverdesign

表1

通信电源监控参数

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。

监控对象

通信电源

基本设备

具体项目

低压配电设备、直流开关电源、蓄电池组、

油机(重要的纂站中配备)

输入交流电压、直流总电压、总电流、低压配电设备输

入三相电压、熔丝状态、开关状态、蔷电池充放电状态、

蓄电池总电流、蓄电池总电压、油t)L IL作状态、油压、

水温、启动电池电压、油箱液化等

通信电源

基奉参数

机房环境

设备

空调、门禁、烟雾等

机房环境

参数

空调工作状态、空调工作电流、机房环境的温度、湿度、

水淹情况、人体红外检测、门禁系统一l：作状念

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

图1

通信电源基本结构

系结构，因此，采取物联网的理念饔豢计该系统就可以顺利实

现其功能。

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

收稿日期：2017．0G-屹

作者简介：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。

2017．10 V01．41 N0．10

492

万方数据

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Intemet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。

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：

／／bq始化，并从nV中获驭薰t认值，用于再次启动自刁日寸候恢复上次的l★认设置

osal—nv item_inil(1|【Y—邛MPERATRUE_PERIOD，1，a“yDefaultReportPenod)，

ozal_nv_read(耵—Ⅱ肝ER^眦-PERIOD，0，1，＆myTempRepoltPenod)，

osal_nv Xtem—mit(ⅥY—姗邛ITY-PERIOD，1，＆_myDffaultReportPeriod

osal—nvJead(MY_TEMPERATRUE．PERIOD，0．1，&myhu_ReportPeriod)，

osal—start—timeIEx(Greenhouse—TasklD，IP／_REPORT'rE／”E耵J盯_0陋一SEC

／／启动温度采集和发送的定时器

osal—stazt—tirerEx(GreenhouseJazklD，】y【Y—l{EPORT-IⅡ毗E、几_PI_ONE_SEC

／／fl动湿度采集和发送的定时器

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Etherrle(1)．z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Etheme网络传输。本菜统两种模块都有，一个是GPRS

模块接口．另一个是内嵌TCPhP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。

图2

通信电源监控管理系统的基本结构

2服务器功能设计

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。

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：

vozd

server：：xncomxngConnection(int handle)

{

Sezve—rhread*thxead=new

ServerThxead(handle，this，mainwin,this一>cltentNu2)，

／／为客户鲫创建线程

／／添加的客户螂列裹中

图3

系统硬件的整体框图

this一>ma】mWin一>socko_t—add(thread->soeket)．

this一>clxentNum++．

底层监测系统的中央处理器可以选用ARM处理器[31，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瑚z，具有133

MHz韵多层总线架构和37条DMA通道，而且存储器模块中

thzead->sta／t

0．

}

实现服务器数据处理的程序为：

if(isGateway(socket))

／／笋,J断是否为网关

QTcpSocket}socket一1

1f(command[O】P 0)

SRAM，这

还包括着可以配置为紧耦合存储器(TCM)的64．KB

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

ui一>textBrowser—gate一>append(command)，

／／遍历socket链表，给每个socket发送数据

foreach(socket—i，socket—list)

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

托处

酏

。

_”n ∞ 胁缸

d 伯旺

协

如

∞

=；n

胁弧婶∞

陆岭t

咄出

盯n

惦

L““ 姐∞卜

(下转第1512页)

2017．10 V01．41 No．10

493

万方数据

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