通信電源監測系統設計探究范文

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摘要：

一個安全、可靠、穩定的通信電源系統是通信系統正常工作的基礎。為了提高通信系統的綜合質量，需要對通信電源系統進行實時的監測控制。通過對比研究，設計出一種基于嵌入式的通信電源監測系統。該系統可以有效地檢測通信電源電路的電壓、電流以及電路所處物理環境的參數。

關鍵詞：

嵌入式；通信電源；實時監測

通信電源是通信系統的供電模塊。穩定可靠的通信電源供電系統是整個通信系統正常工作的保證，因此通信電源被稱為通信系統的“心臟”。一旦通信電源系統停止工作，所有的通信設備將無法正常運行，進而整個通信系統將面臨癱瘓的局面。通信電源監測系統自通信電源系統產生之初便有，但是傳統的通信電源監測系統存在以下缺點：(1)可靠性低：傳統的通信電源監測系統使用的傳感器部件比較落后，嵌入到整個電路系統中后會對主電路造成一定的影響，久而久之可靠性就會降低；(2)可維護程度低：由于通信電源監測系統在設計之初并沒有整體綜合性的設計，導致每個器件都有自己獨立的檢測系統，不利于操作人員的日常維護；(3)智能化水平低：傳統的監測系統僅僅停留在監測的層面上，沒有實現現場的反饋機制，不具有智能化的處理功能。針對傳統通信電源監測系統的不足，本設計進行針對性開發，以現在常用的嵌入式系統來實現通信電源系統的綜合化、網絡化和智能化功能。

1通信電源監測系統的整體設計

通信基站常用的供電方式主要有集中供電方式和分散供電方式兩種。集中供電系統主要由交流供電系統、直流供電系統和相應的接地系統組成。集中供電系統具有結構簡單、便于管理維護的優點，但是其可靠性較差、成本較高、電能損耗高，所以現在主推的供電方式是分散供電方式。分散供電方式每個系統相對獨立性高，甚至為每個設備都配置了一個小型的供電系統，但是分散供電方式結構復雜，需要強大的管理控制系統。本課題所設計的通信電源監測系統便是基于分散供電方式開發設計的。本設計基于Cortex-A8核心處理器的嵌入式系統進行開發設計，針對通信基站的電源設備、機房空調以及照明進行檢測控制，具體的設計如圖1所示。

2硬件監測電路設計

通信設備對于供電電路要求較高，需要電源按照規定輸出電壓和電流。傳統的監測系統當雜音電壓值高于預定值10s以上時便會判定系統故障，而不同的通信設備對于電壓、電流等物理量的敏感程度有所不同，這樣的一概化設計難以滿足系統高效運行的要求，這也是困擾傳統監測系統的難題之一。本設計是在分散供電方式的基礎上進行開發設計的，由于分散型供電系統基本上對于每個通信設備都有獨立的供電設備，故可以開發獨立的監測系統。

2.1電路電流、電壓監測電路

供電系統穩定的電流輸出是供電正常的重要指標之一，本設計選擇具有軍工工藝與生產標準的FC-2分流器，該電流傳感器具有高精度、低成本的優點。該電路置于主電路之中，為了減少對主電路造成的影響，選擇毫安級別的電阻通過放大電路后采集微弱電壓信號。然后通過ADC數模轉換，送往處理器進行處理分析。放電電路如圖2所示。電壓的監測電路原理與電流監測電路相同，在此不做重復的說明。

2.2通信設備溫度監測電路

由于大多數通信設備在工作的過程中會產生很大的熱量，所以對于通信設備溫度的監測十分重要。本設計采用DS18B20溫度傳感器進行溫度的采集，該傳感器的正常工作范圍為－50~125℃，足以滿足設備的正常工作范圍。此外，該傳感器的測量精度為0.5℃，精度高使得測量數據更加精確。由于該傳感器與處理器的通信僅僅是上傳數據，不需要接收處理器發來的命令，故采用單總線的模式。這樣分布于各個設備周圍的傳感器要想正常工作，就需要一個7407驅動電路，如圖3所示。

3基于嵌入式的控制單元系統設計

3.1嵌入式操作系統的選擇

本設計是基于嵌入式進行開發設計的。嵌入式操縱系統的種類繁多，按照實時性可以分為兩類：非實時嵌入式操作系統和實時嵌入式操作系統。通過對現有的主流嵌入式操作系統進行比較，決定選擇Linux平臺的操作系統[1]。與其他操作系統相比，Linux平臺的操作系統的優點是：開放的碼源，可以對其進行深度開放從而達到系統需求；適用于包括ARM在內的多種CPU；集成了完整的TCP/IP協議棧，驅動豐富；提供了集成開發工具與SDK等等?？傊?，該嵌入式操作系統代碼開放、功能強大，是進行基于嵌入式開發的控制單元的主流選擇。

3.2監測軟件模塊

劃分為了更好地監測供電系統，及時將信息反饋給管理人員，同時為了監測系統更具模塊化，本設計將監測軟件進行了整體的劃分。

3.2.1初始化模塊

前文已經提及，針對不同的電源設備可以采用不同的監測系統。要實現這一目的就要對不同的通信設備進行個性化的初始化設置。初始化設置主要包括硬件端口電路的初始化和配置參數的初始化兩部分。硬件端口的初始化主要是端口功能初始化、寄存器初始化等，配置參數的初始化則主要是針對不同通信設備正常工作電壓、電流以及溫度的初始化閾值設置。

3.2.2數據采集模塊

數據采集模塊是整個監測系統的重要部分，該部分的主要功能是接收現場的傳感器采集數據并進行存儲、預處理、轉發等操作。數據采集模塊可以分為數字量采集和處理、物理量采集和處理、預警報警處理三大部分。數據采集模塊采集數據是整個系統的數據來源，是系統進行控制的前提。

3.2.3控制模塊

控制模塊是整個監測系統的核心模塊，是其他模塊正常工作的保證。控制模塊的主要工作是對數據采集模塊采集數據進行深度的分析處理，一方面把處理結果反饋到電路之中，進行智能化的控制；另一方面將處理結果以友好界面的形式反饋給系統管理員，進行下一步的處理。此外控制模塊還具有預警功能，在出現危險征兆的時候將此危險信息發送給系統管理員，從而把損失降到最低。

4總結

被譽為通信基站心臟的通信電源有著極其重要的地位，通信電源監測系統的實際應用表征著通信電源的日常維護和管理工作由人工看守轉換到計算機自動化控制處理階段。針對分散型通電電源供電系統結構復雜的特點，本設計提出了基于嵌入式系統的通信電源監測系統。在設計中構建了以RAM處理器為核心的控制系統，代替了傳統的單片機模式，極大地提高了工作效率，提升了監測系統的整體性能。

參考文獻：

[1]陳智慧，吳軍霞.基于ARM的嵌入式Web服務器的設計及實現[J].工業控制技術，2006(11)：103-106.

作者:高麗婷 溫秀梅 單位:河北建筑工程學院