动力环境监控单元设计

摘要

　　基站动力环境远程监控系统主要用来监控移动通信基站中的设备，来保证移动通信基站设备的正常运行和可靠维护。以前通信网络的运行和安全主要靠人工对设备进行定期巡检和维护，发生故障不能及时检修。这样就需要基站的动力环境远程监控，可以使通信公司在有限的人力和物力的基础上，降低基站维护成本、提高工作效率，实时了解各个基站的运行状态，提高通信网络的可靠性，增强市场竞争力。

　　本文针对国内移动通信行业以及现有移动基站动力环境远程监控系统的不足与现状进行了研究分析。

　　通过使用 STM32 单片机，使基站采集信息和控制具有远程监控的功能。为系统维护提供了很大的便利，具有一定的实时监控和数据分析功能，实现通信基站动力设备和环境条件的监测，提高了网络的可靠性。文章论述了基站信息的采集、控制设备的研究以及针对可能会出现的问题的解决方案，提高了系统的完整度，简化了结构，使得成本降低，提高了设备的可靠性并且能够准确的反映系统的环境状态，从而满足了可靠性、实时性、高效性的要求。

　　目前此基站动力环境监控系统已在开封、滨州、郑州等地投入运行，收到了良好的社会效应和经济效益，具有一定的前景和推广价值。

　　关键词：移动通信基站；单片机；信息监控

Abstract

　　The remote monitoring system of power and environment in base station is mainly used to monitor the mobile communication base station equipment to ensure the normal operation of mobile communication base station equipment and reliable maintenance. In the past, the operation and safety of communications networks mainly rely on manual inspection and maintenance of equipment regularly. Malfunction cannot be timely repaired. In this way, the remote monitoring of the power environment of the base station is needed, which enables the communication company to reduce the base station maintenance cost and work efficiency on the basis of limited manpower and material resources, understand the operation status of each base station in real time, improve the reliability of the communication network and enhance the market competitiveness. In this paper, the domestic mobile communications industry and the existing mobile base station power environment monitoring system, the shortcomings and the status quo were studied and analyzed.

　　Through the use of STM32 single-chip microcomputer, so that the base station can collect information and control with remote monitoring capabilities, It provide a great convenience for system maintenance, with some real-time monitoring and data analysis capabilities and achieve monitoring communications base station power equipment and environmental conditions, improved Network reliability. This paper discusses the research of base station information acquisition and control equipment and solutions to possible problems, improves the integrity of the system, simplifies the structure, reduces the cost, improves the reliability of the equipment and accurately reflects the system of the state of the environment, so it can meet the reliability, real-time, high efficiency requirements.

　　At present, the base station dynamic environment monitoring system has been put into operation in Kaifeng, Binzhou and Zhengzhou, etc., and has received good social and economic benefits and has certain prospects and application values.

　　Key words: Mobile communication base station；Microcontroller；Information monitoring

　　随着近二十年我国移动通信行业的迅速发展，其规模不断扩大、覆盖区域也不断增加，使得其主设备和辅助设备不断更新。并且还存在通信企业之间激烈的竞争，更加广阔的覆盖区域使得地理环境、自然条件、供电状况千差万别，而应对这种种情况靠的就是运行的稳定以及高质量。

　　目前，通信基站内的各种设备建立了自己的系统，实现了远程监控。但是，为这些设备提供基础电源的通信电源设备和基站的运行环境信息大多还没有实现远程监控。由于通信基站数量庞大且相对分散，无法实现人工维护模式下的全天不间断巡检，使得基站的电源、空调和环境数据无法得到实时监控，这样就给基站的运行留下了很大的不可靠因素[1]。这导致设备发生故障时，维护人员不能及时的进行维护，降低了基站维护的工作效率。而且维护人员不能进行明确指向性的巡防和维护，使得成本大大提高，对通信的质量和名声有很大影响[2]。对于这样的局面，按照以前的比较传统的方式进行分区域维护和人工监控，已经完全不能适应移动通信业务发展的需要，这就意味着计算机集中监控和管理基站动力环境的模式将逐步替代原有的人工看守和管理模式。

　　该监控系统主要的作用是用来对众多通信电源设备已经环境进行实时监控，及时发现故障，进行集中维护、集中管理，提高维护质量[3,4]。为通信系统的动力设备、通信设备提供一些比较可靠精准的信息和必要的精准的控制手段[5]。监控系统的可监控的范围包含了所能搜索监控的全部通信设备以及机房的环境条件等。

　　基站环境监控单元是专为基站动力环境监控开发的基站数据采集控制器，本文从基站动力环境监控单元的硬件设计和软件设计两个方面展开。

　　首先是基站动力环境监控单元的硬件部分，该部分以 STM32 单片机为核心，通过串行口与电源监控单元通信，然后将采集的信息通过传输信道传送给局站的动力环境监控主站。其中监控单元主要包括：MCU 及外围电路，电源模块，环境传感器采样电路，空调控制，数据存储电路，实时时钟电路，电平监测复位电路，运行状态指示灯，蜂鸣器报警电路等。同时为避免装置受到干扰，在硬件电路设计方面加了抗干扰的设计。

　　然后是基站动力环境监控单元的软件部分，本装置软件设计采用 C 语言，并遵循可靠性、健壮性、可修改、易理解、程序简便、方便测试、高效率、标准化、可扩展等原则。通过对比两种 STM32 单片机的两种集成环境，选择编译效率更高的IAR，然后按照一定的流程设计上机维护软件。同时论述了几种软件抗干扰的技术，将硬件与软件抗干扰的技术想结合，可以获得更好的抗干扰效果，增强的系统的可靠性。

　　在本次论文中，本人负责了基站动力环境监测单元的部分硬件及软件部分，应用先进的 32 位 STM32 单片机作为主处理器，并增加了抗干扰设计，使得系统的可靠性增强。

　　动力环境监控单元设计演示：

IAR 集成环境

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目录

　　第一章 绪论
　　　　1.1 课题背景
　　　　1.2 国内外发展状况
　　　　1.3 本文的研究内容
　　第二章 基站动力环境监控系统概述
　　　　2.1 系统的基本功能
　　　　2.2 系统的基本原理
　　　　2.3 基站动力环境监控系统结构
　　　　　　2.3.1 移动通信基站监控内容
　　　　　　2.3.2 组网方式
　　　　2.4 本章小结
　　第三章 基站动力环境监控单元硬件设计
　　　　3.1 系统框架
　　　　3.2 监控单元硬件电路
　　　　　　3.2.1 硬件结构
　　　　　　3.2.2 MCU 及外围电路
　　　　　　3.2.3 电平监测复位电路
　　　　　　3.2.4 RS485 通信单元
　　　　　　3.2.5 环境变量监测单元
　　　　　　3.2.6 空调控制及反馈单元
　　　　　　3.2.7 数据存储单元
　　　　　　3.2.8 实时时钟（RTC）
　　　　　　3.2.9 PCB 温度监测电路
　　　　　　3.2.10 蜂鸣器警报电路
　　　　　　3.2.11 运行状态指示灯
　　　　　　3.2.12 电源电路
　　　　　　3.2.13 设备节点温度监测电路
　　　　3.3 硬件抗干扰设计
　　　　3.4 本章小结
　　第四章 基站动力环境监控单元软件设计
　　　　4.1 嵌入式软件设计
　　　　　　4.1.1 软件开发环境
　　　　　　4.1.2 软件设计思路
　　　　　　4.1.3 软件流程图
　　　　　　4.1.3 温度采集算法及程序流程图
　　　　4.2 上位机软件设计
　　　　4.3 软件抗干扰设计
　　　　4.4 本章小结
　　第五章 结束语
　　　　5.1 本论文取得的研究成果
　　　　5.2 有待进一步研究的工作
　　参考文献
　　致谢
　　学位论文独创性声明
　　学位论文知识产权权属声明

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