CN101730320B - 一种基站环境监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基站环境监控系统及方法，该系统包括：基站监控模块、基站传输模块、图像传感器，所述图像传感器由基站监控模块的监控处理器启动并拍摄静态图片或实时图像，实时图像通过基站传输模块实时传给网管中心。该方法是当监控处理器发现有环境告警信号或收到网管中心下发的拍摄命令时，监控处理器就启动图像传感器拍摄静态图片或实时图像，并将静态图片暂存或将实时图像传送给网管中心；当监控处理器检测到网管中心的图片调用命令时，监控处理器就读取暂存的所有静态图片，并将图片发给网管中心。本发明采用嵌入式的设计方法，不需要单独建立基站环境监控网络，实现简单，基站硬件和软件改动较小，使用灵活。

Description

一种基站环境监控系统及方法

技术领域

本发明属于基站环境监控领域，具体涉及一种基站环境监控系统及方法。

背景技术

在移动通讯网络运营中，运营商都会在基站机房采用环境告警监控措施，比如机房红外、温度、湿度、水淹、烟雾、门禁、干节点等监控，对这些环境变量进行监控，利于基站的维护，利于基站安全稳定的运行，对于一些重要的机房运营商可能还会单独安装专门的图像监控系统，便于对机房环境进行更加全面的实时监控。以上的环境监控方式，部分环境变量比如红外、烟雾等常用环境变量，是基站自身提供监控接口，由设备供应商作为基站的附加功能进行建设，另一部分是运营商自己单独建立的一套监控系统，比如图像监控等，与BSS设备功能不直接相关。

在基站机房建设规范中，运营商一般要求对机房烟雾、门禁、红外、水淹等重要环境变量进行监控，否则就会关系到基站的安危，比如机房有烟雾，表明机房可能有火情；有红外告警或门禁告警发生，表明可能有人员非法入侵机房；有水淹告警，可能机房进水；机房温度过高，表明机房空调坏了或别的异常情况发生。如果这些告警不及时处理，就可能带来极其严重的后果，比如人员非法入侵，导致机房重要设施电缆、蓄电池、甚至基站被盗；有水淹告警发生，说明现场基站设施可能被水淹没，导致基站电路短路烧毁；有烟雾告警发生，说明现场存在火情，不及时处理也可能烧毁基站机房内部重要设施。如果这些告警产生，这些信息一般会在基站系统网管中心可以看到。但是这种告警信息不直观，不形象，网管人员凭借这些告警信息只是知道某一基站机房存在目前存在严重的安全隐患，但是现场实际情况如何，没有人知道。再加上在无线网络中，有的基站的地理位置与网管中心机房相距遥远，紧急情况发生时，人根本不可能短时赶到机房查看情况。所以为了机房的安全、特别是重要机房的安全，运营商一般会在机房安装独立的视频监控系统，可以查看到问题发生时现场的实际情况，这套监控系统一般是利用专门的网络进行图像数据传输，比如ADSL等传输到监控中心。

一套独立的监控系统投资成本巨大，增加了系统运营成本，不利于推广；而上述未采用图像监控的传统环境监控方法又存在明显不足的方面：网管监控中心获取基站现场的信息不直观、不形象，借助独立的监控系统又会导致营运成本激增。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基站环境监控系统及方法。该系统是一种基站嵌入式图像环境监控系统，可以在特定的环境条件下对基站场景进行拍摄；该方法将系统所拍摄的静态图片保存到基站监控模块存储器中，网管中心人员可以根据基站告警情况进行调用查看；对于拍摄采集到的实时图像，可实时传输到网管中心，实时查看。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基站环境监控系统，包括：

基站监控模块，其包括依次连接的用于提供环境告警信号电路接口的告警接入电路、用于对环境告警信号进行处理的监控处理逻辑单元、用于监控的监控处理器；

基站传输模块，包括与监控处理器通过通信总线进行通讯的传输处理器和ABIS接口电路，所述ABIS接口电路通过传输网与基站控制器BSC进行通讯，该基站控制器BSC与网管中心进行通讯，所述网管中心用于对网络进行管理、维护和监控；

还包括图像传感器，其由监控处理器启动并拍摄静态图片或实时图像；

控制电路，其与图像传感器连接，用于接收监控处理逻辑单元的控制信号，控制图像传感器的拍摄角度，该拍摄角度的调整命令来源于监控处理器，进一步来源于网管中心；及

存储器，与所述监控处理器连接，用于存储图像传感器所拍摄的静态图片；

所述监控处理逻辑单元在有环境告警信号时，对其进行逻辑运算，并向所述监控处理器申请中断；

所述监控处理器在有环境告警信号或有网管中心下发的图片拍摄命令或传送实时图像命令或有网管中心发出的图片调用命令时，才产生中断，以读取的监控处理逻辑单元环境告警状态寄存器的值作为外部中断向量，然后根据中断向量作如下处理：

若中断向量是环境告警信号或图片拍摄命令，则监控处理器启动图像传感器进行拍摄，并将拍摄到的静态图片数据存入存储器中；若中断向量是传送实时图像命令，则监控处理器就将拍摄到的实时图像传送回网管中心；若中断向量是图片调用命令，则监控处理器就将当前存放在存储器中的所有静态图片传送回网管中心。

上述基站环境监控系统，当图像传感器自身输出为模拟信号或监控处理器不支持媒体接口时，还包括A/D转换器，其位于图像传感器和监控处理器之间，用于完成图像模拟信号与数字信号的转换。

上述基站环境监控系统，还包括光线传感器，该光线传感器与所述监控处理逻辑单元连接，用于感知外界环境的光强。

所述光线传感器，其光强门限能预先设置，如果光强超过这个门限，光线传感器状态端口就会输出高电平，否则为低电平，这个电平可用于中断触发。

所述存储器是非易失性FLASH存储器。

一种基站环境监控的方法，包括如下步骤：

监控处理逻辑单元在有环境告警信号时，对其进行逻辑运算，并向监控处理器申请中断；

监控处理器在有环境告警信号或有网管中心下发的图片拍摄命令或传送实时图像命令或有网管中心发出的图片调用命令时，才产生中断，以读取的监控处理逻辑单元环境告警状态寄存器的值作为外部中断向量，然后根据中断向量作如下处理：

若中断向量是环境告警信号或图片拍摄命令，则监控处理器启动图像传感器进行拍摄，并将拍摄到的静态图片数据存入存储器中；若中断向量是传送实时图像命令，则监控处理器就将拍摄到的实时图像传送回网管中心；若中断向量是图片调用命令，则监控处理器就将当前存放在存储器中的所有静态图片传送回网管中心。

上述基站环境监控的方法中，所述图像传感器拍摄图片或实时图像时采用智能照明方式，由光线传感器监控外界环境的光强并输出高低电平信号给监控处理逻辑单元，最后监控处理逻辑单元决定是否打开外界的照明器。

上述基站环境监控的方法中，所述图像传感器拍摄时，其拍摄的所有静态图片都包含初始时间戳信息，便于调用时和发生环境告警时的信息进行对比。

本发明的基站环境监控系统及方法具有以下有益效果：

(1)采用嵌入式的设计方法，不需要单独建立基站环境监控网络，作为BSS(Base StationSystem，基站系统)的附加功能提供，投资小；

(2)实现简单，基站硬件和软件改动较小，基站这部分硬件和软件是可裁减的，使用灵活；

(3)采用智能照明方式，节能环保。

附图说明

图1是本发明的基站环境监控系统的原理框图；

图2是基站系统BSS的网络示意图；

图3是拍摄及传输图片的流程示意图；

图4是图片数据帧在存储器中的存储地址划分。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

请参阅图1，本发明的基站环境监控系统包括：

基站监控模块1，其包括告警接入电路101、监控处理逻辑单元102、监控处理器103；

控制电路104、存储器105以及A/D转换器106，该A/D转换器106用于完成图像模拟信号与数字信号的转换，该存储器105为非易失性FLASH存储器；

基站传输模块2，其包括与监控处理器103通过通信总线进行通讯的传输处理器201和ABIS接口电路202，ABIS接口电路202通过传输网(传输网可实现基站BTS与基站控制器BSC3之间数据的透明传输)与基站控制器BSC 3进行通讯，该基站控制器BSC 3与网管中心4进行通讯；以及图像传感器5和光线传感器6，所述图像传感器5(采用CMOS、CCD)自身输出为模拟信号或监控处理器103不支持媒体接口。

告警接入电路101用于提供环境告警变量(即环境告警信号)电路接口，如红外、烟雾、水淹、门禁等环境告警变量，当有告警时，告警接入电路101将环境告警变量转化为告警状态变量输送给监控处理逻辑单元102，同时光线传感器6感知外界环境的光强，其状态端口的输出也引入监控处理逻辑单元102，由监控处理逻辑单元102判断是否应该打开还是关闭外界照明器的开关触点，监控处理器103不参与这一过程，这样照明控制不需要软件参与，完全由监控处理逻辑单元102控制，可减少监控处理器103的负荷。监控处理逻辑单元102可对几种告警进行处理，逻辑进行“或”运算，有一个告警产生就会向监控处理器103申请中断。光线传感器6感知外界环境光强时，如果光强超过预先设置的门限，光线传感器6状态端口就会输出高电平或低电平给监控处理逻辑单元102，否则输出低电平或高电平。监控处理逻辑单元102对告警状态变量进行逻辑运算，其运算结果由监控处理器103读取，监控处理器103根据读取的结果判断是否触发读取A/D转换器106的图片数据，监控处理器103读取的静态图片数据暂存在存储器105中，其保存的数据不会因为基站监控模块1掉电而丢失。当图像传感器5自身输出为数字信号，且监控处理器103支持媒体接口时，系统可以不含A/D转换器106，此时监控处理器103可直接读取图像传感器5的数据。如果监控处理器103收到网管中心4的图片调用命令，监控处理器103就会读取存储器105的所有图片的数据帧，将数据通过通信总线(可以是以太网、RS485等)传到基站传输模块2，基站传输模块2的传输处理器201将获得的图片数据帧传到ABIS接口电路202，ABIS接口电路202按照ABIS协议规定的帧格式通过传输网将图片数据帧传到基站控制器BSC 3，最终将数据传递到网管中心4，从而可以查阅过去基站的环境监控图片，供实时查看。

另外，也可以由网管中心4下发命令给监控处理器103，监控处理器103可通过监控处理逻辑单元102及控制电路104控制图像传感器5的拍摄角度，这样图像传感器5可前后、上下、左右转动，扩大拍摄的视野范围。图像传感器5安装位置灵活，可根据现场实际情况确定安装位置。拍摄命令可以是图片拍摄命令或传送实时图像命令，如果是图片拍摄命令就将拍摄到的静态图片数据存入存储器105中，如果是传送实时图像命令就将拍摄到的实时图像传送回网管中心4。图像传感器5拍摄时，其拍摄的所有静态图片都包含初始时间戳信息，便于调用时和发生环境告警时的信息进行对比。

图片或实时图像传输过程中，基站监控模块1与基站传输模块2之间通过IP传输协议或别的传输协议传输；基站传输模块2与基站控制器BSC 3之间通过ABIS接口协议传输，基站传输模块2的ABIS接口电路202为SDH、E1/T1或IP接入，负责和基站控制器BSC 3硬件接口。图片或实时图像作为普通数据传输，如果传输选用E1/T1，图片或实时图像数据可以作为信令数据走信令时隙，也可以单独分配一个时隙，不影响基站BTS和基站控制器BSC 3的正常通信业务。图片或实时图像传到网管中心4后，将携带初始时间戳的图片数据和网管中心4收集到的告警信息进行比较，就可以知道发生环境告警时，或者收到图片拍照命令时基站前端当时的场景，给基站维护人员和管理人员处理问题提供直观的决策依据。

请参阅图2，该图是基站系统BSS的网络示意图，为一个分布式基站系统BSS，从图中可以看出基站BTS与基站控制器BSC之间基本的拓扑关系，从而也可看出本发明的基站环境监控系统也属于同样的拓扑关系，因为本发明是一种嵌入式环境监控系统，基站系统BSS是该嵌入式环境监控系统的承载系统。

本发明的基站环境监控的方法，包括如下步骤：

当监控处理器103发现有环境告警信号或收到网管中心4下发的拍摄命令时，则监控处理器103启动图像传感器5拍摄静态图片或实时图像，并将静态图片存储到存储器105中，将实时图像传送给网管中心4；

当监控处理器103检测到网管中心4的图片调用命令时，则监控处理器103读取存储器105中的所有静态图片，并将图片发给网管中心4。

上述方法中，监控处理器103是在有环境告警信号或有网管中心下发的拍摄命令或有网管中心发出的图片调用命令时，才产生中断，以读取的监控处理逻辑单元102环境告警状态寄存器的值作为外部中断向量，然后根据中断向量进行后续处理。若中断向量是环境告警信号或图片拍摄命令，则监控处理器103启动图像传感器5进行拍摄，并将拍摄到的静态图片数据存入存储器105中；若中断向量是传送实时图像命令，则监控处理器103就将拍摄到的实时图像传送回网管中心4；若中断向量是图片调用命令，则监控处理器103就将当前存放在存储器105中的所有静态图片传送回网管中心4。

上述方法中，图像传感器5拍摄图片或实时图像时采用智能照明方式，由光线传感器6监控外界环境的光强并输出高低电平信号给监控处理逻辑单元102，最后监控处理逻辑单元102决定是否打开外界的照明器；图像传感器5拍摄时，其拍摄的所有静态图片都包含初始时间戳信息，便于调用时和发生环境告警时的信息进行对比。

请参阅图3，拍摄及传输图片的过程如下：

步骤a：有红外、水淹、烟雾、门禁告警之一时，告警输入通过告警接入电路101再到监控处理逻辑单元102，经过逻辑运算向监控处理器103产生硬中断，或收到网管中心4的拍摄命令，向监控处理器103申请软中断，进入中断服务程序入口；

步骤b：进入中断服务程序后，读取中断向量，判断当前产生的中断向量类型是红外、或烟雾、或水淹、或门禁、或拍摄命令，即拍摄触发条件＝“红外”∪“水淹”∪“烟雾”∪“门禁”∪“图片拍摄”，若满足上述条件程序进入“启动拍摄”程序段；若不满足，程序退出中断服务程序；

步骤c：如果检测到的中断向量是“图片获取”，程序进入图片传送部分，把基站监控模块1存储器105中所存储的所有图片传给基站传输模块2，基站传输模块2再把图片传给基站控制器BSC 3，进而到网管中心4；

步骤d：图片拍摄程序段，监控处理器103读取图像传感器5若干帧图片数据，然后将图片数据存储在存储器105中。图片拍摄包含以下步骤：

步骤d1：场景拍照采用智能照明方式，加强拍摄效果，其具体实施如下，基站输出一个干结点控制，作为基站场景照明器开关继电器的开关触点控制，开关打开照明器条件是：照明开关触点“开”＝“红外”∪“水淹”∪“烟雾”∪“门禁”∪“图片拍摄”∩(光线传感器状态输出＝“0”)，也就是说，如果告警条件有一个满足且外界光线强度低于设定值，照明器就会打开，便于图像传感器5拍摄，当上面告警没有一个发生或者光线传感器6检测的光强超过设定的门限，开关触点都会关掉，照明器熄灭，即照明开关触点“关”＝(“红外”∩“水淹”∩“烟雾”∩“门禁”∩“图片拍照”)∪(光线传感器状态输出＝“1”)，这种设计对于基站场景光线暗淡或夜晚，同时又出现上面的告警时，便于图像传感器5拍到清晰图片。白天或没有这些告警时，照明器不会打开，这样可以节约能源；

步骤d2：对于图像传感器5的拍摄角度，通过控制电路104来控制，其控制命令有两个来源，一个是监控处理器103自动启动图像传感器5拍摄若干角度的图片，控制指令也可以来自网管中心4，网管中心4根据需要发出控制命令调整图像传感器5的拍摄角度；

步骤d3：图片拍摄的分辨率可调整，根据实际需要由程序对图像传感器5及其图像处理芯片参数进行调整，图片数据帧根据系统时间标记时间戳，便于和告警在时间上相对应；

步骤e：图片数据帧的存储，图片数据暂存在存储器105中，数据携带系统时间“时间戳”；同样，若是实时图像，则不用暂存，直接传送回网管中心4；

步骤f：图片数据帧的传输，监控处理器103接收到网管中心4的图片获取命令，其程序进入图片数据帧传输操作，一帧图片数据传输时可以将数据分成若干数据块，以IP包或自定义的帧格式传递到基站传输模块2，基站传输模块2暂存这些数据包，然后以ABIS接口协议规定的数据传输格式将数据传到基站控制器BSC 3，再到网管中心4，图片数据的格式是标准的。图片传输时，一定携带图片“时间戳”信息，便于图片浏览时和告警信息的时间进行核对。一次图片调用命令，要将存储器105中所存储的所有图片数据帧传递到网管中心4。

请参阅图4，图片数据帧在存储器105中的存储地址规划，一地址指针ImgCount存放总的图片数目，其初始状态为0，存一帧图片*ImgCount自动加1，存储每一帧图片数据存放的首地址是ImgAdrHdr_，读取每帧图片时，程序以首地址作为入口点，直到读到数据帧结束符，这样可提高程序的效率。

本发明监控系统是基站嵌入式，不需要单独建立独立的基站监控网络，硬件电路投资小，且电路根据需要可裁减，软件的任务量也不大，数据传输也是借助基站板间已有的数据传输通道。监控作为基站的附加功能提供，运营商不用投巨资建立独立的监控网络，大大的节约了运营商的投资成本。另外，本发明根据实际需求，可以选择提取静态图片信息，也可以选择提取动态实时图像信息。对于静态图片信息，由于不需要实时传输，并且数据量不大，只需把所关注的告警发生时，现场的图片信息记录下2～3帧，存储在存储器105中，网管中心4根据需要可随时调用查看。如果选择动态图像数据，由于数据量大，数据不用存储到存储器105，实时传递到网管中心4即可。

本发明适用于GSM、WCDMA、CDMA、PHS等移动网络，使用灵活方便，可作为基站的附加功能提供，运营商不用专门投资搞监控网络建设。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，凡是本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基站环境监控系统，包括：

基站监控模块，其包括依次连接的用于提供环境告警信号电路接口的告警接入电路、用于对环境告警信号进行处理的监控处理逻辑单元、用于监控的监控处理器；

基站传输模块，包括与监控处理器通过通信总线进行通讯的传输处理器和ABIS接口电路，所述ABIS接口电路通过传输网与基站控制器BSC进行通讯，该基站控制器BSC与网管中心进行通讯，所述网管中心用于对网络进行管理、维护和监控；

其特征在于，还包括图像传感器，其由监控处理器启动并拍摄静态图片或实时图像；

控制电路，其与图像传感器连接，用于接收监控处理逻辑单元的控制信号，控制图像传感器的拍摄角度；

存储器，与所述监控处理器连接，用于存储图像传感器所拍摄的静态图片；

所述监控处理逻辑单元在有环境告警信号时，对其进行逻辑运算，并向所述监控处理器申请中断；

所述监控处理器在有环境告警信号或有网管中心下发的图片拍摄命令或传送实时图像命令或有网管中心发出的图片调用命令时，才产生中断，以读取的监控处理逻辑单元环境告警状态寄存器的值作为外部中断向量，然后根据中断向量作如下处理：

若中断向量是环境告警信号或图片拍摄命令，则监控处理器启动图像传感器进行拍摄，并将拍摄到的静态图片数据存入存储器中；若中断向量是传送实时图像命令，则监控处理器就将拍摄到的实时图像传送回网管中心；若中断向量是图片调用命令，则监控处理器就将当前存放在存储器中的所有静态图片传送回网管中心。

2.根据权利要求1所述的基站环境监控系统，其特征在于，还包括A/D转换器，其位于图像传感器和监控处理器之间，用于完成图像模拟信号与数字信号的转换。

3.根据权利要求1或2所述的基站环境监控系统，其特征在于，还包括光线传感器，该光线传感器与所述监控处理逻辑单元连接，用于感知外界环境的光强。

4.一种基站环境监控的方法，其特征在于，包括如下步骤：

监控处理逻辑单元在有环境告警信号时，对其进行逻辑运算，并向监控处理器申请中断；

监控处理器在有环境告警信号或有网管中心下发的图片拍摄命令或传送实时图像命令或有网管中心发出的图片调用命令时，才产生中断，以读取的监控处理逻辑单元环境告警状态寄存器的值作为外部中断向量，然后根据中断向量作如下处理：

若中断向量是环境告警信号或图片拍摄命令，则监控处理器启动图像传感器进行拍摄，并将拍摄到的静态图片数据存入存储器中；若中断向量是传送实时图像命令，则监控处理器就将拍摄到的实时图像传送回网管中心；若中断向量是图片调用命令，则监控处理器就将当前存放在存储器中的所有静态图片传送回网管中心。

5.根据权利要求4所述的基站环境监控的方法，其特征在于，所述图像传感器拍摄图片或实时图像时采用智能照明方式，由光线传感器监控外界环境的光强并输出高低电平信号给监控处理逻辑单元，最后监控处理逻辑单元决定是否打开外界的照明器。

6.根据权利要求4或5所述的基站环境监控的方法，其特征在于，所述图像传感器拍摄时，其拍摄的所有静态图片都包含初始时间戳信息。

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