CN103312039A

CN103312039A - 基于北斗卫星的通信基站电源控制与远程监控系统

Info

Publication number: CN103312039A
Application number: CN2013102655215A
Authority: CN
Inventors: 刘娇娇; 王致杰; 杨明莉; 公维祥; 郑盼龙; 席攀; 魏丹; 王扬
Original assignee: Shanghai Dianji University
Current assignee: Shanghai Dianji University
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2013-09-18

Abstract

一种基于北斗卫星的通信基站电源控制与远程监控系统，来自风力发电机的电能和经太阳能光板转化的电能经风光互补电源控制器一次回路转化成与蓄电池电压相匹配的直流电对蓄电池充电；检测设备采集风光互补电源控制器一次回路及蓄电池的输出电压和电流信号，通过模数转换后传至电源控制器；电源控制器对检测设备传送的检测信号进行处理，获得电源状态信息并传送至单片机；单片机将接收的电源状态信息和北斗通信终端的定位信息转化为短信格式传至北斗通信终端；北斗通信终端将包含电源状态信息的短信通过北斗卫星传送至电源监控与控制中心，以及接收电源监控与控制中心发出的控制指令，对通信基站的电源实时监控及信息传输。

Description

基于北斗卫星的通信基站电源控制与远程监控系统

技术领域

本发明涉及电气控制技术领域，尤其涉及一种基于北斗卫星对偏远地区的通信基站电源控制与远程监控系统。

背景技术

通信的快速发展要求有更广的网络覆盖，而基站是通信网络最为关键的设备，它的覆盖面积直接影响通信网络的范围，并直接影响通信质量和服务质量。在电网不能到达或供电不足的孤岛、牧区、农区、湖区、滩涂和边远哨所等偏远地区，如果要延伸电网，代价很高，甚至是不可实现的。因此，通常利用当地的清洁能源风能和太阳能组建成一小型发电系统给偏远的通信基站供电。

在偏远地方通信基站的独立运行的小型发电系统中，由于风和光的不确定性，通常要配置蓄电池，起存储和调节电能的作用。在通信基站的所有设备中，电源是通信基站的心脏，电源系统的稳定运行对通信的安全性和稳定性影响最大。据调查，有75%以上的通信系统故障都来自于电源系统运行的故障。电源系统发生故障如果不及时维修不仅会造成通信基站的瘫痪，而且会造成整个电信系统、通信枢纽等的全部通信中断。因此对通信电源进行实时监控并且将故障信息及时传送到控制中心十分必要。

当前国内外通信基站电源监控技术主要分为四类：第一种是基于串行通信方式的监控方式，传统的电源监控方式大多采用的是串行通行，这种解决方案的主体是中小功率的UPS，这种方式虽然具有实现简单、安全可靠的基本特点，但是这种通信方式的缺点是通信距离短，对于偏远地区并不适用；第二种是基于Modem 电话寻呼网络方式的监控技术，这种方式需要拨号上网，使用Internet 网实现电源的远程监视，而在偏远地区一般没有Internet 网，所以不适用；第三种是基于SNMP 的监控技术，这种技术在电源系统出现故障时可以通过SNMP环境或Web 浏览器对电源设备实行远程监控，但是也需要网络，在偏远地区也不适用；第四种是基于GPRS监控传输技术，此种技术可以将电源故障通过GPRS无线网络传送给控制中心，此种技术也是应用于基站的最广泛的电源故障监控及传输方式。但是，由于GPRS网络的局限性，很多的偏远地区并没有GPRS网络覆盖，而且GPRS监控传输不能对故障基站进行高效准确的定位。而且GPRS 监控级传输在通信速率、稳定性、安全性等方面存在缺点，并且现有的电源监控系统中，一旦GPRS传输发生故障，电源控制器只能将蓄电池各项数据进行保存，待监控传输系统工作正常后才能进行数据传输，虽然保存了数据，仍然不能将电源故障信号及时传送到控制中心。

因此，需要一种有效的监控方式，能够对通信基站电源运行情况进行实时监控，对电源故障信息进行及时传输，保证通信基站的电源系统的安全、可靠运行。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种基于北斗卫星的通信基站电源控制与远程监控系统，利用北斗通信终端的短报文和定位功能，协同GPRS通信系统，及时对偏远地区通信基站的电源运行情况进行报告。北斗系统还可以在没有网络或GPRS信号的盲区或GPRS通信系统发生故障时，进行电源的监控、定位，将通信基站的电源运行情况及时向中心控制站传输，增强通信的稳定性和安全性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种基于北斗卫星的通信基站的电源控制与远程监控系统，包括：风光互补电源控制器一次回路、检测设备、电源控制器、单片机以及北斗通信终端；风光互补电源控制器一次回路、检测设备、电源控制器、单片机以及北斗通信终端；来自风力发电机的电能和经太阳能光板转化的电能经过所述风光互补电源控制器一次回路转化成与蓄电池电压相匹配的直流电对蓄电池进行充电；所述检测设备分别与所述风光互补电源控制器一次回路、蓄电池以及电源控制器相连，用于采集所述风光互补电源控制器一次回路以及蓄电池的输出电压和电流信号，并通过模数转换后传送至所述电源控制器；所述电源控制器进一步与所述单片机相连，用于对所述检测设备传送的检测信号进行处理，获得电源状态信息并传送至所述单片机；所述单片机与北斗通信终端相连，用于接收所述北斗通信终端传送的定位信息，并将接收的所述电源状态信息和所述定位信息转化为短信格式传送至所述北斗通信终端；所述北斗通信终端用于将包含电源状态信息的短信通过北斗卫星发送到外部的电源监控与控制中心，以及接收电源监控与控制中心发出的控制指令，实现对通信基站电源的实时监控及信息传输。

本发明基于北斗卫星的通信基站的电源控制与远程监控系统的优点在于：利用北斗通信终端的短报文和定位功能，对偏远地方通信基站的电源系统运行状况进行实时监控并且对电源系统出现故障的基站进行定位；可覆盖亚太地区，24小时全天候监控，无通信盲区。可以协同GPRS通信模块一起对偏远地区通信基站的电源运行情况进行报告，并在GPRS通信模块发生故障时，通过北斗通信终端将通信基站的电源运行情况及时向电源监控与控制中心传输，增强通信的稳定性和安全性；实现在没有Internet网络和GPRS信号的盲区也可以进行电源的监控、定位并实时传送数据，覆盖范围广、信息自主传输、信息传输速度快、保密性好。

图说明

图1是本发明基于北斗卫星的通信基站电源控制与远程监控系统实施方式的架构示意图；

图2是本发明基于北斗卫星的通信基站电源控制与远程监控系统实施例的架构示意图。

具体实施方式

以下结合图对本发明基于北斗卫星的通信基站电源控制与远程监控系统作详细说明。

参见图1，本发明基于北斗卫星的通信基站电源控制与远程监控系统，包括风光互补电源控制器一次回路11、检测设备12、电源控制器13、单片机14以及北斗通信终端15。

来自风力发电机21的电能以及经太阳能光板22转化的电能经过所述风光互补电源控制器一次回路11转化成与蓄电池23电压相匹配的直流电对蓄电池23进行充电。

所述风光互补电源控制器一次回路11包括依次相连的整流电路、滤波电路和BUCK降压电路。来自风力发电机21的电能经过整流电路、滤波电路和BUCK降压电路调整后，将风力发电机发出的不稳定的三相交流电转化成与蓄电池23电压相匹配的48V的直流电对蓄电池23进行充电。太阳能光板22将太阳能转化为电能，经过滤波电路和BUCK降压电路调整后，将太阳能光板转化的不稳定的电能转化成与蓄电池23电压相匹配的48V的直流电对蓄电池23进行充电。

所述检测设备12分别与所述风光互补电源控制器一次回路11、蓄电池23以及电源控制器13相连，用于采集所述风光互补电源控制器一次回路11中整流电路输出端以及蓄电池23输出端的电压和电流信号，并通过模数转换将模拟量转化为数字量后传送至所述电源控制器13。所述检测设备12可以采用霍尔传感器，用于采集相应的电压、电流信号。

所述电源控制器13进一步与所述单片机14相连，用于对所述检测设备12传送的检测信号进行处理，获得电源状态信息并传送至所述单片机14。其中，所述电源状态信息包括风光互补电源控制器一次回路11中整流电路输出电压和电流信息、蓄电池23充放电状态、蓄电池23是否过压、蓄电池23是否欠压等数据。

所述电源控制器13进一步与所述风光互补电源控制器一次回路11相连，用于根据处理所得电源状态信息，输出可变占空比的PWM波控制所述风光互补电源控制器一次回路11的BUCK降压电路，从而对蓄电池23的充放电进行控制。作为优选的实施方式，所述电源控制器13通过输出可变占空比的PWM波控制BUCK降压电路中IGBT的通断，从而对蓄电池23的充放电进行控制。IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

所述单片机14与北斗通信终端15相连，用于接收北斗通信终端15传送的定位信息，并将接收的电源状态信息和定位信息转化为短信格式传送至北斗通信终端15。

所述北斗通信终端15用于将包含电源状态信息的短信通过北斗卫星24发送到外部的电源监控与控制中心25，以及接收电源监控与控制中心25发出的控制指令，实现对通信基站的电源进行实时监控及信息传输。其中，所述北斗通信终端15发送的短信中还包括通信基站的电源位置信息，该短信通过北斗卫星24中转，发送到电源监控与控制中心25。

参考附图2，本发明基于北斗卫星的通信基站电源控制与远程监控系统一实施例，在本实施例中，所述单片机14通过标准RS232接口29与北斗通信终端15相连。北斗通信终端15的功能是定位和短信传输，单片机14用来接收电源控制器13的电源状态信息和北斗通信终端15的定位信息，再将这些信息转化为短信格式，传送至北斗通信终端15；北斗通信终端15将电源状态信息以及相应通信基站的电源位置信息以短信方式通过北斗卫星24发送到设置在电源监控与控制中心25处的北斗接收机28上，完成各个通信基站的信息传送。由北斗接收机28接收设置于各通信基站的北斗通信终端15发来的短信，再送到电源监控与控制中心25；由电源监控与控制中心25的数据处理机对接收到的各通信基站的信息进行解码，便可得到各通信基站的位置以及电源运行状态信息；电源监控与控制中心25可以将得到的信息进行存储，以及将信息送出显示，供监控人员查看。如果发现某一通信基站的北斗通信终端15发来的短信中携带的信息显示电源状态出现故障，电源监控与控制中心25通过北斗接收机28向相应通信基站的北斗通信终端15发出指令，进而对该通信基站的电源进行控制。

北斗卫星系统是中国自主研发的卫星系统，具有定位、通信功能，它改变了我国长期缺少高精度、实时定位手段的状况，打破了美国和俄罗斯在这一领域的垄断地位。利用北斗卫星系统的导航定位通信功能，可实现对偏远的孤岛、牧区、农区、湖区、滩涂和边远哨所等地区通信基站的电源状态进行24小时全天候、实时、动态监测以及信息传输。

继续参考附图1，所述基于北斗卫星的通信基站电源控制与远程监控系统进一步包括一GPRS通信模块16，所述GPRS通信模块16分别与所述电源控制器13以及单片机14相连；所述GPRS通信模块16用于接收所述电源控制器13传送的电源状态信息，并通过GPRS网络将所述电源状态信息传送至外部的电源监控与控制中心25，以及接收电源监控与控制中心25发出的控制指令；所述单片机14进一步用于当GPRS通信模块16出现故障或者GPRS网络无法传输信息时，从所述电源控制器13中获取电源状态信息传送给所述北斗通信终端15。

所述GPRS通信模块16包括GPRS无线传输模块，通过上位机监控软件（利用RS232/RS485接口）或远程GPRS后台监控软件实现遥控、遥测、遥信、遥调。GPRS通信模块16将来自于电源控制器13中的数字信号（包括风光互补电源控制器一次回路11工作状态、蓄电池23充放电状态、蓄电池23是否过压、蓄电池23是否欠压等数据），通过GPRS无线网络传送给电源监控与控制中心25。电源监控与控制中心25对各通信基站进行实时监控，管理人员通过电源监控与控制中心25的计算机界面上显示的各通信基站的电源系统的工作状况进行24小时全天候、实时、动态监测。如果通过GPRS无线传送来的数据显示某一通信基站的电源出现故障，电源监控与控制中心25根据数据查找故障点，发送指令对电源控制器13进行控制，实现指令、数据和控制信号的双向传输，如果故障仍然不能解决，则需要及时派专员去故障基站进行维修。

电源系统是通信基站的重要组成部分，其运行的安全性和可靠性对通信基站其它各系统的运行至关重要。由于北斗通信终端具有定位和短信通信的功能，可实现对各通信基站电源系统的定位及信息传输。在没有GPRS网络的通信基站，可以单独采用北斗卫星导航下的北斗通信终端实时监控各通信基站的电源系统；对于有GPRS网络的通信基站，可以将北斗通信终端作为GPRS通信模块的重要补充，从而实现对各通信基站的电源运行状态进行24小时全天候、实时、动态监测。

以上所述仅是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明结构的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于北斗卫星的通信基站电源控制与远程监控系统，其特征在于，包括：风光互补电源控制器一次回路、检测设备、电源控制器、单片机以及北斗通信终端；

来自风力发电机的电能和经太阳能光板转化的电能经过所述风光互补电源控制器一次回路转化成与蓄电池电压相匹配的直流电对蓄电池进行充电；所述检测设备分别与所述风光互补电源控制器一次回路、蓄电池以及电源控制器相连，用于采集所述风光互补电源控制器一次回路以及蓄电池的输出电压和电流信号，并通过模数转换后传送至所述电源控制器；所述电源控制器进一步与所述单片机相连，用于对所述检测设备传送的检测信号进行处理，获得电源状态信息并传送至所述单片机；所述单片机与北斗通信终端相连，用于接收所述北斗通信终端传送的定位信息，并将接收的所述电源状态信息和所述定位信息转化为短信格式传送至所述北斗通信终端；所述北斗通信终端用于将包含电源状态信息的短信通过北斗卫星发送到外部的电源监控与控制中心，以及接收电源监控与控制中心发出的控制指令，实现对通信基站电源的实时监控及信息传输。

2.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的通信基站电源控制与远程监控系统，其特征在于，所述风光互补电源控制器一次回路包括依次相连的整流电路、滤波电路和BUCK降压电路。

3.根据权利要求2所述的基于北斗卫星的通信基站电源控制与远程监控系统，其特征在于，所述电源控制器进一步与所述风光互补电源控制器一次回路相连，用于根据所述电源状态信息，输出可变占空比的PWM波控制所述BUCK降压电路，从而对蓄电池的充放电进行控制。

4.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的通信基站电源控制与远程监控系统，其特征在于，所述检测设备采用霍尔传感器。

5.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的通信基站电源控制与远程监控系统，其特征在于，所述单片机通过标准RS232接口与北斗通信终端相连。

6.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的通信基站电源控制与远程监控系统，其特征在于，进一步包括一GPRS通信模块，所述GPRS通信模块分别与所述电源控制器以及单片机相连；所述GPRS通信模块用于接收所述电源控制器传送的电源状态信息，并通过GPRS网络将所述电源状态信息传送至外部的电源监控与控制中心，以及接收电源监控与控制中心发出的控制指令；所述单片机进一步用于当GPRS通信模块出现故障或者GPRS网络无法传输信息时，从所述电源控制器中获取电源状态信息传送给所述北斗通信终端。