CN1377208A - 一种基于互联网的移动基站集中监控系统 - Google Patents

Abstract

一种基于互联网的移动基站集中监控系统,采用固态嵌入式网络处理模块、实时LINUX操作系统及专用设备驱动软件、网页/服务器结构构造系统。整个系统包括嵌入式网络服务器(MLN),数据采集系统(MLD),智能串行协议适配器(MLS),网络视频摄像设备(MLV),黑盒子历史数据记录设备(MLR)和全球定位系统接口(MLG)。本发明通过智能协议适配将现有的智能设备接入本系统,就可实现在互连网浏览器上集中管理众多基站,同时观察和操作远方的摄像头;对非智能设备,可以通过模拟量以及数字量接口接入本系统;对于采集点非常多的情况,只需在网络HUB上添加设备就可以实现扩容。具有成本低,性能稳定,可扩展性强,维护方便之优点,可作为移动基站集中监控系统。

Description

一种基于互联网的移动基站集中监控系统

技术领域：

本发明涉及监控系统，具体的说是一种应用在电信领域中，利用互联网对于电信局无人值守的移动基站实施中心监控的系统装置。

背景技术：

随着国内外移动通讯业务的飞速发展，对于移动基站的通信电源、空调及机房环境集中监控管理系统的要求越来越迫切，而且发展的趋势是要走开放协议及IP化的道路。目前虽然已经有的移动基站监控系统种类很多，开通运行的局也不少，但由于现有技术对于环境集中监控系统所采用的方案主要是基于公共开关电话网络(PSTN)和自定义协议的分布式或集散式控制系统，因此不能完全达到先进、实用、规范、符合电信管理网建设的要求。现有技术的典型方案是利用RS485/232在基站内部组网或级联，利用工控机或PC机作为基站内部网的主控设备，主控设备利用基站的时隙与监控中心通讯，并利用时隙交换机完成图像监控设备的图像切换。例如，中国专利局公开的CN1191461A“移动通信基站集中监控系统及方法”和CN1295389A“电信移动基站中心监控系统”专利申请，就是采用这种方案，这些方案存在以下缺点：

1.当一个地区的监控系统由不同厂家组成时，由于各厂家采用不同的自定义协议和客户端软件，必须通过相应的通信协议转换器在不同地点分别纳入到电源监控系监控中心，才能实现各个基站的统一集中监控；

2.每一个基站需要独占一个或数个时隙，资源浪费严重，特别是在需要视频监控的场合更为突出；

3.由于采用PSTN时隙互联和自定义协议监控系统，集中监控系统不得不设计成为多级结构，级数为二级或三级甚至更多的组网结构，例如，一个典型的地市级监控中心(CNMC)，下辖的级别多达县(DSMC)，局(LSS)，监控终端(ST)，包括监控模块(SM)与监控单元(SU)等。级别越多，可管理性和可靠性越随之下降；

4.现有系统采用不同的自定义协议专项网管系统、监控系统、测量系统，自成体系，造成设备重复投资，传输线路浪费，系统维护麻烦，无法将电源监控系统纳入电信管理网(TMN)，电信大楼的综合布线系统(PDS)；

5.监控终端(ST)内各厂家的智能设备不能互相通讯，信息无法由统一的接口提供给上级；

6.采集点数较多，就需要很多传感器，现有技术的级联功能很弱，即使有，也是基于自定义协议级联或分时轮询，结构复杂，可靠性低；

7.系统组网采用由各厂家提供的专用设备，成本高，维护复杂，无法互通。

8.绝大部分集中监控系统软件依赖于普通商用操作系统，硬件需要硬盘，显示器，PC插卡等部件，可靠性差，易死机，易受病毒感染。

发明的技术方案：

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，提供一种基于通用的互连网协议的集中监控系统，尤其适用于电信系统中的移动基站集中监控系统。

本发明的设计思想是充分利用开放的互联网协议族(例如TCP/IP，PPP，DHCP，HTTP，FTP，SNMP，SMTP，POP3，MPEG等)及其服务软件来构建系统，以保证了系统的开放性、级联性和易维护性。其技术方案是采用固态的嵌入式网络处理模块和实时LINUX操作系统及专用设备驱动软件、网页/服务器结构构造系统。通过智能协议适配将现有的智能设备接入本系统，实现在互联网浏览器上集中管理众多基站。对非智能设备可通过模拟量以及数字量接口接入本系统，对于采集点非常多的情况，只需在网络HUB上添加设备就可以实现扩容。整个系统主要由嵌入式网络服务器(MLN)，数据采集系统(MLD)，智能串行协议适配器(MLS)，网络视频摄像设备(MLV)，黑盒子历史数据记录设备(MLR)，全球定位系统接口(MLG)等六部分组成。如图1所示。其中：

嵌入式网络服务器(MLN)主要由嵌入式网络处理器(MLN0)、嵌入式互联网网页服务器(MLN1)、嵌入式网络管理服务器(MLN2)、  嵌入式电子邮件客户管理器(MLN3)、嵌入式网络视频服务器(MLN4)组成。嵌入式互联网网页服务器(MLN1)，嵌入式网络管理服务器(MLN2)，嵌入式电子邮件客户管理器(MLN3)，分别与以太网及PPP接口相连接，各服务器以嵌入式软件模块形式运行在嵌入式网络处理器(MLN0)中，相互配合工作，如图2-1所示。

数据采集系统(MLD)主要由数字量输入(MLD0)、数字量输出(MLD1)、模拟量输入(MLD2)、模拟量输出(MLD3)数据库组成，如图2-2所示。

智能串行协议适配器(MLS)主要由RS485接口(MLS0)、多RS232接口(MLS1)、协议内容转换模块(MLS2)、协议智能判断数据库(MLS3)、协议识别引擎(MLS4)组成，如图3-1所示。该协议智能判断数据库(MLS3)，以有限状态机模型为基础，对目前存在的所有串行通讯协议机制进行抽象，使协议识别引擎(MLS4)经过有限次的搜索迭代，识别出已知协议。对未知协议，可以人工通过网页配置，无需编程和系统重新启动。

网络视频摄像设备(MLV)主要由摄像头(MLV0)、视频采样及压缩芯片(MLV1)、嵌入式网络视频服务器(MLV2)组成，如图3-2所示。视频采样及压缩芯片(MLV1)与嵌入式网络视频服务器(MLV2)、嵌入式互联网网页服务器(MLN1)，集成在同一个嵌入式系统中。

黑盒子历史数据记录设备(MLR)主要由非易失性固体存储模块(MLR0)、在线系统运行轨迹数据收集模块(MLR1)组成，如图3-3所示。该记录设备(MLR)与用来查看这些记录的软件嵌入式互联网网页服务器(MLN1)集成在同一个嵌入式系统中。

全球定位系统接口(MLG)模块主要由RS232接口(MLG0)、全球定位系统管理协议处理器(MLG1)组成，如图3-4所示。该接口(MLG)与用来存储当前移动基站地理位置的非易失性固体存储模块(MLR0)，和用来查看这个地理位置的软件嵌入式互连网网页服务器(MLN1)集成在同一个嵌入式系统中。

上述嵌入式网络服务器(MLN)分别与数据采集系统(MLD)，智能串行协议适配器(MLS)，网络视频摄像设备(MLV)，黑盒子历史数据记录设备(MLR)，全球定位系统接口(MLG)相连接，智能串行协议适配器(MLS)通过RS232/485接口与现有的智能电源，智能空调等智能设备相连，数据采集系统(MLD)通过模拟量及数字量I/O端子与电压变送器，电流变送器，门禁开关等非智能设备相连，网络视频摄像设备通过视频信号线以与CCD摄像头相连，并通过RS485与智能云台相连，全球地理信息系统全球定位系统接口(MLG)通过RS232接口与全球地理信息系统(GPS)传感器相连。

上述嵌入式互联网网页服务器(MLN1)以网页的形式提供移动基站的各项遥测，遥信，遥控信息，并借助嵌入式网络视频服务器(MLN4)的支持，以网络视频的方式对基站进行视频监控。当基站的遥测，遥信，遥控量超出预先在互联网网页服务器(MLN1)中设置的阈值时，嵌入式电子邮件客户管理器(MLN3)会以EMAIL的形式发到管理员的邮箱中进行告警，同时启动自动拨号器将告警信息送到管理员的手机或BP机中。嵌入式网络管理服务器(MLN2)，以简单网络管理协议(SNMP)方式提供当基站的遥测，遥信，遥控量信息，这些量超出预先设置的阈值时，以陷阱(TRAP)方式向SNMP管理中心发出告警。

上述协议智能判断数据库(MLS3)以智能规则库的方式存储了各个已知厂家的RS485通讯协议，并且可以通过嵌入式互联网网页服务器(MLN1)以网页的方式添加或修改协议规则。协议识别引擎(MLS4)运用协议智能判断数据库(MLS3)进行推理判断，从而将标识挂接在RS485接口(MLS0)上的各个厂家的所有智能设备上。协议内容转换模块(MLS2)，将根据协议识别引擎(MLS4)识别出来的设备标识，与智能监控设备通讯，并将得到的遥测，遥信，遥控量送到互联网网页服务器(MLN1)和嵌入式网络管理服务器(MLN2)中。

上述摄像头(MLV0)将光学图像转化为电信号，视频采样及压缩芯片(MLV1)对视频采样并压缩，压缩后的数字视频流提供给嵌入式网络视频服务器(MLV2)。嵌入式网络视频服务器通过嵌入式互联网网页服务器(MLN1)向外发布网络视频流，移动基站监控中心通过网络浏览器远程观看视频图象。

上述黑盒子历史数据记录设备，由在线系统运行轨迹数据收集模块(MLR1)实时收集移动基站监控中心的遥测，遥信，遥控，及系统日志等信息，周期性地存储到由非易失性固体存储模块(MLR0)中。系统经历掉电，复位，灾害后，重新启动，可以从非易失性固体存储模块(MLR0)中读出历史信息，并在嵌入式联连网网页服务器(MLN1)中以网页的形式显示出来，移动基站监控中心通过网络浏览器远程观看黑盒子历史数据信息。

上述通用全球定位系统设备通过RS232接口连接到本系统，全球定位系统管理协议处理器(MLG1)与通用全球定位系统设备通讯，获得本系统的当前的经度和纬度，并把当前的经度和纬度存储到非易失性固体存储模块(MLR0)中，在嵌入式互连网网页服务器(MLN1)中以网页的形式显示出来，移动基站监控中心通过网络浏览器远程查看被监控的移动基站的地理位置。非易失性固体存储模块(MLR0)中存储的经度和纬度送到嵌入式网络管理服务器(MLN2)中，移动基站监控中心可以通过简单网络管理协议集中管理被监控的移动基站的地理位置。

本发明由于利用开放的互联网协议族及其服务软件来构建系统，同时考虑到被监控设备种类的复杂性，使得任何被监控参数及设备都可以通过本发明连上互联网，在互联网的基础上，能够把移动基站的各个参数和设备统一管理起来，因此克服了目前移动基站管理设备种类多、品种杂，监控层次繁多，各自独立，重复投资，传输线路浪费等突出问题。同时由于本发明采用了嵌入式网络技术和可免费使用的操作系统(LINUX)技术及网络视频技术，抛弃了传统的昂贵专用时隙分配器和商用服务器，所以使系统成本大为降低。此外由于本发明使现有的分散在不同地点的移动通信基站，可以通过互联网进行集中监控，通过网页和网络接口提供良好的图形界面和现场图像，因而为准确分析和及时处理故障提供了良好保障，大大节约了维护费用。

附图说明：

图1是本发明的移动基站集中监控系统图

图2-1是本发明的嵌入式网络服务器图

图2-2是本发明的数据采集系统图

图3-1是本发明的智能串行协议适配器图

图3-2是本发明的网络视频摄像设备构成图

图3-3是本发明的黑盒子历史数据记录设备构成图

图3-4是本发明的全球定位系统接口模块图

图4是本发明利用互联网对移动基站监控的实施例图

图4中，4-1为操作终端；4-2为路由器；4-3为2M转以太网转换器；4-4为监控模块；4-5为GPS传感器；4-6为摄像头和云台；4-7为智能组合电源；4-8为温度湿度传感器；4-9为门禁开关；4-10为视频采集模块；4-11为全球定位系统接口；4-12为以太网口；4-13为中继线；4-14为监控中心局域网；4-15 4-16 4-17为监控端局；4-18为智能串行协议适配器；4-19为数据采集系统。

具体实施方式

本发明的对外联网出口RJ-45采用以太网网口或MODEM。一部分较新式的移动基站可以直接通过以太网口与监控中心相连，大多数移动基站通过2M中继与监控中心相连。本发明的实施例提供了一个使移动基站中的监控单元与监控中心连网系统。

参照图4，路由器4-2，中继线4-13，2M转以太网转换器4-3这三个设备把监控中心局域网4-14与监控端局4-15，4-16，4-17连接起来。每一个监控端局配备一个或数个监控模块4-4。监控模块4-4与2M转以太网转换器4-3通过以太网口4-12或HUB相连。2M转以太网转换器4-3也可以用低端路由器或交换机代替。中继线4-13也可以是光纤，微波等传输方式，如果是这样，4-3需要换成相应的转换器或路由器。智能组合电源4-7，温度湿度传感器4-8，门禁开关4-9，分别代表各种形式的监控对象。智能组合电源4-7通过RS232/485接口与智能串行协议适配器4-18相连。温度湿度传感器4-8通过模拟量I/O端子与数据采集系统4-19相连，门禁开关4-9通过数字量I/O端子与数据采集系统4-19相连。摄像头和云台4-6与网络视频摄像设备4-10相连。全球地理信息系统(GPS)传感器4-5通过RS232口与全球定位系统接口4-11相连。系统运行时，监控中心操作人员在操作终端4-1的互联网浏览器上敲入相应的网址，就可以对被监控局4-15进行监控。在监控中心的主网页上，显示有根据监控局GPS位置显示的地图。当点击其中一个局4-15时，进入监控局4-15的网页，显示遥测，遥信，遥控等信息。当有告警发生时，除了本地的声光告警之外，可以通过EMAIL和自动拨号器向预定号码告警。并可以查找这些记录的历史记录，通过浏览告警记录，可以打开视频显示窗口查看视频监控状态，并通过窗口上的控制件调整摄像头的水平及俯仰角。另外两个监控局4-16，4-17中设备的监控与4-15相同，唯一不同的是它们的IP地址不同。通过开多个浏览器窗口，就可以同时对多个监控局的状态同时浏览。

该监控中心无须安装任何软件，就可以通过浏览器查看任何一个被监控的基站。浏览器所在的地点可以是监控中心局域网上的任何一台机器(有口令保护)。例如，监控中心总经理任何时候都可以在自己的办公室查看各被监控局的情况，而无需亲自到监控中心机房。

Claims (9)

1.一种基于互联网的移动基站集中监控系统(MLM)，包括嵌入式网络服务器(MLN)，数据采集系统(MLD)，智能串行协议适配器(MLS)，网络视频摄像设备(MLV)，黑盒子历史数据记录设备(MLR)，全球定位系统接口(MLG)，其特征在于：

a.嵌入式网络服务器(MLN)主要由嵌入式网络处理器(MLN0)，嵌入式互联网网页服务器(MLN1)，嵌入式网络管理服务器(MLN2)，嵌入式电子邮件客户管理器(MLN3)，嵌入式网络视频服务器(MLN4)组成，各服务器以嵌入式软件模块形式运行在嵌入式网络处理器(MLN0)中，相互配合工作；

b.数据采集系统(MLD)主要由数字量输入(MLD0)，数字量输出(MLD1)，模拟量输入(MLD2)，模拟量输出(MLD3)组成；

c.智能串行协议适配器(MLS)主要由RS485接口(MLS0)，多RS232接口(MLS1)，协议内容转换模块(MLS2)，协议智能判断数据库(MLS3)，协议识别引擎(MLS4)组成，该协议智能判断数据库(MLS3)，以有限状态机模型为基础，对目前存在的所有串行通讯协议机制进行抽象，使协议识别引擎(MLS4)经过有限次的搜索迭代，识别已知协议，并对未知协议，进行人工网页配置；

d.网络视频摄像设备(MLV)主要由摄像头(MLV0)，视频采样及压缩芯片(MLV1)，嵌入式网络视频服务器(MLV2)组成，视频采样及压缩芯片(MLV1)与嵌入式网络视频服务器(MLV2)、嵌入式互联网网页服务器(MLN1)，集成在同一个嵌入式系统中；

e.黑盒子历史数据记录设备(MLR)主要由非易失性固体存储模块(MLR0)，在线系统运行轨迹数据收集模块(MLR1)组成，该记录设备(MLR)与用来查看这些记录的软件嵌入式互联网网页服务器(MLN1)集成在同一个嵌入式系统中；

f.全球定位系统接口(MLG)模块主要由RS232接口(MLG0)，全球定位系统管理协议处理器(MLG1)组成，该接口(MLG)与用来存储当前移动基站地理位置的非易失性固体存储模块(MLR0)，和用来查看这个地理位置的软件嵌入式互连网网页服务器(MLN1)集成在同一个嵌入式系统中。

2.根据权利1所述的基于互联网的移动基站集中监控系统，其特征在于嵌入式互联网网页服务器(MLN1)以网页的形式提供移动基站的各项遥测，遥信，遥控信息，并借助嵌入式网络视频服务器(MLN4)的支持，以网络视频的方式对基站进行视频监控，当基站的遥测，遥信，遥控量超出预先在互联网网页服务器(MLN1)中设置的阈值时，嵌入式电子邮件客户管理器(MLN3)以EMAIL的形式发出告警，同时启动自动拨号器将告警信息传送到管理员的手机或BP机中。

3.根据权利1所述的基于互联网的移动基站集中监控系统，其特征在于嵌入式网络管理服务器(MLN2)以简单网络管理协议(SNMP)方式提供当基站的遥测，遥信，遥控信息，当这些信息量超出预先设置的阈值时，以陷阱(TRAP)方式向简单网络管理协议(SNMP)管理中心发出告警。

4.根据权利1所述的基于互联网的移动基站集中监控系统，其特征在于协议智能判断数据库(MLS3)中，以智能规则库的方式存储了各个已知厂家的RS485通讯协议，并通过嵌入式互联网网页服务器(MLN1)以网页的方式添加或修改协议规则。

5.根据权利1所述的基于互联网的移动基站集中监控系统，其特征在于协议识别引擎(MLS4)运用协议智能判断数据库(MLS3)进行推理判断，并将标识挂接在RS485接口(MLS0)上的各个厂家的所有智能设备上。

6.根据权利1所述的基于互联网的移动基站集中监控系统，其特征在于协议内容转换模块(MLS2)根据协议识别引擎(MLS4)识别出设备标识，并与智能监控设备进行通讯，将得到的遥测，遥信，遥控量分别传送到互联网网页服务器(MLN1)和嵌入式网络管理服务器(MLN2)中。

7.根据权利1所述的基于互联网的移动基站集中监控系统，其特征在于摄像头(MLV0)将光学图象转化为电信号，视频采样及压缩芯片(MLV1)对视频采样并压缩，压缩后的数字视频流提供给嵌入式网络视频服务器(MLV2)，并通过嵌入式互联网网页服务器(MLN1)向外发布网络视频流，移动基站监控中心通过网络浏览器远程观看视频图象。

8.根据权利1所述的基于互联网的移动基站集中监控系统，其特征在于在线系统运行轨迹数据收集模块(MLR1)实时收集移动基站监控中心发出的遥测，遥信，遥控及系统日志信息，周期性地存储到由非易失性固体存储模块(MLR0)中，移动基站监控中心通过网络浏览器远程观看黑盒子历史数据信息。

9.根据权利1所述的基于互联网的移动基站集中监控系统，其特征在于全球定位系统管理协议处理器(MLG1)与通用全球定位系统设备进行通讯，以获得本系统的当前经度和纬度，将该经度和纬度存储到非易失性固体存储模块(MLR0)中，可通过嵌入式互联网网页服务器(MLN1)显示出来，移动基站监控中心通过网络浏览器远程查看被监控的移动基站的地理位置；再将非易失性固体存储模块(MLR0)中存储的经度和纬度输送到嵌入式网络管理服务器(MLN2)中，移动基站监控中心可通过简单网络管理协议集中管理被监控的移动基站的地理位置。

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