CN202310111U - 基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统 - Google Patents

Abstract

基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，包括放在基站内的现场监控终端和放在监控中心的监控服务器，现场监控终端和监控服务器通过GPRS/CDMA进行数据通信，现场监控终端包括微控制器，与微控制器线路连接的传感器及无线通信模块，监控服务器包括数据接收模块、数据库模块、信息管理平台。本实用新型将GPRS、CDMA技术应用于基站监控系统，通过采用双电源工作模式，设置串联蓄电池组在线检测模块，建立基站防盗预警监控系统，基于恒温控制的节能控制系统等，实现了对基站的动力系统检测、环境状态检测、防盗检测、设备控制以及状态报警等全方位智能型实时监控，其无需额外铺设线路和通信费用，具有成本低廉，安装施工非常灵活，适应性强、实时在线的优点。

Description

基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统。

背景技术

近年来，随着移动通信业务的迅猛发展，移动通信基站的布点和数量都迅速增长。配置了各种通讯设备的基站是数据交换与存储的重要场所，保障基站设备的正常运行和故障的及时排除就成为各大通信公司运行维护部门所关心的核心问题。加强基站监控、降低运行维护成本、提高服务质量、实现网络化数字化管理，有着重要的现实意义。

基站现场监控包括：动力设备，如低压配电设备、逆变器、整流配电设备、蓄电池组（监测到单体）等；空调设备，有机房专用空调和机房分体空调；智能门禁系统；温度、湿度、水位、门禁、火警等环境参数；防盗。纵观各研发单位的基站监控系统，存在如下不足：

1．对动力设备中的蓄电池组检测，在中小型基站各大通信运营商采用专门的蓄电池组容量测试仪定期对基站蓄电池组进行容量测试。存在着许多不足之处：一旦蓄电池组容量意外降低或蓄电池突发故障，由于蓄电池数量较多、情况各异，操作人员很难及时找出故障电池，从而直接影响了故障处理的效率；测量时需要将蓄电池脱离通信系统，进行离线测试，若此时市电断电，将使通信设备瘫痪，因此存在较大的安全隐患。此外，用容量测试仪进行性能测试比较费时，完成一次测试一般需要10～20小时。定期进行人工维护，需耗人力物力，难以实现无人值守的目的。

2．在农村、市郊等偏远地区，由于没有Internet等高速传输通道，普遍采用2M抽取时隙和短信模式等通信方式，在此类传输速率受限的传输模式中，图像监控方面处于空白，因此对现场情况没有视觉信息，无法浏览现场情况，在通信设备被盗或被破坏时，不能实时、准确的获取有效证据。

3．在农村、市郊等偏远地区基站设施失窃严重，现有的监控产品在防盗监控方面普遍比较欠缺，或者没有任何防盗检测，在相关设备被盗或被破坏时往往不能有效及时报警，等基站一些设备不能正常工作或者完全瘫痪时，才能发现此类问题。

4．监控中心与现场监控终端交互能力不强，有的只能查看信息，有的没有遥测、遥信、遥调、遥控、遥视等“五遥”功能，或者“五遥”功能不全。当监控系统产生报警，或现场出现故障时系统不能自动进行相应处理，需要维护人员去现场人工操作处理。

5．监控内容不全，有的只是对动力系统进行监控，有的只是对基站环境进行监控，有的只是对一些开关量的数据（如门禁开关、空调开关等）进行监控。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型提供一种基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，实现了对基站的动力系统检测、环境状态检测、防盗检测、设备控制以及状态报警等全方位智能型实时监控。技术方案如下：

所述的基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于包括放在基站内的现场监控终端和放在监控中心的监控服务器，所述现场监控终端和监控服务器通过GPRS/CDMA进行数据通信，所述现场监控终端包括微控制器，与微控制器线路连接的传感器及无线通信模块，所述监控服务器包括数据接收模块、数据库模块、信息管理平台，数据库模块接收网络传输来的数据，写入数据库模块，信息管理平台与数据库模块相连。

所述的基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于所述微控制器通过串口连接动力系统开关电源模块。

所述的基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于所述传感器包括湿度传感器、温度传感器、烟感传感器、水位传感器、红外探测器。

所述的基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于所述烟感传感器、水位传感器、红外探测器直接连接至微控制器的中断输入引脚，所述温度传感器采用单总线方式与微控制器相连，所述湿度传感器为电压型，与微控制器的AD转换单元相连。

所述的基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于所述现场监控终端还包括与微控制器线路连接的门禁刷卡、摄像头、蓄电池组电压检测模块。

所述的基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于所述门禁刷卡与微控制器的串口相连，所述摄像头、蓄电池组电压检测模块通过串口扩展电路与微控制器的串口相连。

所述的基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于所述现场监控终端还包括开关量控制部分，开关量控制部分通过微控制器IO口与控制驱动电路相连后，由控制驱动电路控制。

所述的基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于所述开关量控制部分包括灯控制电路、空调控制电路、通风控制电路。

所述的基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于所述微控制器线路连接数据存储模块和电源管理模块。

所述的基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于所述信息管理平台包括站点信息单元、实时参数显示单元、历史记录显示单元和基本信息设置单元，所述基本信息设置单元包括站点信息录入、参数设置和预警显示。

本实用新型与现有技术相比有如下特点：

1．将GPRS、CDMA技术应用于基站监控系统。GPRS、CDMA分别属于移动、联通的通信网络。若将GPRS应用于移动公司的基站监控系统， CDMA应用于联通公司的基站监控系统，则无需额外铺设线路和通信费用，成本低廉，安装施工非常灵活。同时，基于GPRS/CDMA的基站监控系统本身安装在基站内，不存在信号盲区的问题。GPRS/CDMA作为一种高速、高效、方便、经济的无线系统，具有适应性强、实时在线等优点，非常适合基站的网络化、数字化远程监控系统。

2．增加了设计的串联蓄电池组在线检测模块，可以对单体蓄电池电压进行实时检测。在将总电源切断的情况下，由蓄电池对设备负载供电，在此状态下检测蓄电池各单体电压，可判断蓄电池性能好坏。避免了维护人员定期进行蓄电池放电检测的麻烦。

3．建立基站防盗预警监控系统，通过人体红外探测和门禁刷卡系统的配合，实现防盗监测。在无合法门禁刷卡的情况下，若红外探测器发出报警，则认为有盗窃异常，此时启动串口摄像头进行图片采集，并将采集压缩后的图片发送至监控中心，便于进一步识别。此功能克服目前基站监控系统没有有效的防盗预警功能的缺点或者无法捕捉现场作案证据的不足。

4．基于恒温控制的节能控制系统。根据温度传感器采集的温度，调节通风及空调设备，实现基站内温度控制及节能目的。

5．系统采用双电源工作模式，在有市电情况下用市电供电，当市电断电，或者在蓄电池放电测试状态下，自动转为蓄电池供电。保证在断电情况下，监控系统仍能正常工作。 

附图说明

图1为本实用新型的结构原理图。

图2为安装在基站内的现场监控终端的原理框图。

图3为现场监控终端的程序执行主要流程图。

图4为现场监控终端基于恒温控制的节能控制系统主要流程图。

图中，1-现场监控终端、2-GPRS/CDMA、3-以太网无线模块、4-监控服务器。

具体实施方式

以下对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本系统包括放在基站内的现场监控终端1，现场监控终端1通过GPRS/CDMA2以及以太网无线模块3，和放在监控中心的监控服务器4进行数据通信。

一、现场监控终端

如图2所示，所述现场监控终端1包括微控制器、温度传感器、湿度传感器、烟感传感器、水位传感器、人体红外探测器、门禁刷卡、控制驱动电路、灯控制、空调控制、通风控制、电源开关、串口扩展电路、GPRS通信模块、CDMA通信模块、蓄电池组电压检测模块、摄像头、数据存储、电源管理、动力系统开关电源。

上述组成部分中，动力系统开关电源、电源管理模块、门禁刷卡通过串口与微控制器自带的串口相连，微控制器通过总线扩展外挂数据存储和串口扩展电路，蓄电池组电压检测模块、GPRS通信模块、CDMA通信模块以及摄像头均采用串口与串口扩展电路相连。

动力系统开关电源为基站内部现有的设备，不同通信公司的不同基站具有不同的型号，但他们都具有对外输出接口，通信协议均采用邮电部标准协议，可通过RS232接口将内部数据读出。微控制器通过动力系统开关电源获取的数据有交流屏输出电流、整流器输出电压、总负载电流、相电压、直流电压、直流电压上限、输出开关状态、总负载电流等。

微控制器通过IO口与控制驱动电路相连，灯控制、空调控制、通风控制和电源开关的控制端口与控制驱动电路相连。

开关量输入量烟感传感器、水位传感器、人体红外探测器连接至微控制器的中断输入引脚，当产生异常时，微控制器自动向监控中心发起警报。

温度传感器的输出为单总线，因此直接连接至微控制器的IO口，需要测量温度时，直接由微控制器遵循单总线协议将温度数据读出。

湿度传感器为电压型输出，将此与微控制器内带的AD转换单元相连，将湿度模拟量由AD转换转化成数字量。

二、监控中心

监控服务器4包括数据接收模块、数据库模块、信息管理平台。

数据库模块从网络接收数据并解析协议包，谈后按照规定把数据写入数据库模块。

数据库模块的功能是管理有效数据、硬件信息、用户信息和为查询用户提供实时数据和历史数据。

信息管理平台包括站点信息单元、实时参数显示单元、历史记录显示单元和基本信息设置单元，所述基本信息设置单元包括站点信息录入、参数设置和预警显示。站点信息的输入与显示，即根据站点编号、站点名称、站点IP的任何一项都可以查询显示其他三项。实时参数的显示功能，即根据用户所选的站点，实时显示该站点的数据参数。历史记录的查询功能，根据用户给出的查询时间与站点名称，显示该站点对应时间的相关数据，该历史数据由实时接受的数据直接存到历史信息数据库中。参数测量范围，可以根据用户的需求定义数据参数的测量范围，也可以采用默认的数据参数。监控时间参数，可以由用户根据情况进行设置，也可以使用系统默认的参数设置。预警显示，当实时数据（如蓄电池电压）超过某一特定的阈值，则会有预警提示，提示时该按钮有红色标志显示。

三、全方位智能型实时监控实现方法

1．监控系统上电后，首先进行初始化操作，然后通过GPRS/CDMA与监控中心建立连接。

2．监控终端与监控中心数据通信分为三类：报警信息，监控终端定时主动发送信息，监控中心主动发送查询、控制、修改参数。

1）报警信息由监控终端主动发起，报警信息主要有：烟感、门禁、水位、温度、湿度、蓄电池、开关电源数据、红外报警、监控系统异常、市电断电等。当相应传感器或者监控终端主动探测异常情况时，便会向监控中心发起报警信息。

2）监控终端定时主动发送信息包括灯、烟感、门禁、水位、通风、空调、红外功能开启状态、空调开关时刻、交流接触器开关、温度、湿度、直流电流、直流电压等。上述信息每5分钟发起一次，一方面用于实时更新监控中心对应的数据，另一方面作为GPRS或CDMA的心跑包数据，防止IP地址被挂起。

3）监控中心主动发送查询、控制、修改参数：此类操作由值班人员主动发起，如在监控中心软件点击相应的查询命令，即可将相应的信息由对应监控终端发至监控中心。控制主要是针对一些设备的控制，如灯、空调、通风设备的开关，整流设备的均充、浮充等。参数修改主要是完成一些报警上下限的设置，如温度报警上下限、湿度上下限、拍照的测试频率（拍照频率、张数、分辨率）、蓄电池告警电压上下限等。

四、微控制器程序主要流程

如图3所示，本实用新型微控制器程序主要包括如下流程（但不是所有）：

C1：程序开始，启动运行；

C2：系统初始化，处理硬件初始化，及软件、相关参数的初始化；

C3、C4：通过GPRS或CDMA登录监控中心的服务器，建立数据链接，并进入主流程循环检测入口C5；

C6：判断是否有服务器发送参数设置命令，如果有，执行C14，将发来的参数进行相应的设置，并反回循环检测入口C5；

C7：判断是否有服务器发送查询命令，如果有，执行C15，将需要查询的数据信息发回至服务器，并反回循环检测入口C5；

C8：判断是否有服务器发送设备控制命令，如果有，执行C16，执行相应控制命令，并反回循环检测入口C5；

C9：根据定时时间，到定时读取开关电源数据时间到时，执行C17，完成开关电源数据，更新数据缓存，并反回循环检测入口C5；

C10：根据定时时间，到定时测量环境参数时间到时，执行C18，完成相应的环境参数测量，更新数据缓存，并反回循环检测入口C5；

C11：根据传感器中断信号及定时环境参数测量结果，判断是否有报警信号，如果有，执行C19，并反回循环检测入口C5；

C12：根据定时时间，定时发送心路包数据，执行C20，并反回循环检测入口C5；

C13：根据测量环境参数中的温度数据，是否需要执行恒温控制程序，需要执行则完成C21恒温控制，并反回循环检测入口C5。

五、基于恒温控制的节能控制系统

如图4所示，主要包括如下流程：

D1：基于恒温控制的节能控制系统开始；

D2：定时测量温度，并执行D3温度判断，是否大于25°C，如果小于25°C，返回D2，大于25°C，执行D4开通风设备；

执行D4后，执行D5，并执行D6，当满足“（温度.>上限）并且“当前温度与上次温度差Δ>0”或者“温度>上限”，则执行D7，开启空调、关闭通风，否则循环执行D5；

执行D7后，执行D8定时测温，进入D9；

D9：判断“温度<上限且Δ<0”，满足条件执行D10关空调，并进行D11定时测温，判断当前温度D12是否<25°C，是返回D2，否则返回D5；

D9条件不满足执行D13，判断是否“温度>35°C且Δ>0”，满足执行D14，不满足返回D8；

D14：判断是否市电断电，是执行D18，否则执行D15；

D15：强制开启通风，并执行D16人工修复空调，并D17状态清零返回D7；

D18：强制开启通风（直流），并执行D19判断是否市电来电，是返回D7，否则继续执行D18。

默认出厂设置温度上限30℃、下限26℃。

Claims (9)

1.基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于包括放在基站内的现场监控终端（1）和放在监控中心的监控服务器（4），所述现场监控终端（1）和监控服务器（4）通过GPRS/CDMA（2）进行数据通信，所述现场监控终端（1）包括微控制器，与微控制器线路连接的传感器及无线通信模块，所述监控服务器（4）包括数据接收模块。

2.如权利要求1所述的基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于所述微控制器通过串口连接动力系统开关电源模块。

3.如权利要求1所述的基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于所述传感器包括湿度传感器、温度传感器、烟感传感器、水位传感器、红外探测器。

4.如权利要求3所述的基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于所述烟感传感器、水位传感器、红外探测器直接连接至微控制器的中断输入引脚，所述温度传感器采用单总线方式与微控制器相连，所述湿度传感器为电压型，与微控制器的AD转换单元相连。

5.如权利要求1所述的基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于所述现场监控终端（1）还包括与微控制器线路连接的门禁刷卡、摄像头、蓄电池组电压检测模块。

6.如权利要求5所述的基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于所述门禁刷卡与微控制器的串口相连，所述摄像头、蓄电池组电压检测模块通过串口扩展电路与微控制器的串口相连。

7.如权利要求1所述的基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于所述现场监控终端（1）还包括开关量控制部分，开关量控制部分通过微控制器IO口与控制驱动电路相连后，由控制驱动电路控制。

8.如权利要求7所述的基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于所述开关量控制部分包括灯控制电路、空调控制电路、通风控制电路。

9.如权利要求1所述的基于嵌入式无线网络的基站远程监控系统，其特征在于所述微控制器线路连接数据存储模块和电源管理模块。

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