CN205176626U - 智能移动通信基站能源管理装置 - Google Patents

Abstract

一种智能移动通信基站能源管理装置，属于通信设备技术领域，其特征是：交互终端通过以太网接口与基站子系统相连接，交互终端与基站子系统之间通过以太网实现的TCP/IP协议通讯，交互终端同过以太网几口对基站内的设备进行管理及监控，基站内设备通过基站收发机收集站内硬件信息、软件信息、与实际功能模块通过以太网接口上传至交互终端，基站收发机还对基站内其他单元模块的工作情况及报警信息收集并主动上报；硬件收发机对基站内硬件模块单板功能测试与无线信道环路测等测试结果进行主动上报。有益效果是：解决对通信基站能源使用情况不掌握，不能采取有效地节能措施解决；对通信基站环境情况不掌握，解决了一旦通讯机站出现问题后，无法及时准确定位故障点，一般只能派人到现场处理，耗费大量人工成本问题；解决节能减排。

Description

智能移动通信基站能源管理装置

技术领域

本发明属于通信设备技术领域。

背景技术

目前智能抄电度表、电压检测、机房环境监测、设备告警系统等智能化能源管理系统在移动通讯机站中使用还是空白。这些技术或系统利用运营商无线技术作为信道，通过研制的智能电表在采集电能量的同时，又传送各类融合通信基站的机房运行状态、设备告警信息和电能并传送，通过主站能源管理系统按分、时、天、月、季统计分析，电能、电压使用情况，并按时缴费，对耗能高、电压变化大的基站进行节能改造；对提取机房环境监测数据，可将数据处理，超标基站可自动显示警告；利用通讯设备故障排查系统接口信息，可以知晓现场终端传送和传输通道是否正常，及时掌握设备运行状况，判断故障点，减少人工排查的工作量和故障处理时间，从而故障得到及时处理，对于确保移动通信基站能源系统及各应用系统安全稳定运行具有重要意义。

目前系统存在的一些主要问题:

通信基站

1、工作环境恶劣，设备安装的地方不通风，散热不好，造成设备工作不稳定，时间较长就造成设备损毁。

2、电源问题，特别是室外站点，大部分都是在郊区、边远山区，供电极不正常，同时电源电压不稳。如果出现电源故障，容易损坏精良的设备，不但要将故障排除，还有将供电情况了解清楚，否则隐患不除，故障不断。

3、某些基站三相电压不平衡，导致负荷不均，造成基站开关电源频繁保护跳闸和空调过压保护。部分基站功率因数比较低下，谐波污染比较严重。

4、基站在运行过程中，由于单相设备多，三相电流偏差大。

5、集中管理移动通讯机站，缺乏有效地智能管理技术手段。

系统管理侧

1、对通信基站能源使用情况不掌握，不能采取有效地节能措施

2、对通信基站环境情况不掌握，不能采取精确措施改进

3、通信设备告警不及时知晓，不能及时抢修，影响通信质量

4、能源部分可管理性差；一旦通讯机站出现问题后，无法及时准确定位故障点，一般只能派人到现场处理，耗费大量人工成本。

5、节能减排，合理使用能源无法实现。

6、终端的标准化与一致性差，不能形成规模管理。

发明内容

本发明的目的是：提供一种智能移动通信基站能源管理装置，它以通信基站智能抄表终端和主站分析系统软件为核心，配合开展通信基站节能，结合移动通信基站内现有的环境监控，通信设备告警信息，全方位管理移动通信基站，智能管理效果明显。解决了能源管理混乱，监控、告警无管理，实现了移动通信基站的智能管理。

本发明的技术方案是：

交互终端通过以太网接口与基站子系统相连接，交互终端与基站子系统之间通过以太网实现的TCP/IP协议通讯，协助基站子系统管理控制子系统和模块，收集告警信息；提供子系统和模块的基本时钟；提供与操作维护的通信；信令处理及资源管理；交互终端通过以太网接口对基站内的设备进行管理及监控，基站内设备通过基站收发机收集站内硬件信息、软件信息、与实际功能模块通过以太网接口上传至交互终端，基站收发机还对基站内单元模块的工作情况及报警信息收集并主动上报；硬件收发机对基站内硬件模块单板功能测试与无线信道环路测试结果进行主动上报。

电能表采集的用电信息及异常状态通过GPRS远程上传到主站上位机。

监控系统通过交互终端将系统和设备的运行状态，记录及处理监控数据，及时检测故障上传主站上位机。

交互终端通过串口转换芯片模拟RS485接口与电能表的RS485相连接，采集基站内整体用电情况，实现用电监控、负荷管理及线损分析等。

由于基站内无人值守，基站内还有一套动力设备及环境集中监控系统，而交互终端针对该系统的远程监控和控制是必不可少的，监控系统通过交互终端将系统和设备的运行状态，记录及处理监控数据，及时检测故障上传主站系统。实现电源、空调的集中维护和优化管理，提高供电系统的可靠性和通信设备的安全性。交互终端通过扩展接口与基站内的温度传感器、烟雾传感器、湿度传感器、振动传感器和门磁传感器组成的设备相连接。采集基站内部各个设备的告警信息。采集现场环境监控设备的告警信息。采集现场环境监控设备的部分状态。风扇控制功能，根据机架内温度控制风扇的转速。空调的控制功能，根据基站内环境温度与设定的温度差异由交互终端通过红外来调整空调温度。基站内烟雾传感器与温度传感器同时产生报警则交互终端控制电能表负荷开关，对基站内所有设备进行停电处理，并不启动备用电源。

基站内设备与设备之间或者设备与子系统之间必须通过各种接口按照接口协议进行数据传输。交互终端与基站内设备之间同样也要满足接口协议才能进行信息交换。

被监控的信号分为模拟信号和数字信号，信号经过传感、变送、转换三个过程，最终转换成计算机内的数字信号。

交互终端采集及控制功能都将以GPRS接口通讯方式与上位机主站系统进行信息交互与控制，交互终端在与主站系统通讯方式可设置为实时在线和功能唤醒两种方式。

本发明的有益效果是：解决对通信基站能源使用情况不掌握，不能采取有效地节能措施解决；对通信基站环境情况不掌握，不能采取精确措施改进；解决通信设备告警不及时知晓，不能及时抢修，影响通信质量；解决能源部分可管理性差；一旦通讯机站出现问题后，无法及时准确定位故障点，一般只能派人到现场处理，耗费大量人工成本；解决节能减排，合理使用能源无法实现。

附图说明

图1是本发明GPRS多功能交互终端系统框图；

图2是本发明GPRS多功能交互终端硬件结构框图；

图3是本发明PXA270的内部框图；

图4是本发明GPRS模块硬件电路示意图；

图5是本发明以太网模块原理框图；

图6是本发明FLASH存储器电路与SDRAM存储器电路；

图7是本发明USB硬件接口电路图；

图8是本发明JTAG接口电路图；

图9是本发明电源电路图；

图10是本发明总体架构框图；

图11是本发明主任务程序流程图；

图12是本发明GPRS链路维护流程图。

具体实施方式

实施例1

下面结合附图对本发明做进一步描述：

1.GPRS多功能交互终端系统

1.1系统框图

GPRS多功能交互终端系统框图如图1所示。

1.2框图功能

1.2.1主站上位机

主站上位机系统包括操作系统及数据库两部分，为了保证对运行数据的实时监测，上位机系统数据由多功能交互终端通过GPRS通信功能主动上传至系统中，或者由操作人员通过上位机系统对交互终端进行读取相关信息。在上位机主站系统中，按区域划分相关维护人员并存储其通讯方式，遇到故障问题由上位机系统自动发送故障信息于维护人员，也可以人为操作。

1.2.2GPRS多功能交互终端

GPRS多功能交互终端是基于GPRS通信技术、信息采集、监测与控制技术的结合体，他将GPRS通信模块和信息采集、监测与控制部分相结合，形成具有无线网络通信功能、故障信息采集功能、监测与控制功能、主动上报功能、GPRS远程升级功能、信息存储功能、LCD显示功能、USB现场升级功能的装置。GPRS多功能交互终端主要由故障信息监测及控制和GPRS无线通信模块二部分组成，实时数据采集与监测控制系统的结合，实现了系统监测、故障响应和系统实时运行功能。

1.2.3电能表

电子式电能表为整个基站内设备提供电力监测及用电计量，他对电力线上的干扰及用电信息采集、结算、冻结、异常事件等功能均能实现主动上报功能，在计量上，电能表具有正向有功电能、反向有功电能计量功能，能存储其数据，并可以据此设置组合有功。可测量总及实时有功功率、功率因数、电压、电流（含零线）、频率等运行参数。电能表具有液晶显示功能，并具有相关指示灯提示信息，液晶显示对一些电能表自身出现的故障信息应及时显示在液晶屏上面。

为保证电能表的稳定可靠，对电能表自身出现的问题做好事件记录并存储，电能表能主动上报错误信息给基站内的交互终端中，以便维护人员能及时进行现场维护。

1.2.4基站设备信息

基站主要是用来放置计算机系统或通信网络的核心设备,为了保证设备正常运行,机房装有许多配套设备,这些配套设备必须24小时监控,任何一种异常情况都必须得到及时有效地处理。否则，将对机房中各系统的正常工作带来严重危害,后果不堪设想。为了能保证设备的正常运转，提升网络指标，这就需要我们维护人员对这些基站进行定期或不定期的维护。所以GPRS多功能交互终端对基站内各个设备的监测起到了至关重要的作用，一方面他能实时对基站内设备进行监控；另一方面他可以减少维护成本，准确的传输基站内各个设备运行情况。

该功能主要是有基站内设备把设备信息传输给交互终端，也可以是交互终端主动抄收设备信息，发现设备故障并及时存储，并触发GPRS功能进行主动上报，在上位机系统对该交互终端以基站的序列号编辑好，并有上位机系统内负责维护人员以短信形式通知到维护人员某个基站出现故障。

1.2.5基站内环境监测

交互终端需要具备与其他设备交互参数、状态和控制命令等信息的功能，构建开放的通信架构即形成一个即插即用的设备，使基站内各设备之间能够进行网络化的通信。统一的技术标准能够使所有的传感器、智能电子设备以及应用系统之间实现无缝的链接，即信息在所有设备与系统之问能够得到完全的共享，实现设备与设备、设备与系统、系统与系统之间的互动操作的功能。这需要交互终端的数据标准具有全网的统一性，在全网通信体系结构下，交互终端的数据协议应具有开放性。

交互终端需采集大量的设备状态数据和客户计量等数据，这些数据的特点是数据量大，采集点分散，对实时性要求高，数据需被多个部门和系统共享。智能电网对数据的共享采用的是基于开放标准的数字通信网，即基于IP的实时数据传输方式。它是基于开放标准的数据网通信，提供协议转换器，可以兼容现有设备，多通道共用，提高通道的利用率，更适合对大量的设备状态数据和计量数据的采集。采用基于IP的实时数据传输，后台系统通过调用的方式可直接获取数据，有利于实现数据的共享。

交互终端上信息采集及监测模块是该设备为了方便工作人员在基站维护方面做的技术性的创新，他首先通过Abis协议与基站内机房设备进行信息采集及监测，通过一些传感器对现场环境进行实时采样、处理和上传，在机房内部各个部位安装温度传感器、湿度传感器及烟雾传感器等对温度、湿度和烟雾等进行实时监测并实行主动上报。如果交互终端接收到环境监测设备传输的温度高于或低于限定温度，由交互终端通过红外启动空调对基站内温度进行调节，如交互终端接收到烟雾信号，则交互终端对所有设备发送断电处理，并主动上报给主站系统。

2.GPRS多功能交互终端硬件结构

基站内主要设备由基站控制管理、基站收发信机、电源、无线设备等四部分组成。而基站主设备的功能是通过无线空中接口（Um）与移动台（MS）进行通信，实现基站收发机（BTS）与移动台（MS）之间的无线传输及相关控制，交互终端通过Abis协议与基站主设备连接，协助基站控制器完成无线资源的管理和接口管理。交互终端同样具有以太网接口处理、基站操作维护、时钟同步及产生、内外告警采集及处理控制管理功能，还具有主备份功能。

2.1硬件框图

GPRS多功能交互终端硬件结构图如图2所示。

该交互终端基于高性能PXA270处理器，带有64M的内存，可以流畅的运行应用程序。提供的各种接口和扩展接口可以充分发挥PXA270的功能和扩展性能。

该产品是采用Linux嵌入式系统开发平台下进行研制。此平台实现了IntelPXA270所有支持的接口。有串口、触摸屏电路、LCD显示电路、GPRS接口、电源接口、JTAT接口、SDRAM电路、FLASH电路、扩展接口、以太网接口、USB主从控制器等。

2.1.1交互终端及其各接口主要功能介绍

交互终端同过以太网几口对基站内的设备进行管理及监控，具体功能如下：

基站收发机设备管理：收集基站内硬件信息、软件信息、实际功能模块的组成。

基站收发机监控管理：监视各单元模块工作情况，收集并上报告警信息。

基站收发机测试管理：硬件模块单板功能测试、无线信道环路测试。

TRM远程复位。

基站内设备告警采集：采集基站内部各个设备的告警信息。采集现场环境监控设备的告警信息。采集现场环境监控设备的部分状态。风扇控制功能，根据机架内温度控制风扇的转速。

基站内用电信息采集及控制功能，电能表通过RS485接口与交互终端进行通讯，交互终端对电能表产生的用电信息及异常状态通过GPRS远程上传到主站系统。

基站内设备与设备之间或者设备与子系统之间必须通过各种接口按照接口协议进行数据传输。交互终端与基站内设备之间同样也要满足接口协议才能进行信息交换。基站内各设备接口一般为Abis接口。

Abis接口是基站收发机与交互终端的通信接口，它支持所有向用户提供的服务，支持基站无线设备的控制和无线频率的分配。

由于基站内无人值守，基站内还有一套动力设备及环境集中监控系统，而交互终端针对该系统的远程监控和控制是必不可少的，监控系统通过交互终端将系统和设备的运行状态，记录及处理监控数据，及时检测故障上传主站系统。实现电源、空调的集中维护和优化管理，提高供电系统的可靠性和通信设备的安全性。

被监控的信号分为模拟信号和数字信号，经过传感、变送、转换三个过程，转换成计算机内的数字信号。

2.1.2Abis接口介绍

Abis接口的第一层是传输层(或物理层)，通过标准的2.048Mbit/s或64kbit/sPCM数字传输链路来传送信息。

Abis接口的第二层是数据链路层，基站收发机与交互终端采用LAPD协议，LAPD协议是一点对多点的通讯协议。

Abis接口的第三层是应用层，主要负责对基站的控制管理和无线资源的分配，包括对基站收发机的控制管理层BTSM和RR层。

2.1.3交互终端各个接口简要介绍

LCD接口通过总线接入LCD液晶显示，为交互终端提供良好的人机交互界面，LCD液晶显示器可将交互终端的电参数和故障记录直观的显示，给用户带来很多方便，液晶屏幕上的触屏键盘的加入为人机交互带来方便，不但可以通过按键进行显示画面的切换，而且也为修改参数值提供方便。

GPRS接口使该交互终端通过下行通信采集的数据通过GPRS无线网络实现主动上报的功能，使得基站内信息能及时准确的通知维护人员，保证基站稳定运行。

JTAT接口为Linux调试及程序仿真接口，该接口还可以进行程序现场升级功能。

电源接口电路为交互终端提供稳定的供电系统，是整个系统的动力源泉，电源采取独立设计，为保证交互终端性能稳定，不受电源产生的热量所影响。

SDRAM与Flash电路功能是交互终端的数据存储，SDRAM为同步动态随机存储器，同步是指Memory工作需要同步时钟，内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准；动态是指存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失；随机是指数据不是线性依次存储，而是自由指定地址进行数据读写。但是由于断电后SDRAM内数据会丢失，所以增加了Flash存储芯片，保证了产品运行数据的稳定性。

扩展接口，由于该交互终端所匹配的基站内设备较多，所以扩展接口部分为符合基站内各个设备与交互终端的稳定通讯，并且考虑到基站内部有一些设备存在技术更新后采取其他的通信方式，所以进行了扩展接口操作，保证产品的兼容性。

以太网接口，基站内主要设备采用的是以太网接口，所以交互终端上设计了独立的以太网接口来针对基站内设备进行了预留接口，保证其通信的可靠性。

USB主从控制器即交互终端上预留的USB接口，其中一个为数据转存所使用，另一个USB接口为交互终端升级所使用，同时也可以进行摄像头驱动来进行基站内整体监测。

由于基站内的告警信息是由基站内原有设备进行识别，所以一些传感器，如：振动传感器、门磁传感器、烟雾传感器、温度传感器等。先经过基站内设备进行信号处理后转发给交互终端，再由交互终端与主站进行通信。

2.2硬件模块功能分析

2.2.1ARM微处理器（PXA270）

交互终端微控制器模块采用Intel的PXA270，它具备了ARMVST体系结构，可以分为六级流水线处理，采用指令与数据分离的Cache结构，平均功耗750mW，与所有ARM核在二进制代码中兼容，内带高速32x16MAC，预留DSP协处理器接口。主频高达520MHz，可以运行嵌入式Linux或WinCE操作系统，并行处理多种计算任务。PXA270处理器提供工业级的处理能力，具有丰富的外围接口，它包含了Intel最新的芯片处理技术，特别适用于嵌入式系统的应用。

PXA270是Intel第一款含有因特尔无线MMX技术、高性能及低功耗和指令通用的处理器，支持灵活及强大的图像与音频加速。它的存储器接口提供灵活的多种外部数据接口，提供64KB的片上SRAM，可用于编程或者存放数据，LCD控制器支持800或者600像素。PXA270的SpeedStep技术可智能切换空闲、待机和深层睡H民三种低功耗状态，电压管理性能的提高在一定程度上可以缓解智能设备普遍存在电池续航能力较弱的现象，这种方案可保证CPU供电的情况下最大限度地降低设备的功耗。

PXA270的内部结构框图如图3所示，其主要资源如下：

(1)LCD显示接口：ARM8018支持LVDS接口；ARM8019支持RGB接口；

(2)VGA显示接口：可接普通电脑显示器；

(3)音频接口:AC97音频接口；

(4)触摸屏接口:支持4线电阻式触摸屏；

(5)通讯接口：RS232波特率高达921．6Kbps；

(6)工业及标准RS485接口；

(7)IIC高速接口，键盘接口；

(8)USBHOST和USBClient波特率达12Mbps；

(9)10M/100M以太网，自适应的英特网接口，一个扩展无线网卡；

(10)JTAG调试接口；

(11)PCMCIA接口（可以扩展有线/无线网路接口等）；

2.2.2GPRS模块

GPRS模块与微处理器间是通过串行口进行通信的，通信速率最快可以达到

115200b/s。模块与控制器间的通信协议是AT命令集，其中大部分命令是符合协议“ATcommandsetforGSMMobileEquipment(ME)(GSM07.07version6.4.0Release1997)”的，但也有一些是Wavecom自己定义的AT命令。除了串口发送（TX）、串口接收（RX）之外，微控制器与GPRS模块之间还有一些硬件握手信号，如DTR、CTS、DCD等。

有方M660+为深圳有方公司生产的一款超小封装的GPRS工业无线模块，可以提供高品质的语音、短信、数据业务等功能，在各种工业和民用领域得到广泛的应用，模块内部集成了TCP/IP协议栈，具有两个通信链路，一路标准TTL串行通信端口，精简的AT指令集，通过AT命令实现模块的参数设置和数据发送。M660+与CPU通过一个TTL电平的串行口连接。

模块工作电压为3.5V～4.3V（推荐值3.9V），不是5V。模块平时工作电流较小，但是在模块注册网络或者其他一些特殊情况下，电流可能瞬间达到1.8A，如果电源供电能力不足，电压瞬间下降严重，将可能导致模块工作异常，没有信号，无法收发短信等情况。建议采用大电流的开关电源芯片供电，如LM2596DC-DC转换模块；对于移动式设备，采用一块3.7V锂离子电池则刚好可以满足要求；另外应在GPRS模块供电端附近增加大电容滤波。瞬间电流Max1.8A平均工作电流＜300mA待机电流1.5mA。该模块使用3.3V电平串口，即高电平为3.3V，不是5V，对于5V电平的单片机或TTL串口，为保证工作可靠，不至于烧坏芯片。

2.2.3以太网模块

交互终端内的网络模块是为了兼容通讯公司基站内设备所设计的，由于基站内部一些设备与上位机系统进行信息交互过程中，该设备检测过程中出现故障，有告警信号指示，并把告警信号送到配线单元(DBU)，再由配线单元通过以太网模块传送给交互终端，由交互终端进行存储及上传，本设计采用DM9000A以太网控制器进行通讯。图5为以太网络模块原理框图。

DM9000A是DAVICOM公司生产的10/100M快速以太网控制器，该器件具有可编程、CRC校验、低功耗CMOS设计、小尺寸等特点，是嵌入式以太网络接口的良好选择。DM9000A的片选信号跟FPGA芯片ISPMACH4128V连接。

DM9000A实现以太网媒体介质访问层（MAC）和物理层(PHY)的功能，包括MAC数据帧的组装/拆分与收发、地址识别、CRC编码/校验、MLT-3编码器、接收噪声抑制、输出脉冲成形、超时重传、链路完整测试、信号极性检测与纠正等。

DM9000A可与微处理器以8bit或16bit的总线方式连接，并可根据需要以单工或全双工等模式运行。在系统上电时，处理器通过总线配置DM9000A内部网络控制寄存器（NCR)、中断寄存器(ISR)等，完成DM9000A的初始化。

随后，DM9000A进入数据收发等待状态。当处理器要向以太网发送数据帧时，先将数据打包成UDP或IP数据包，并保证8bit或16bit总线逐字节发送到DM9000A的数据发送缓存中，然后将数据长度等信息填充到DM9000A的相应寄存器内，随后发送使能命令。DM90000A将缓存的数据和数据帧信息进行MAC组帧，并发送出去。

2.2.4存储器模块

PXA270内部有64KB数据存储器，掉电后交互终端中的参数和一些故障记录数据将丢失，在硬件设计上配置2片SDRAM芯片，构成32位总线宽度的64MB的SDRAM模块单元HY5W5A60L和2片16Mx16位的FLASH存储器28F128。

由于交互终端与主站的上行通信应满足《电力用户用电信息采集系统通信协议》，需要存储规约要求的一类数据（实时数据）、二类数据（曲线数据、统计数据）和三类数据（事件），特别是曲线数据要求存储的数据量大，因此应采用大容量的Flash存储器。

来存储二类和三类数据，铁电存储器由于可无限制的擦写，所以用来存储需要经常更新的实时数据和设置参数。存储器与CPU的接口为SPI接口。

2.2.5扩展接口

PXA270扩展接口部分依据交互终端对基站内各个设备现有通信方式可自行配置，由软件依据不同的通信方式做相应的接口程序，保证各个设备与交互终端之间进行良好的信息传输与控制功能。

交互终端下行部分以232串行口、红外通信口、RS485、TCP/IP等通信接口可实现模块参数的本地设置和维护，其中232串口可实现对GPRS模块状态的监测，通过485串行口可抄读满足《电力用户用电信息采集系统通信协议》的数据；通过TCP/IP通信接口可对基站内一些设备进行交互通信。

2.2.6USB主从控制器

交互终端可通过USB接口进行系统升级及数据备份。无论是系统升级还是数据备份，USB总线协议是固定不变的，而USB接口操作可以归结为三种包的传输。任何操作都是从主设备开始的，主设备以预先排好的时序发出一个描述操作类型、方向、外设地址以及端点号(这将在以下部分给予解释)的包，我们称之为令牌包(TokenPacket)。然后在令牌中指定的数据发送者发出一个数据包或者指出它没有数据可以传输。而数据的目的地一般要以一个确认包(HandshakePacket)作出响应，以表明传输是否成功。

2.2.7JTAG仿真端口

JTAG是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试。目前大多数比较复杂的器件都支持JTAG协议，如ARM、DSP、FPGA器件等。

标准的JTAG接口是5线：TMS、TCK、TDI、TDO、nTRST，分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入、测试数据输出和测试复位信号。

JTAG测试允许多个器件通过JTAG接口串联在一起，形成一个JTAG链，能实现对各个器件分别测试。JTAG接口还常用于实现ISP（In-SystemProgrammable在系统编程）功能，如对FLASH器件进行编程等。

通过JTAG接口，可对芯片内部的所有部件进行访问，因而是开发调试嵌入式系统的一种简洁高效的手段。目前JTAG接口的连接有两种标准，即14针接口和20针接口。

交互终端系统上的JTAG电路如下图8所示

2.2.8LCD显示

交互终端选用2．4寸TFT-LCD彩屏，它是一块高画质的TFT真彩LCD模块，具有丰富多样的接口、编程方便、易于扩展等良好性能，内置专用驱动和控制芯片(SPFD5408)，并且自身集成显示缓存，无需外部显示缓存。彩色TFT-LCD显示模块2．4英寸显示面板共分布着240x320个像素点，而模块内部的TFT-LCD驱动控制：签片内置与这些像素点对应的显示数据RAM(简称显存)。模块中每个像素点需要16位的数据(2字节长度)表示该点的RGB颜色信息，所以模块内置的显存共有240x320x16bit的空间。模块的显示操作非常简便，需要改变某一个像素点的颜色时，只需要对该点所对应的2个字节的显存进行操作即可。而为了便于索引操作，模块将所有的显存地址分为X轴地址(XAddress)和Y轴地址(YAddress)，分别可以寻址的范围为XAddress=0-239，YAddress=0-319，XAddress和YAddress交叉对应一个显存单元(2byte)，这样只要索引到某一个X、Y轴地址时，并对该地址的寄存器进行操作，便可对TFT-LCD显示器上对应的像素点进行操作。对模块进行操作时，实际上是对SPFD5408进行相关的控制。

2.2.9电源模块

电源电路为整个系统提供能量，是整个系统工作的基础，具有极其重要的地位。电源系统处理的好坏，将直接影响到整个系统的稳定性、可靠性等。多电源系统的设计、电源的分配、印制板设计中电源的设计等，都是必须考虑的。

ARM嵌入式系统一般是多电源系统，I/O口工作电压为3.3V,内核为2.5V(如S3C44B0)、1.8V(如S3C2410)、1.25V(如PXA255)或1V(如PXA270)，有可能还需要用到5V或12V的电压,多电源系统的设计是ARM嵌入式系统电源电路设计的特点。ARM嵌入式系统一般应将数字电源和模拟电源分别供电。并采用纹波比较小的LDO供电方式进行供电。

MAX1586是经过优化的电源管理IC,尤其适用于IntelXscale微处理器设备,它集成了7路高性能、低工作电流电源，以及检测和管理功能。稳压器输出包括3个降压型DC-DC输出、3个线形稳压器和一个常开电源输出。各个DC-DC转换器可进行独立的开/关控制、低电池电压和电池失效检测、复位和电源就绪输出、备份电池输入和2线串行接口。

其功能框图如图9所示：

其中IN为主电源输入，BKBT为后备电源输入，MR为手动复位输入，nRESET为复位输出，VCC_FAULT为电源就绪输出，nBATT_FAULT为电池失效或无电池指示输出，SYS_EN为输出V1和V2的控制开关，PWR_EN为输出V3-V6的控制开关，V7为常开状态。V1提供I/O口的3.3V电源，最大电流1.3A；V2提供存储器的2.5V电源，最大电流0.9A；V3提供内核0.8V到1.3V电源，最大电流0.9A，电源幅度可通过2线串行接口调节；V4提供PLL电路的1.3V电源；V5提供内部SRAM的1.1V电源；V6提供USIM接口的电源；V7可设置为跟随V1或后备电池的电压。

3软件设计

3.1总体架构：

软件设计基于Linux嵌入式操作系统的多任务设计，整体架构如图10。

交互终端的软件设计必须考虑到系统处理器的处理速度、存储器资源大小等硬件条件。交互终端软件设计在嵌入式Linux系统平台中运行，它充分利用Linux实时内核等资源优势。电能表采用的处理器是具有ARMl0内核的PXA270，存储器件:K9F1208NANDFLASH存储器，两片K4S561232存储器为CPU强大的处理能力提供足够大的数据存储空间，电能表可加载嵌入式操作系统并在其基础上进行软件设计。嵌入式Linux操作系统以微内核体系结构设计，功能齐全的Linux内核只有一点几兆左右。各种网络文件系统以模块形式置于内核的上层，驱动程序及其它文件可在系统运行时进行加载，这些优势为构造定制的嵌入式系统内核提供了高度模块化的构造方法。Linux在嵌入式系统市场上取得如此巨大的成果，与其本身的优良特性是分不开的，其优越性有以下几点。

(1)Linux的源代码开放性允许任何人获得并修改Linux的源码。不仅大大降低了开发的成本，而且可提高开发产品的效率，并且还可以在Linux社区中获得支持，开发者只需要发一份邮件即可获得作者的支持。

(2)Linux可支持多种硬件平台，Linux能够支持ARM、x86、PowerPC、MIPS等处理器体系结构，并且已经被移植到多种硬件平台。Linux采用一个统一的框架对硬件进行管理，同时从一个硬件平台移植到另一个硬件平台的改动与上层应用无关。

(3)Linux内核可裁减，内核设计非常精巧，它分为五大部分：进程调度、进程问通信、内存管理、虚拟文件系统和网络接口。其内核独特的模块机制，开发者可以根据需求实时地将某些模块裁减到内核中去，源码开放Linux操作系统为用户开发提供了最大限度的自由，它占用的资源更少，运行更稳定，速度更快。

(4)Linux是首先实现TCP／IP协议栈的操作系统，它的内核结构在网络方面是非常完整,并提供了对十兆位、百兆位及干兆位的以太网，还有无线网络、令牌环(Tokenring)幂l光纤甚至卫星的支持。

3.2软件模块实现流程

软件采用模块化设计，每个任务包含不同的功能模块，由于系统包含模块较多，在此只给出主任务模块流程图及上行任务中的GPRS链路维护模块流程图。

3.2.1主任务流程

主任务程序流程如图11所示。

3.2.2GPRS链路维护流程

上行任务中的链路维护模块包括：GPRS网络登陆、链路状态检测以及心跳维护等，其中GPRS网络登陆程序流程如图12所示。

在GPRS通信链路建立后，如果长时间无数据传输，则GPRS网络连接将被断开，所以必须在一定时间间隔内发一个心跳帧至主站，确认主站应答后说明链路状态正常。不同品牌GPRS模块的AT指令集不同，因此在编程之前必须熟悉相关GPRS模块的指令集，以实现链路的建立和维护。

Claims (5)

1.一种智能移动通信基站能源管理装置，其特征是：交互终端通过以太网接口与基站子系统相连接，交互终端与基站子系统之间通过以太网实现的TCP/IP协议通讯，协助基站子系统管理控制子系统和模块，收集告警信息；提供子系统和模块的基本时钟；提供与操作维护的通信；信令处理及资源管理；交互终端通过以太网接口对基站内的设备进行管理及监控，基站内设备通过基站收发机收集站内硬件信息、软件信息、与实际功能模块通过以太网接口上传至交互终端，基站收发机还对基站内单元模块的工作情况及报警信息收集并主动上报；硬件收发机对基站内硬件模块单板功能测试与无线信道环路测试结果进行主动上报；

电能表采集的用电信息及异常状态通过GPRS远程上传到主站上位机；

监控系统通过交互终端将系统和设备的运行状态，记录及处理监控数据，及时检测故障上传主站上位机。

2.如权利要求1所述的一种智能移动通信基站能源管理装置，其特征是：交互终端通过串口转换芯片模拟RS485接口与电能表的RS485相连接，采集基站内整体用电情况，实现用电监控、负荷管理及线损分析。

3.如权利要求1所述的一种智能移动通信基站能源管理装置，其特征是：交互终端通过扩展接口与基站内的温度传感器、烟雾传感器、湿度传感器、振动传感器和门磁传感器组成的设备相连接，采集基站内部各个设备的告警信息，采集现场环境监控设备的告警信息，采集现场环境监控设备的部分状态。

4.如权利要求1所述的一种智能移动通信基站能源管理装置，其特征是：基站内设备与设备之间或者设备与子系统之间必须通过各种接口按照接口协议进行数据传输，交互终端与基站内设备之间同样也要满足接口协议才能进行信息交换。

5.如权利要求1所述的一种智能移动通信基站能源管理装置，其特征是：交互终端采集及控制功能都将以GPRS接口通讯方式与上位机主站系统进行信息交互与控制，交互终端在与主站系统通讯方式可设置为实时在线和功能唤醒两种方式。