CN207074258U - 监测通信基站电源供电状态的装置 - Google Patents

Abstract

一种监测通信基站电源供电状态的装置，包括市电感应探头、3相交流电压检测模块、48V蓄电池电压检测模块、供电源判断模块、GPRS通讯模块，所述供电源判断模块包括，通过检测AC/DC开关电源进线测的交流电压频率抖动率和谐波幅度和市电状态，判断基站的供电电源是市电、还是发电或者疑似市电，通过检测48V蓄电池电压的突变方向，判断不同电源的供电起止时刻，通过市电感应探头检测市电输入侧的电压是否异常；能准确监测到当前为基站供电的电源是市电，还是交流发电或者是直流发电或者是蓄电池，以及对应的供电起止时间，还能将监测的结果保存到EPROM存储器中，并通过GPRS通讯模块，传送到移动油机管理系统的云端服务器进行数据统计。

Description

监测通信基站电源供电状态的装置

技术领域

本实用新型涉及通信基站，具体涉及一种监测通信基站电源供电状态的装置；可用于通信基站电源供电状态的监测。

背景技术

随着我国铁塔公司的成立，在基站运营中如何降低成本是首要问题，其中发电成本的降低又是首当其冲的重大事项，如何监测由人为做假产生的油机发电导致发电费用虚高的问题，和由手工统计发电数据导致效率低下的问题，成为当下急需解决的重点事项。据权威机构预估，铁塔每年的虚假发电费用达到总发电费用的27.8％，也就是36.3亿元。

传统的解决方式是，在移动油机上安装一个油机发电监测模块，通过检测油机发电输出电压的有无，发电起止时刻和发电时长，油机位置(GPS定位)，关联到基站动环监测统的市电停电数据，据此判断油机是否真实的为基站发电，所有这些措施还是容易被人为作假。因为市电进线开关容易被人为断开，造成虚假市电故障，以及无法在用电侧监测当前供电源是属于市电还是发电，造成可被人为造假的漏洞。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对现有技术存在的上述问题，提供一种监测通信基站电源供电状态的装置；可用于通信基站电源供电状态 的监测。避免发生虚假市电故障，以及无法在用电侧监测当前供电源是属于市电还是发电，造成可被人为造假的问题。是一种基于电场感应探测技术和市电/发电的频率抖动率和谐波幅度检测技术的供电源监测系统。

本实用新型能区分市电/发电的装置，防止用市电代替发电，造成虚假计费；可以识别无效发电的装置，在市电正常后立刻停止计费；可以有效监测到每个基站的发电次数，发电时长的装置，便于核对发电费用；由于有的基站的市电进线侧开关安装在山脚下，有的安装在机房里，导致需要2种不同的监测市电的方案；有效监测市电状态，防止人为断开市电进线线路，需要在市电进线侧线路安装一个，可以绑定在市电进线侧线路上的电场感应探头；电场感应探头必须能有效识别市电的电压范围，在85VAC以下时识别为市电为无效状态，超过100VAC时识别市电为有效状态；电场感应探头必须能有效防止干扰，特别是在市电线路被破坏时，此时靠近基站的市电线路相当于一个超级强大的感应天线，对大地之间产生高达60‐300V的电压，对探头产生干扰，导致探头无法正常识别市电的状态；为了避免探头线路被破坏，需要监测探头的连接线路，一旦出现被破坏及时发出报警；将市电监测的结果，有效的传输到远程服务器，一个可以传输监测结果的装置；可准确、全面检测基站的各供电源状态，和供电起止时间，以及当前给基站设备供电的电源，有效的监测虚假发电和无效发电，降低基站的运营成本，实现发电次数和发电时长的自动统计，顺利完成运营商与代维之间的发电费用核算，规范代维单位的发电行为。

附图说明

图1是本实用新型的原理方框图

图2是本实用新型的感应探头原理方框图

图3是本实用新型的应用连接示意图

图4是本实用新型的供电源变化时序图

图5是本实用新型的供电源判断流程图。

具体实施方式

下面结合附图1-5，对本实用新型进行详细说明：

本实用新型包括市电感应探头A和主板B，其中市电感应探头又分为近端市电感应探头和远端市电感应探头2种类型，主板B包含433MHZ接收模块S1、市电感应输入模块S2、3相电压检测模块S3、48V蓄电池检测模块S4、微处理器S5、GPRS通讯模块S6、RS485通讯模块S7、EEPROM存储器S8，所述433MHZ接收模块用于接收来自远端市电感应探头发送的市电状态信息，并传送到微处理器S5，所述市电感应输入模块S2用于连接近端市电感应探头的，将检测到的市电状态送到微处理器S5，所述3相电压检测模块S3用于检测AC/DC开关电源的供电电源状态，所述48V蓄电池检测模块S4用于检测48V蓄电池的电压突变，所述RS485通讯模块S6和GPRS通讯模块S7用于将检测的各供电源的数据和状态传送到FSU(动环监控系统的硬件部分)和FTP服务器，包括市电、发电、蓄电池供电的状态，和市电、发电、蓄电池供电的起止时刻，所述EEPROM存储器S8用来保存给基站设备供电电源的起止时刻数据，和各供电源的状 态数据，避免因通讯失败时所造成的数据丢失，本地最多保存100条记录，将被破坏而悬空市电线路和大地之间形成的感应电压，对市电感应探头的差模干扰变换为共模干扰，降低对感应探头产生的干扰。

所述微处理器S5包括供电源判断模块V1、市电/发电区分模块V2、48V电压突变检测模块V3，通过48V电压突变检测模块检测48V蓄电池电压的突变方向，结合市电感应探头检测到的市电状态，和3相电压检测模块检测到AC/DC开关电源的电源状态，精确判断当前供电源是蓄电池，还是市电，或者市电，具体的判断分析时序如图4，判断流程如图5所示，在检测到蓄电池电压变化超过预设的突变阈值时，产生一个电压突变事件，在这个事件中检测蓄电池电压突变的方向，当蓄电池电压向降低的方向变化时，判断当前为基站设备供电的供电源为48V蓄电池，同时还检查AC/DC开关电源的供电电压，如果AC/DC开关电源的供电电压正常，则发出AC/DC开关电源故障报警；当蓄电池电压向升高的方向变化时，检查AC/DC开关电源的供电电源，如果AC/DC开关电源的供电电源出现异常，则判断当前为基站设备供电的供电源为直流发电机组；如果AC/DC开关电源的供电电源是正常，则检查市电感应探头的检测结果，在市电正常时，判断当前为基站设备供电的供电源为市电；在市电异常时，则继续检查AC/DC开关电源的供电电源的频率抖动率和谐波幅度，当频率抖动率和谐波幅度大于正常市电的阈值时，判断当前为基站设备供电的供电源为交流发电机组；当频率抖动率和谐波幅度小于正常市电的阈值时，判断当前为设备供电的供电源为疑似市电，并发出疑似市电的报警。

进一步地，所述市电感应探头是基于电场感应式技术(类似感应测电笔)，采用电场感应方式检测市电进线侧的电源状态，但因市电感应探头内部电路到大地的阻抗比较小，而被测市电线路又非常长，相当于一个高阻抗的天线，和大地之间形成一个较高的感应电压，从而干扰到市电感应探头的正常工作，导致错误检测；因此在本实用新型中，为了减少干扰作用，如图2所示，在市电感应探头的电源加入隔离模块，在探头的输出线路中加入光耦隔离，通过这2个措施提高市电感应探头对大地的阻抗，转换差模干扰为共模干扰，从而减少被干扰。

在本实用新型实施例中，通过连接到主板B市电感应输入模块7的市电感应探头A，感应市电进线侧的交边电场，判断当前市电是否有效；通过主板B的3相电压检测模块，检测AC/DC开关电源的供电电源的电压、相位抖动率、谐波/基波比，以区分该电源是属于市电，还是发电；通过48V蓄电池电压检测模块检测48V电压的突变方向和时刻，根据突变方向，结合市电状态和AC/DC开关电源输入侧电源的状态，判断当前给基站设备供电的电源是属于市电，或发电，或48V蓄电池，并根据48V蓄电池电压的突变时刻，记录各供电源给基站设备供电的起止时刻，然后将所有监测数据通过GPRS模块传送到云端服务器，为运营商提供客观真实的数据，从而杜绝代维公司的虚假发电行为，节省大量的发电费用。本实用新型是一个软件和硬件结合的解决方案，可以在基于ARM处理器的嵌入式系统中实现，也可以在基于DSP处理器的嵌入式系统中实现，或者同类工业控制单片机 实现。本实用新型实施例提供的方法是采用软硬件结合的方案实现，硬件部分是基于STM32F103微处理器，本实用新型实施例中的提示信息包括：各供电源的状态，当前供电源，和供电的起止时刻，以及疑似市电的报警信息。本实用新型还可以本地保存数据信息，避免因通讯故障导致的数据遗失。

如图3所示，为本实用新型的实施例基站电源取信装置的应用示意图，该装置由2个部分组成：市电感应探头A和主板B，其中市电感应探头A又根据使用场景的不同，分为近端市电感应探头和远端市电感应探头，其中远端市电感应探头适用于，市电感应检测点在山下，机房在山上的场景，在这种场景下，山下的远端市电感应探头将检测到的市电状态通过433MHZ无线电方式，传输到山上机房的内置433MHZ无线接收模块的主板B；而近端市电感应探头适用于市电感应检测点就在机房内的场景，在这种场景下，近端市电感应探头直接将检测到的市电状态通过3芯屏蔽线传送到主板B的探头接口。

如图4所示，不论是近端市电感应探头还是远端市电感应探头，都是基于电场感应式技术(类似感应测电笔)，检测市电的电场，具体包括电场感应天线、电场检测模块、光耦隔离输出模块、DC/DC隔离电源，电场感应天线是一段15‐20CM的感应电线，和被检测市电进线侧的相线线路平行捆在一起，用于耦合市电的交变电场信号到电场检测模块；电场检测模块用于将感应到的市电电场强度和预设阈值进行比较，当检测到的市电电场强度大于预设阈值时，改变输出逻辑状态并通过光耦隔离输出模块到主板B；光耦隔离输出模块接收电场 检测模块输出的高低电平，经过光耦隔离后，高电平转换输出为5V，低电平转换输出为2.5V的逻辑，这样在探头A到主板B之间的感应探头线路被人为破坏断开时，主板B不能接收到探头A的5V或2.5V逻辑电平，将产生探头线路被破坏的报警。

光耦隔离输出模块和DC/DC隔离电源用于提高整个市电感应探头到大地的交直流阻抗，让被测市电线路对大地之间的差模感应信号，对市电感应探头不会形成差模干扰，而变成共模干扰，从而极大提高市电感应探头的抗干扰能力，避免因被测市电线路的天线效应(长的市电线路会和大地之间形成一个较高的感应电压)，干扰到市电感应探头的正常工作，导致的错误检测；

如图3所示，主板B包括433MHZ无线接收模块、市电感应输入模块、3相电压检测模块、48V蓄电池电压检测模块、供电源判断模块、RS485通讯模块、GPRS通讯模块、EEPROM存储器，433MHZ无线接收模块用于接收远端市电感应探头的检测结果，传送到供电源判断模块进行供电源判断处理；市电感应输入模块用于接收近端市电感应探头的检测结果，也传送到供电源判断模块进行供电源判断处理；3相电压检测模块用于检测AC/DC开关电源输入侧的电源电压和相位周期抖动率，并将结果也传送到供电源判断模块进行供电源判断处理；48V蓄电池电压检测模块用于检测48V蓄电池的电压，并将结果也传送到供电源判断模块进行供电源判断处理；

如图3所示，主板B的供电源判断模块包括供电源判断模块、市电/发电区分模块，48V电压变化检测模块，48V电压变化检测模块用 于检测48V蓄电池电压的突变方向和突变时刻；市电/发电区分模块用于检测输入到AC/DC开关电源的供电电源是否有效，以及区分这个供电源是市电，还是发电；供电源判断模块用于判断当前给基站设备供电的电源是48V蓄电池，还是市电，或者是直流发电，或者是交流发电，并记录相应的供电起止时刻。

如图4、图5所示，在检测到蓄电池电压变化超过预设的突变阈值时，产生一个电压突变事件，在这个事件中检测蓄电池电压突变的方向，当蓄电池电压向降低的方向变化时，判断当前为基站设备供电的供电源为48V蓄电池，同时还检查AC/DC开关电源的供电电压，如果AC/DC开关电源的供电电压正常，则发出AC/DC开关电源故障报警。

当蓄电池电压向升高的方向变化时，检查AC/DC开关电源的供电电源，如果AC/DC开关电源的供电电源出现异常，则判断当前为基站设备供电的供电源为直流发电机组；

如果AC/DC开关电源的供电电源是正常，则检查市电感应探头的检测结果，在市电正常时，判断当前为基站设备供电的供电源为市电；

在市电异常时，则继续检查AC/DC开关电源的供电电源的频率抖动率和谐波幅度，当频率抖动率和谐波幅度大于正常市电的阈值时，判断当前为基站设备供电的供电源为交流发电机组；

当频率抖动率和谐波幅度小于正常市电的阈值时，判断当前为设备供电的供电源为疑似市电，并发出疑似市电的报警。

如图3所示，主板B的EEPROM存储器用于保存各供电源的状态，以及为基站设备供电的起止时刻，和报警信息，最多可以保存100条。

如图3所示，主板B的GPRS通讯模块用于将供电源的状态、供电起止时刻、和报警信息发送到服务器，当发送失败时，做相应标记并记录到EEPROM存储器，间隔10分钟再次发送，直到成功。同时这些被保存的数据可以通过USB接口，用PC直接读取。

Claims (3)

1.一种监测通信基站电源供电状态的装置，包括微处理器模块；其特征在于，包括按信号处理流程及控制流程与所述微处理器模块进行电性连接的：微处理器模块市电感应探头、3相电压检测模块、48V蓄电池电压检测模块、供电源判断模块、RS485通讯模块、GPRS通讯模块、EEPROM存储器，所述市电感应探头用于检测市电的状态，所述3相电压检测模块用于检测AC/DC开关电源的输入电源状态，所述48V蓄电池电压检测模块用于检测48V蓄电池的电压突变方向和时刻，所述RS485通讯模块和GPRS通讯模块用于传输各供电源的数据和状态，包括市电、发电、蓄电池供电的状态，和市电、发电、蓄电池供电的起止时刻，以及疑似市电的报警和市电感应探头故障报警。

2.如权利要求1所述监测通信基站电源供电状态的装置，其特征在于，所述市电感应探头包括电场感应天线、电场强度检测模块、DC/DC隔离电源模块、光耦隔离输出模块。

3.如权利要求2所述监测通信基站电源供电状态的装置；其特征在于，所述微处理器包括供电源判断模块、市电/发电区分模块、48V电压突变检测模块，所述48V电压突变检测模块用于检测基站48V蓄电池组的电压突变方向和时刻，得到各供电源在切换给基站供电过程中的起止时刻；所述市电/发电区分模块依据市电和发电的频率抖动率的不同，以及市电和发电的电压基波/谐波比的不同进行判断分析，具体是通过预设为5‐20秒的时间窗，检测AC/DC开关电源的输入电源的频率抖动率和电压基波/谐波比，在频率抖动率和电压 基波/谐波比都小于预设阈值时，判断是属于市电，在频率抖动率和电压基波/谐波比都大于预设阈值时，判断是发电；

所述供电源判断模块根据市电感应探头所探测到的市电状态，和48V电压变化分析模块检测到的蓄电池组电压突变状态，以及3相电压检测模块检测到的AC/DC开关电源的输入电源，判断当前给基站设备供电的电源是属于市电、还是发电或者是蓄电池组。