CN213279689U - 一种智能动环监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能动环监控装置，包括：FPGA模块，其包括多个接口，分别能够与基站机房内的接口设备连接；MCU模块，与FPGA模块连接，能够控制所述FPGA模块的动作以及运算所述FPGA模块采集的信号；嵌入式模块，与所述FPGA模块连接，能够接收所述FPGA模块发送的数据以及接收并下发后台指令；电源模块，用于将外接电源的电压转换为适用于监控装置的电压；嵌入式模块具有远程通信组件，使得嵌入式模块能够与监控中心建立通信连接。本实用新型提供的智能动环监控装置将交互、通信、数据管理等功能和管理基站机房内硬件设备的功能集成在一个平台上提高了集成度，增加了外设接口数量，提高了传输速率。

Description

一种智能动环监控装置

技术领域

本实用新型涉及通信设备领域，尤其涉及一种智能动环监控装置。

背景技术

5G基站是5G网络的核心设备，用于提供无线覆盖，实现有线通信网络与无线终端之间的无线信号传输。由于频率越高，信号传播过程中的衰减也越大，所以5G网络的基站密度将更高，5G基站的功耗也将更大。若5G基站的机房遇到地震、雷击、水淹等自然灾害或者人为破坏，势必会影响其正常通信。所以5G基站的正常运行是5G通信的必备条件。因此，为了维护基站的正常运行，需要对基站的温湿度、红外、门禁、电池等多种环境状况以及附属设备的状态进行监控，从而及时获取基站的运行环境状况，并作出相应反应。

在现有技术中，一般采用嵌入式应用模块和智能监控单元(Field SupervisionUnit，FSU)，其中，FSU管理硬件以及接口设备，嵌入式应用模块用于与后台监控中心进行交互以及数据管理。但是，在这种结构中，嵌入式应用模块和FSU系统是两个单独的模块，其外设接口数量较少，数据传输速率慢。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种智能动环监控装置，在FSU集成了嵌入式应用模块和智能监控单元，增加了外设接口数量，使用FPGA和MCU的方式以提高传输速率。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是如何提供一种智能动环监控装置，集成嵌入式应用模块和智能监控单元，以增加外设接口数量和提高传输速率。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种智能动环监控装置，包括：

FPGA模块，所述FPGA模块包括多个接口，所述多个接口被配置为分别能够与基站机房内的接口设备连接；

MCU模块，所述MCU模块与所述FPGA模块连接，所述MCU模块被配置为能够控制所述FPGA模块的动作以及运算所述FPGA模块采集的信号；

嵌入式模块，所述嵌入式模块与所述FPGA模块连接，所述嵌入式模块具有远程通信组件，使得所述嵌入式模块能够与监控中心建立通信连接；所述嵌入式模块被配置为能够接收所述FPGA模块发送的数据以及下发后台监控中心的指令；

电源模块，用于将外接电源的电压转换为适用于所述监控装置的电压，以给所述监控装置供电。

在一些实施方式中，可选地，所述FPGA模块、所述MCU模块、所述嵌入式模块以及所述电源模块集成在一个电路板上。

在一些实施方式中，可选地，所述电源模块包括第一电源模块和第二电源模块，所述第一电源模块用于所述监控装置的供电，所述第二电源模块用于所述FPGA模块中的接口的供电。

在一些实施方式中，可选地，所述第一电源模块的输出电压为5V。

在一些实施方式中，可选地，所述FPGA模块包括XC6SLX45-2FGG484芯片。

在一些实施方式中，可选地，所述MCU模块包括STM32103VCT6芯片。

在一些实施方式中，可选地，所述嵌入式模块的所述远程通信组件包括网线接口。

在一些实施方式中，可选地，所述嵌入式模块包括USB接口。

在一些实施方式中，可选地，所述嵌入式模块包括ARM Cortex-A9。

在一些实施方式中，可选地，所述多个接口包括串口、AI接口、DI接口、DO接口和硬复位接口。

本实用新型提供的智能动环监控装置具有如下技术效果：将用于与后台交互的子模块、通信模块、数据管理模块等功能和管理基站机房内硬件设备的功能集成在一个平台上，相比现有技术提高了集成度；通过FPGA模块来连接接口设备，增加了外设接口数量；通过使用FPGA+MCU的方式，提高了传输速率。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的一个较佳实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的智能动环监控装置的工作流程示意图；

图3是本实用新型的智能动环监控装置的数据上传示意图。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本实用新型的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，本实用新型提供了一种智能动环监控装置，包括电源模块10、FPGA模块20、MCU模块40和嵌入式模块30。其中，电源模块10通过与外界电源连接，将外界电源的电压转换为合适的电压，用于给智能动环监控装置供电。FPGA模块20分别与MCU模块40和嵌入式模块30连接。FPGA模块20负责采集接口设备的值。位于基站机房内的各种设备，均可以连接至FPGA模块20。FPGA模块20包括多个接口21，这些接口21能够与相匹配的各个设备连接，获取各个设备的状态。应当理解，在基站机房内所使用的监控环境状态以及基站运行状态的相关设备都可以通过对应的接口21与FPGA模块20连接，从而将基站的整体运行环境的状态信息上报至后台的监控中心。MCU模块40与FPGA模块20通过串行外设接口协议(SerialPeripheral Interface，SPI)通信。鉴于MCU的运行速度和逻辑性，需要做运算的数据都在MCU模块40中完成。MCU模块40控制FPGA模块20完成串口、AI、DI接口的数据接收和DO、以及硬复位功能，这样大大提高了运行速度、数据处理能力和稳定性。嵌入式模块30负责将FPGA模块20上传的数据处理后传给监控中心，嵌入式模块30与监控中心通过一台网络通讯，使用TCP/IP协议。同时，监控中心根据上报的数据作出相应报警以及处理指令，然后传送给嵌入式模块30。嵌入式模块30与FPGA模块20通过SPI通信。其中，嵌入式模块30、FPGA模块20、MCU模块40以及电源模块10可以集成在一块电路板中。

在一些实施方式中，FPGA模块20的接口21包括但不限于串口、AI、DI、DO接口，与之相关的设备包括但不限于开关电源、空调、配电箱、门禁、蓄电池、烟雾传感器、水浸传感器、红外传感器。例如，设置在基站底部的水浸传感器通过DI接口与FPGA模块20连接，当发生漏水时，将数据上报FPGA模块20；空调可以通过串口与FPGA模块20连接；烟感传感器可以通过DI接口与FPGA模块20连接；电池组可以通过串口与FPGA模块20连接。这些接口21的信号进行电气隔离后，将信号直接传输至FPGA模块20，隔离前后信号一致但不在同一用电回路。

在一些实施方式中，FPGA模块20的接口21还包括DC输出口，用于基站机房内的设备提供直流电源输出。

在一些实施方式中，MCU可以选用STM32103VCT6芯片，FPGA可以选用XC6SLX45-2FGG484芯片，从而作为采集和控制系统的核心。应当理解，现有技术中其他类型的MCU和FPGA芯片也能使用在本实用新型中，可以根据实际需要，选择具体的芯片。至于选择何种芯片，不构成对本实用新型的构思的限制。

在一些实施方式中，电源模块10可以采用48V转12V的DC-DC模块，带有隔离、保护、抗浪涌功能。其中，DC-DC模块可以选用两块，第一DC-DC模块用于智能动环监控装置内部使用，将12V转为5V即可使用。第二DC-DC模块用于FPGA模块20中的诸如串口、AI、DI、DO等接口以及用于DC输出口。通过这样的设置，可以避免内部器件和外部设备互相干扰。

在一些实施方式中，嵌入式模块30采用ARM Cortex-A9架构，主频800MHz，1GBDDR3内存，4G板载FLASH。该结构具有较高的运行速度和数据处理能力，大大提高了系统的运行速度。

本实用新型的一个较佳实施例中的智能动环监控装置的工作流程如下：

如图2和图3所示，监控中心使用以太网，通过TCP/IP协议与嵌入式模块30通信，嵌入式模块30则负责将FPGA模块20上传的串口、AI、DI的数据处理后上传给监控中心显示，监控中心则作出相应报警、发出DO信号或硬复位信号。FPGA模块20通过SPI协议与嵌入式模块30通信，做信息的上传和接收。FPGA模块20则完成串口通信、AI、DI信号的接收和DO信号、硬复位信号的发送，FPGA模块20的动作需要MCU模块40来控制。FPGA模块20与MCU模块40通过SPI通信，FPGA模块20将需要运算的信号打包给MCU模块40完成，然后回传至FPGA模块20，最后上传至嵌入式模块30，最终达到监控中心。需要注意的是，AI接口的信号需要经过MCU模块40处理后再发送给FPGA模块20。在本实施例中，可以将串口、DI、DO、AI、硬复位信号隔离后，将信号直接与FPGA模块20连接，隔离前后信号一致但不在同一用电回路。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能动环监控装置，其特征在于，包括：

FPGA模块，所述FPGA模块包括多个接口，所述多个接口被配置为分别能够与基站机房内的接口设备连接；

MCU模块，所述MCU模块与所述FPGA模块连接，所述MCU模块被配置为能够控制所述FPGA模块的动作以及运算所述FPGA模块采集的信号；

嵌入式模块，所述嵌入式模块与所述FPGA模块连接，所述嵌入式模块具有远程通信组件，使得所述嵌入式模块能够与监控中心建立通信连接；所述嵌入式模块被配置为能够接收所述FPGA模块发送的数据以及下发后台监控中心发送的指令；

电源模块，用于将外接电源的电压转换为适用于所述监控装置的电压，以给所述监控装置供电。

2.如权利要求1所述的智能动环监控装置，其特征在于，所述FPGA模块、所述MCU模块、所述嵌入式模块以及所述电源模块集成在一个电路板上。

3.如权利要求1所述的智能动环监控装置，其特征在于，所述电源模块包括第一电源模块和第二电源模块，所述第一电源模块用于所述监控装置的供电，所述第二电源模块用于所述FPGA模块中的接口的供电。

4.如权利要求3所述的智能动环监控装置，其特征在于，所述第一电源模块的输出电压为5V。

5.如权利要求1所述的智能动环监控装置，其特征在于，所述FPGA模块包括XC6SLX45-2FGG484芯片。

6.如权利要求1所述的智能动环监控装置，其特征在于，所述MCU模块包括STM32103VCT6芯片。

7.如权利要求1所述的智能动环监控装置，其特征在于，所述嵌入式模块的所述远程通信组件包括网线接口。

8.如权利要求1所述的智能动环监控装置，其特征在于，所述嵌入式模块包括USB接口。

9.如权利要求1所述的智能动环监控装置，其特征在于，所述嵌入式模块包括ARMCortex-A9。

10.如权利要求1所述的智能动环监控装置，其特征在于，所述多个接口包括串口、AI接口、DI接口、DO接口和硬复位接口。

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