通信电源监测系统设计探究范文

摘要：

一个安全、可靠、稳定的通信电源系统是通信系统正常工作的基础。为了提高通信系统的综合质量，需要对通信电源系统进行实时的监测控制。通过对比研究，设计出一种基于嵌入式的通信电源监测系统。该系统可以有效地检测通信电源电路的电压、电流以及电路所处物理环境的参数。

关键词：

嵌入式；通信电源；实时监测

通信电源是通信系统的供电模块。稳定可靠的通信电源供电系统是整个通信系统正常工作的保证，因此通信电源被称为通信系统的“心脏”。一旦通信电源系统停止工作，所有的通信设备将无法正常运行，进而整个通信系统将面临瘫痪的局面。通信电源监测系统自通信电源系统产生之初便有，但是传统的通信电源监测系统存在以下缺点：(1)可靠性低：传统的通信电源监测系统使用的传感器部件比较落后，嵌入到整个电路系统中后会对主电路造成一定的影响，久而久之可靠性就会降低；(2)可维护程度低：由于通信电源监测系统在设计之初并没有整体综合性的设计，导致每个器件都有自己独立的检测系统，不利于操作人员的日常维护；(3)智能化水平低：传统的监测系统仅仅停留在监测的层面上，没有实现现场的反馈机制，不具有智能化的处理功能。针对传统通信电源监测系统的不足，本设计进行针对性开发，以现在常用的嵌入式系统来实现通信电源系统的综合化、网络化和智能化功能。

1通信电源监测系统的整体设计

通信基站常用的供电方式主要有集中供电方式和分散供电方式两种。集中供电系统主要由交流供电系统、直流供电系统和相应的接地系统组成。集中供电系统具有结构简单、便于管理维护的优点，但是其可靠性较差、成本较高、电能损耗高，所以现在主推的供电方式是分散供电方式。分散供电方式每个系统相对独立性高，甚至为每个设备都配置了一个小型的供电系统，但是分散供电方式结构复杂，需要强大的管理控制系统。本课题所设计的通信电源监测系统便是基于分散供电方式开发设计的。本设计基于Cortex-A8核心处理器的嵌入式系统进行开发设计，针对通信基站的电源设备、机房空调以及照明进行检测控制，具体的设计如图1所示。

2硬件监测电路设计

通信设备对于供电电路要求较高，需要电源按照规定输出电压和电流。传统的监测系统当杂音电压值高于预定值10s以上时便会判定系统故障，而不同的通信设备对于电压、电流等物理量的敏感程度有所不同，这样的一概化设计难以满足系统高效运行的要求，这也是困扰传统监测系统的难题之一。本设计是在分散供电方式的基础上进行开发设计的，由于分散型供电系统基本上对于每个通信设备都有独立的供电设备，故可以开发独立的监测系统。

2.1电路电流、电压监测电路

供电系统稳定的电流输出是供电正常的重要指标之一，本设计选择具有军工工艺与生产标准的FC-2分流器，该电流传感器具有高精度、低成本的优点。该电路置于主电路之中，为了减少对主电路造成的影响，选择毫安级别的电阻通过放大电路后采集微弱电压信号。然后通过ADC数模转换，送往处理器进行处理分析。放电电路如图2所示。电压的监测电路原理与电流监测电路相同，在此不做重复的说明。

2.2通信设备温度监测电路

由于大多数通信设备在工作的过程中会产生很大的热量，所以对于通信设备温度的监测十分重要。本设计采用DS18B20温度传感器进行温度的采集，该传感器的正常工作范围为－50~125℃，足以满足设备的正常工作范围。此外，该传感器的测量精度为0.5℃，精度高使得测量数据更加精确。由于该传感器与处理器的通信仅仅是上传数据，不需要接收处理器发来的命令，故采用单总线的模式。这样分布于各个设备周围的传感器要想正常工作，就需要一个7407驱动电路，如图3所示。

3基于嵌入式的控制单元系统设计

3.1嵌入式操作系统的选择

本设计是基于嵌入式进行开发设计的。嵌入式操纵系统的种类繁多，按照实时性可以分为两类：非实时嵌入式操作系统和实时嵌入式操作系统。通过对现有的主流嵌入式操作系统进行比较，决定选择Linux平台的操作系统[1]。与其他操作系统相比，Linux平台的操作系统的优点是：开放的码源，可以对其进行深度开放从而达到系统需求；适用于包括ARM在内的多种CPU；集成了完整的TCP/IP协议栈，驱动丰富；提供了集成开发工具与SDK等等。总之，该嵌入式操作系统代码开放、功能强大，是进行基于嵌入式开发的控制单元的主流选择。

3.2监测软件模块

划分为了更好地监测供电系统，及时将信息反馈给管理人员，同时为了监测系统更具模块化，本设计将监测软件进行了整体的划分。

3.2.1初始化模块

前文已经提及，针对不同的电源设备可以采用不同的监测系统。要实现这一目的就要对不同的通信设备进行个性化的初始化设置。初始化设置主要包括硬件端口电路的初始化和配置参数的初始化两部分。硬件端口的初始化主要是端口功能初始化、寄存器初始化等，配置参数的初始化则主要是针对不同通信设备正常工作电压、电流以及温度的初始化阈值设置。

3.2.2数据采集模块

数据采集模块是整个监测系统的重要部分，该部分的主要功能是接收现场的传感器采集数据并进行存储、预处理、转发等操作。数据采集模块可以分为数字量采集和处理、物理量采集和处理、预警报警处理三大部分。数据采集模块采集数据是整个系统的数据来源，是系统进行控制的前提。

3.2.3控制模块

控制模块是整个监测系统的核心模块，是其他模块正常工作的保证。控制模块的主要工作是对数据采集模块采集数据进行深度的分析处理，一方面把处理结果反馈到电路之中，进行智能化的控制；另一方面将处理结果以友好界面的形式反馈给系统管理员，进行下一步的处理。此外控制模块还具有预警功能，在出现危险征兆的时候将此危险信息发送给系统管理员，从而把损失降到最低。

4总结

被誉为通信基站心脏的通信电源有着极其重要的地位，通信电源监测系统的实际应用表征着通信电源的日常维护和管理工作由人工看守转换到计算机自动化控制处理阶段。针对分散型通电电源供电系统结构复杂的特点，本设计提出了基于嵌入式系统的通信电源监测系统。在设计中构建了以RAM处理器为核心的控制系统，代替了传统的单片机模式，极大地提高了工作效率，提升了监测系统的整体性能。

参考文献：

[1]陈智慧，吴军霞.基于ARM的嵌入式Web服务器的设计及实现[J].工业控制技术，2006(11)：103-106.

作者:高丽婷 温秀梅 单位:河北建筑工程学院