李瑋瑤，王小輝

（平頂山學(xué)院 河南 平頂山 467000）

通信基站設(shè)備密集，安全性要求高，而基站無(wú)法實(shí)現(xiàn)24小時(shí)人工看守，一般僅以空調(diào)、通風(fēng)扇等措施保障站內(nèi)溫度正常，很少將溫度檢測(cè)定位到每部分設(shè)備模塊，一旦設(shè)備模塊因故障或其他原因出現(xiàn)溫度異變而發(fā)生火災(zāi)事件將對(duì)附近居民生活和安全造成了巨大的影響和威脅，因此如何實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地掌握和控制通信基站里設(shè)備的溫度狀況對(duì)基站安全運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻為溫度敏感模塊，熱敏電阻成本低，但需要后續(xù)信號(hào)處理電路，且其可靠性相對(duì)較差，測(cè)量溫度精度差[2]，無(wú)法準(zhǔn)確定位發(fā)生溫度異變的主要模塊，原因是在不同位置上布置的溫度傳感器之間關(guān)聯(lián)性較差，不能對(duì)溫度異變進(jìn)行全面的檢測(cè)和分析，對(duì)通信基站的安全運(yùn)行和及時(shí)排障帶來(lái)嚴(yán)重影響。為此，本論文在分析現(xiàn)有溫度檢測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出一種基于DS18B20溫度傳感器的關(guān)聯(lián)性模型溫度信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)通信基站溫度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通過(guò)把不同位置的溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)匯集在一起，利用關(guān)聯(lián)性模型對(duì)采集的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析[3-4]，進(jìn)而準(zhǔn)確定位發(fā)生溫度異變的模塊，自動(dòng)控制散熱系統(tǒng)，從而消除安全隱患。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本溫度檢測(cè)系統(tǒng)包括對(duì)通信基站不同位置的溫度進(jìn)行檢測(cè)、顯示、信息關(guān)聯(lián)、綜合分析、聲光報(bào)警、散熱控制。溫度檢測(cè)主要由DS18B20溫度傳感器實(shí)現(xiàn)，將溫度轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，再利用A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)傳送到AT89C51單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后通過(guò)顯示屏顯示基站內(nèi)各個(gè)部分的溫度數(shù)值，一旦某位置的溫度數(shù)值超過(guò)設(shè)定數(shù)值，則聲光報(bào)警電路發(fā)出警報(bào)信號(hào)，單片機(jī)通過(guò)控制散熱系統(tǒng)提高散熱效率，同時(shí)根據(jù)關(guān)聯(lián)性模型，在保證基站安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，降低溫度異常模塊的功率，從而達(dá)到對(duì)通信基站溫度智能化檢測(cè)的目的。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

硬件部分包括：DS18B20溫度傳感器溫度檢測(cè)電路、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)電路、聲光報(bào)警電路、繼電器控制散熱電路等。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖Fig.1 System overall design

數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)電路中，主控電路的單片機(jī)采用STC89C52芯片，晶振設(shè)置 12 MHz，具有低功率和體積小的特點(diǎn)[5]。ADC0809是8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它由單個(gè)+5 V電源供電，模擬輸入電壓范圍是0～+5 V，工作溫度范圍是-40～85℃[6]。CLK時(shí)鐘脈沖信號(hào)由STC89C52提供。數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)電路的硬件設(shè)計(jì)如圖2所示。圖中，主電路采用+5 V直流輸入，主控電路晶振在12 MHz時(shí)，系統(tǒng)性能為12 MIPS，內(nèi)部的程序儲(chǔ)存器能夠儲(chǔ)存128K字節(jié)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器能夠儲(chǔ)存4K字節(jié)，E2PEOM存儲(chǔ)器能夠儲(chǔ)存4K字節(jié)；控制電路的SPI接口與nRF24L01連接實(shí)現(xiàn)溫度傳感器DS18B20檢測(cè)的溫度異常信號(hào)的傳輸和處理，PWM口用來(lái)控制警報(bào)模塊。

圖2 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)電路的硬件設(shè)計(jì)Fig.2 Associated circuit diagram for data association circuit module

聲光報(bào)警電路中，若基站內(nèi)被測(cè)各個(gè)位置的溫度在設(shè)置數(shù)值以下工作，則聲光報(bào)警電路的指示燈為綠色閃爍狀態(tài)。單片機(jī)通過(guò)Q1接口輸出的方波控制三極管VT1的通斷實(shí)現(xiàn)對(duì)聲光報(bào)警電路進(jìn)行控制。當(dāng)檢測(cè)到的溫度數(shù)值超過(guò)設(shè)定數(shù)值時(shí)，程度把單片機(jī)Q3接口輸出值提高，此時(shí)三極管VT3導(dǎo)通，聲光報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信息。聲光報(bào)警器電路圖如圖3所示。

圖3 聲光報(bào)警器模塊電路圖Fig.3 Circuit diagram for sound and light alarm module

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 主程序流程

溫度檢測(cè)系統(tǒng)的控制程序根據(jù)C語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，在溫度檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可以人工設(shè)定溫度報(bào)警值，控制程序利用不同位置布置的溫度傳感器的關(guān)聯(lián)系數(shù)判斷高溫傳輸?shù)乃俣?，從而定位出溫度異變模塊的位置，并且通過(guò)高溫傳輸速度和局部溫度，通過(guò)開(kāi)啟不同位置的散熱風(fēng)扇和制冷裝置來(lái)降低溫度。控制程序的工作流程如圖4所示。

圖4 軟件工作流程Fig.4 The work flow of software

2.2 溫度傳感器DS18B20關(guān)聯(lián)性程序?qū)崿F(xiàn)

在通信基站內(nèi)，溫度傳感器DS18B20檢測(cè)到的溫度在不同的位置有著不同的測(cè)量值，不同位置之間存在著關(guān)聯(lián)性聯(lián)系。設(shè)置溫度傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性系數(shù)是λ，利用以下公式能夠描述各個(gè)模塊的關(guān)聯(lián)性系數(shù)：

上述式中，A，B表示兩組溫度傳感器測(cè)得的數(shù)值，P（A）表示變量A的數(shù)學(xué)期望，P（B）表示變量B的數(shù)學(xué)期望。當(dāng)|λ|＜0.2時(shí)，說(shuō)明兩個(gè)模塊的距離較遠(yuǎn)，高溫并沒(méi)有傳輸?shù)皆撃K位置，只發(fā)出警報(bào)信號(hào)，不用采取加強(qiáng)散熱的措施；當(dāng)0.2≤|λ|≤0.6時(shí)，說(shuō)明高溫正在向不同模塊的位置進(jìn)行傳輸，此時(shí)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)并增加散熱效率；當(dāng)0.6≤|λ|≤0.9時(shí)，說(shuō)明此時(shí)基站內(nèi)各個(gè)位置的溫度已經(jīng)很高了，應(yīng)開(kāi)啟最高級(jí)警報(bào)措施，通知工作人員立即加強(qiáng)降溫通風(fēng)處理，對(duì)發(fā)生溫度異變模塊進(jìn)行檢查，將隱患徹底排除。

溫度傳感器檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過(guò)ADC轉(zhuǎn)換，同時(shí)轉(zhuǎn)換后的12位數(shù)據(jù)，輸入為：

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)傳統(tǒng)溫度檢測(cè)系統(tǒng)的各個(gè)位置的溫度檢測(cè)值關(guān)聯(lián)性較差，不能對(duì)通信基站進(jìn)行綜合定位檢測(cè)預(yù)警的缺陷，本文設(shè)計(jì)了一種基于DS18B20的關(guān)聯(lián)型溫度檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)通信基站不同模塊部分溫度的檢測(cè)、顯示、信息關(guān)聯(lián)、綜合分析、聲光報(bào)警和散熱控制，能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確的對(duì)通信基站模塊溫度異變信號(hào)進(jìn)行分析和處理，完成了智能化溫度檢測(cè)，從而減少了通信基站的安全隱患，提高了安全運(yùn)行的系數(shù)。

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