李 晨，李春龍

(中國移動(dòng)通信集團(tuán)山西有限公司太原分公司，山西 太原 030012)

隨著科技進(jìn)步，移動(dòng)終端數(shù)量近年來呈現(xiàn)出爆炸性的增長，性能也有了質(zhì)的飛躍，我國的移動(dòng)通信業(yè)蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模己躍居世界首位[1]。與此同時(shí)，移動(dòng)基站的數(shù)量，基站中的主設(shè)備、數(shù)據(jù)設(shè)備、傳輸設(shè)備等也相應(yīng)的成倍增長，帶來的是基站負(fù)荷的持續(xù)增長和用電量的居高不下?；究照{(diào)是保障基站設(shè)備正常運(yùn)行的必備因素之一，但是由于主客觀原因，基站一直采用無人值守模式，空調(diào)的設(shè)定溫度值是固定不變的，如果室外氣溫變化較大，需要調(diào)節(jié)空調(diào)的設(shè)定值時(shí)，只能依靠人工現(xiàn)場操作，無法實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程操作，這樣會(huì)造成極大的能源浪費(fèi)?？照{(diào)的長時(shí)間運(yùn)行也會(huì)導(dǎo)致故障的發(fā)生，使用壽命縮短，增加維護(hù)成本，甚至給網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行帶來不可控制的風(fēng)險(xiǎn)。因此，利用新技術(shù)，實(shí)時(shí)控制空調(diào)溫度，達(dá)到節(jié)能減排的目的，已經(jīng)勢(shì)在必行。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制空調(diào)溫度和遠(yuǎn)程監(jiān)控，提供了技術(shù)支持[2]。物聯(lián)網(wǎng)通過使用傳感器把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)信息的傳遞及智能化識(shí)別、定位、監(jiān)測(cè)和控制。本文設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)的基站空調(diào)溫度控制系統(tǒng)，利用傳感器、控制設(shè)備、傳輸設(shè)備與監(jiān)控平臺(tái)，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的通信基站空調(diào)溫度控制，可以有效解決基站分布廣泛和特殊位置基站帶來的維護(hù)工作量巨大的問題，有利于維護(hù)人員對(duì)基站環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)和控制，達(dá)到節(jié)能減排的同時(shí)，保障基站設(shè)備在安全的環(huán)境溫度范圍內(nèi)正常運(yùn)行。

1 系統(tǒng)工作原理

本文設(shè)計(jì)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的基站溫度控制系統(tǒng)，主要由溫度采集器、集中器(數(shù)據(jù)處理器)、遠(yuǎn)程監(jiān)控操作平臺(tái)、傳輸網(wǎng)絡(luò)四大部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 溫控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

在上述的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)上，包括由溫度傳感器和集中器組成的感知層；由無線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)組成的網(wǎng)絡(luò)傳輸層；由監(jiān)控終端、數(shù)據(jù)庫和遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)組成的應(yīng)用層。無線溫度傳感器一般放置在溫度較高或者重要的易受溫度影響的傳輸設(shè)備旁，其獲得的基站內(nèi)溫度信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)郊衅?，?jīng)集中器處理判斷[3]之后，可以直接通過串口控制智能空調(diào)，通過紅外信號(hào)控制非智能空調(diào)。集中器為遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)提供必要信息，以便通過遠(yuǎn)程操作對(duì)空調(diào)設(shè)備狀態(tài)、基站內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、判斷并控制執(zhí)行[4]，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2 系統(tǒng)硬件框架

物聯(lián)網(wǎng)通過傳感器和無線傳輸網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和信息交互，采集設(shè)備的工作狀態(tài)信息，通過應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備的監(jiān)控和管理[5]。根據(jù)基站溫控系統(tǒng)的需求，系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 溫控系統(tǒng)總框架圖

基站設(shè)備的正常工作溫度根據(jù)設(shè)備類型和地理位置不同而不同，一般認(rèn)為介于5到35攝氏度之間，超過這個(gè)溫度，設(shè)備將無法正常工作，甚至發(fā)生故障[6]。系統(tǒng)中傳感器設(shè)置在機(jī)房內(nèi)溫度較高及需要重點(diǎn)保護(hù)的設(shè)備旁，把采集到的溫度值傳遞給控制器，控制器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，通過控制模塊控制空調(diào)的工作溫度，在保障設(shè)備正常工作的同時(shí)，可以有效的實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。在上述基站內(nèi)自動(dòng)控制的同時(shí)，控制器可以把溫度數(shù)據(jù)和空調(diào)運(yùn)行情況上傳到遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)平臺(tái)。如果遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)發(fā)現(xiàn)基站溫度或者空調(diào)運(yùn)行情況異常，則會(huì)發(fā)出報(bào)警，提示人工遠(yuǎn)程干預(yù)或者現(xiàn)場排除故障。

3 遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)

基站溫度控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)端監(jiān)控平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)控、顯示、故障報(bào)警及包括歷史數(shù)據(jù)保存在內(nèi)的系統(tǒng)管理；同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了溫度數(shù)據(jù)分析、儲(chǔ)存、信息查詢等。

系統(tǒng)操作界面包括溫度與能耗顯示及統(tǒng)計(jì)區(qū)、基站溫度和空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)及歷史狀態(tài)查詢區(qū)、遠(yuǎn)程操作區(qū)及其他功能區(qū)域。在通常情況下，可以實(shí)現(xiàn)基站溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)，但遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作功能給人工干預(yù)基站溫度提供了必要的支持，比如集中器處于故障狀態(tài)或者由于誤操作溫度設(shè)定值不合理時(shí)，只要人工輸入基站編號(hào)、名稱等信息查詢后，就可以操作指定的基站的空調(diào)，把溫度設(shè)定在合理數(shù)值。這樣不僅增強(qiáng)了人機(jī)交互能力，也增加了系統(tǒng)的可靠性。

此系統(tǒng)可以單獨(dú)使用，也可以作為重要的功能補(bǔ)充集合在常用的基站動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)中，配合基站動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的溫感、煙感、紅外、攝像等功能，綜合使用，這樣可以給網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員提供一個(gè)對(duì)基站空調(diào)乃至整個(gè)基站運(yùn)行狀態(tài)全方位的監(jiān)控、操作渠道和方法，極大提高網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程維護(hù)的便利性。

4 節(jié)能效果分析

在系統(tǒng)搭設(shè)完畢，進(jìn)入試驗(yàn)階段后，一共抽取60個(gè)基站作為研究對(duì)象，考慮到不同規(guī)模的基站負(fù)載電流存在較大差異，散熱量也有顯著區(qū)別，有可能對(duì)溫度調(diào)節(jié)的效果產(chǎn)生影響，所以把基站共分為三組：核心節(jié)點(diǎn)基站20個(gè)，普通基站20個(gè)，新建站20個(gè)。其中核心節(jié)點(diǎn)基站直流負(fù)載電流均在100 A及以上，普通基站直流負(fù)載電流均在40～100 A，新建基站直流負(fù)載電流在40 A及以下。作為對(duì)比，三組基站在8月、10月和12月每月前15天內(nèi)采用傳統(tǒng)的空調(diào)控制方式，收集基站內(nèi)溫度及空調(diào)耗電數(shù)據(jù)。三組基站分別在8月、10月和12月后半個(gè)月采用本文論述的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，即通過自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制的方式實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。在此過程中，保證每站的設(shè)備均處于正常工作狀態(tài)并不對(duì)設(shè)備調(diào)整，以保證基站通信設(shè)備負(fù)載的平穩(wěn)。試驗(yàn)中8月、10月、12月的數(shù)據(jù)分別代表了室外環(huán)境溫度較高、適中、較低情況下，研究本方法的溫度調(diào)節(jié)及節(jié)能效果。

數(shù)據(jù)顯示，作為核心節(jié)點(diǎn)基站，由于設(shè)備散熱量巨大，空調(diào)持續(xù)運(yùn)行，8月、10月的前半月、后半月，空調(diào)能耗差別不大，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)效果不明顯，只有4.5%左右，但是12月室外溫度降低后，使用溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)比采用傳統(tǒng)方法控制空調(diào)溫度，平均能耗下降10%左右；作為普通基站，10月、12月的后半月比前半月，平均能耗分別下降了15%、18%左右；作為新建站，由于基站內(nèi)設(shè)備較少，空調(diào)耗電量占比較大同時(shí)設(shè)備散熱少，室內(nèi)溫度對(duì)空調(diào)的依賴較小，采用了本文的溫控系統(tǒng)后，8月、10月、12月的后半月比前半月，平均能耗分別下降了17%、20%、24%。同時(shí)也可以看出，當(dāng)室外溫度較高、基站規(guī)模較大時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行，本系統(tǒng)對(duì)其影響較?。坏?dāng)室外溫度較低，基站規(guī)模較小時(shí)，本文的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)節(jié)能減排的效果非常明顯。值得指出的是，基站房屋結(jié)構(gòu)和位置對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果有顯著影響，本文實(shí)驗(yàn)中涉及的60個(gè)基站的機(jī)房均為處于戶外，房屋結(jié)構(gòu)為彩鋼房，機(jī)房面積基本相同或者接近。

測(cè)試結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的基站遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)運(yùn)行效果良好，性能穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)了對(duì)空調(diào)的自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)基站內(nèi)溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，并可以有效降低空調(diào)能耗，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排目的。

5 總結(jié)

本文針對(duì)目前基站內(nèi)空調(diào)傳統(tǒng)的溫度控制方式，設(shè)計(jì)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的基站空調(diào)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)的軟硬件，使系統(tǒng)利用溫度傳感器實(shí)時(shí)采集基站內(nèi)部溫度及設(shè)備溫度，集中器對(duì)采集到的數(shù)據(jù)處理，使空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)隨溫度的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)。并與遠(yuǎn)端監(jiān)控平臺(tái)通信，監(jiān)控平臺(tái)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、分析。實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度和遠(yuǎn)程人工干預(yù)，各項(xiàng)功能達(dá)到預(yù)期，可以最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

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