馬杰

廣東南方通信建設(shè)有限公司 廣東廣州 510000

1 嵌入式電子通信設(shè)備節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

嵌入式電子通信設(shè)備節(jié)能控制系統(tǒng)包括應(yīng)用端、終端、控制端和傳輸端，其整體架構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)的終端負(fù)責(zé)嵌入式數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、解析和通信，它的主要部件為網(wǎng)關(guān)服務(wù)器；應(yīng)用端主要負(fù)責(zé)嵌入式電子通信設(shè)備的監(jiān)控和分析；控制端依據(jù)嵌入式理論，采用軟硬件相結(jié)合的控制方式，實(shí)現(xiàn)嵌入式電子通信設(shè)備的高效節(jié)能；傳輸端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸[1]。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

1.2 傳輸端設(shè)計(jì)

傳輸端在嵌入式電子通信設(shè)備節(jié)能控制系統(tǒng)中是核心部分，它接收網(wǎng)關(guān)服務(wù)器利用傳輸控制協(xié)議與應(yīng)用端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，采用RS488總線與控制端連接，網(wǎng)關(guān)服務(wù)器是應(yīng)用端、終端、控制端和傳輸端的通信樞紐。

1.3 節(jié)能控制

執(zhí)行電路設(shè)計(jì)節(jié)能控制執(zhí)行電路是控制端的核心，負(fù)責(zé)電子通信設(shè)備的節(jié)能控制，它包括STC89C57RC單片機(jī)、繼電器和單相穩(wěn)定繼電器。繼電器能夠隔離單片機(jī)和單相穩(wěn)定繼電器，保護(hù)單片機(jī)，同時(shí)啟動(dòng)單相穩(wěn)定繼電器的運(yùn)行，并設(shè)置單相穩(wěn)定繼電器的監(jiān)控指示器。電路采用DC-ACSSR-73FB清零型單相穩(wěn)定繼電器控制電壓和電流，節(jié)能控制執(zhí)行電路的電壓是DC3-30V，電流是4-12mA，額定工作電壓是AC22-360V，額定最大工作電流是53A。

2 實(shí)驗(yàn)分析

2.1 節(jié)能效果分析

為驗(yàn)證本文系統(tǒng)的節(jié)能效果，實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析本文系統(tǒng)、分布式管理節(jié)能控制系統(tǒng)和基于通信協(xié)議的節(jié)能控制系統(tǒng)的節(jié)能效果。選取3臺(tái)電子通信設(shè)備作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，令3臺(tái)設(shè)備正常工作36h并記錄實(shí)際能耗，節(jié)能控制前設(shè)備1，2，3在36h的實(shí)際總能耗分別為5.8424kW·h，45.2kW·h，1107.5kW·h。

將3個(gè)節(jié)能控制系統(tǒng)分別應(yīng)用在3臺(tái)設(shè)備上，并完成36h的節(jié)能控制，得到瞬時(shí)能耗實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。由圖2可以看出，設(shè)備1在時(shí)間為24h時(shí)，本文系統(tǒng)的瞬時(shí)能耗是108W，另外兩個(gè)系統(tǒng)的瞬時(shí)能耗分別是116W和135W。

另外設(shè)備2和設(shè)備3同理，應(yīng)用本文系統(tǒng)的設(shè)備瞬時(shí)能耗曲線，一直處于另外兩個(gè)系統(tǒng)設(shè)備瞬時(shí)能耗曲線的下方，說(shuō)明本文系統(tǒng)的節(jié)能效果明顯高于其他兩個(gè)系統(tǒng)。由于曲線圖僅僅展現(xiàn)出系統(tǒng)的瞬時(shí)能耗，對(duì)于電子通信設(shè)備的整體節(jié)能效果描述不清晰，因此將圖中數(shù)據(jù)要進(jìn)行總結(jié)。

設(shè)備1通過(guò)本文系統(tǒng)節(jié)能控制后的能耗為4.8335kW·h，經(jīng)其他兩個(gè)系統(tǒng)節(jié)能控制后的能耗分別為5.0871kW·h和5.5163kW·h，與節(jié)能控制前設(shè)備1的能耗5.8424kW·h相比，本文系統(tǒng)控制后的能耗顯著降低，另外兩個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能效果不高；同理，設(shè)備2，3在本文系統(tǒng)控制后的能耗分別為32.6kW·h，968.4kW·h，較節(jié)能控制前有大幅降低。由此可見(jiàn)，本文系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中可將電子通信設(shè)備的能耗降低到額定功率之下，證明本文系統(tǒng)具有較高的節(jié)能效果[2]。

圖2 不同電子通信設(shè)備節(jié)能控制成果曲線圖

2.2 系統(tǒng)性能分析

為驗(yàn)證本文系統(tǒng)的節(jié)能控制能力，對(duì)比分析本文系統(tǒng)和傳統(tǒng)組合式補(bǔ)償節(jié)能控制系統(tǒng)的節(jié)能控制性能，在不同阻性負(fù)載下的節(jié)能控制輸出電壓情況。

在負(fù)載電流不斷增加的情況下，本文系統(tǒng)的輸出電壓一直保持在220V，而傳統(tǒng)組合式補(bǔ)償節(jié)能控制系統(tǒng)的輸出電壓隨著負(fù)載電流的增加無(wú)規(guī)律的不斷變化，無(wú)法維持在固定值。由此說(shuō)明，本文系統(tǒng)能夠在不同負(fù)載條件下輸出平穩(wěn)電壓。

當(dāng)直流母線電壓不斷變化時(shí)，本文系統(tǒng)的交流輸出電壓始終為220V，此時(shí)傳統(tǒng)組合式補(bǔ)償節(jié)能控制系統(tǒng)的交流輸出電壓隨著直流母線電壓的增加而不斷增加，從227V一直增加至261V，這在實(shí)際應(yīng)用中存在較大安全隱患。由此可知，本文系統(tǒng)在直流母線電壓不穩(wěn)定時(shí)，依舊可以將交流輸出電壓控制在穩(wěn)定值，提高了實(shí)際應(yīng)用中的安全系數(shù)。

本文系統(tǒng)的總諧波失真量最高為10.6V，最低為4.2V；另外兩個(gè)系統(tǒng)的最高總諧波失真量分別為12V，11.6V，最低分別為6.3V，5.5V。由此可知，本文采用嵌入式技術(shù)設(shè)計(jì)的電子通信設(shè)備節(jié)能控制系統(tǒng)，具有較好的諧波抑制效果，總諧波失真量較低[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)節(jié)能控制后的設(shè)備能耗為4.8335kW·h，較節(jié)能控制前的設(shè)備能耗5.8424kW·h相比有大幅降低，節(jié)能效果顯著；在不同負(fù)載電流下，本文系統(tǒng)的輸出電壓一直保持在220V，系統(tǒng)性能穩(wěn)定。