劉宏培

（平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計(jì)算機(jī)與軟件工程學(xué)院，河南 平頂山 475001）

0 引 言

目前，在長(zhǎng)期運(yùn)維過(guò)程中，通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控常常出現(xiàn)電源異常而未報(bào)警、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸中斷、監(jiān)控信息量不準(zhǔn)確等問(wèn)題，造成無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)通信電源運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[1]。因此，該領(lǐng)域的研究人員應(yīng)當(dāng)將重點(diǎn)放在對(duì)通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控相關(guān)技術(shù)以及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究上[2]。當(dāng)前云計(jì)算技術(shù)常被應(yīng)用于對(duì)各類事物的遠(yuǎn)程監(jiān)控中，以此為特定領(lǐng)域提供傳統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控所無(wú)法達(dá)到的強(qiáng)大功能。用戶能夠只通過(guò)瀏覽器或終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及控制，打破了傳統(tǒng)時(shí)間和空間上的監(jiān)控模式[3]。本文嘗試引入云計(jì)算技術(shù)開(kāi)展對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

圖1為本文基于云計(jì)算的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件主要分為兩部分組成，分別為嵌入式Web服務(wù)器以及下層傳感器和控制器。

圖1 基于云計(jì)算的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，云計(jì)算作為核心部分，實(shí)現(xiàn)上層服務(wù)器與下層傳感器和控制器的連接。下面將針對(duì)本文系統(tǒng)中的傳感器、控制器以及局域網(wǎng)服務(wù)器進(jìn)行選型設(shè)計(jì)說(shuō)明。

1.1 傳感器選型

本文選用ACP98-8970型號(hào)無(wú)線傳感器，該傳感器基于交流變壓器的原理設(shè)計(jì)而成，機(jī)械設(shè)計(jì)尺寸能夠在通信電源矩形母線上實(shí)現(xiàn)測(cè)量，并且本身能夠提供各類輸出配置，帶寬為10 kHz，輸出信號(hào)為10 mV/A，接口截面為 4 mm2，采用了變壓器原理，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)通信電源電壓的持續(xù)測(cè)量[4]。此外，該傳感器與其他功能類似的傳感器相比更易于安裝，并且具備多個(gè)量程，可為其與各個(gè)設(shè)備之間的連接提供多種探頭長(zhǎng)度以及直徑，具備更高的應(yīng)用適應(yīng)性[5,6]。

1.2 局域網(wǎng)服務(wù)器選型

系統(tǒng)局域網(wǎng)服務(wù)器選用ST58-8590型號(hào)嵌入式Web服務(wù)器。該服務(wù)器包含1個(gè)光驅(qū)結(jié)構(gòu)、1個(gè)電源結(jié)構(gòu)、1個(gè)音頻接口、1個(gè)串口結(jié)構(gòu)以及1個(gè)網(wǎng)口結(jié)構(gòu)，屬于塔式服務(wù)器，包含4個(gè)無(wú)緩沖雙信道內(nèi)存模塊（Unbuffered Dual In-Lne Memory Modules，UDIMM）插槽和四核中央處理器（Central Processing Unit，CPU），最大內(nèi)存容量為64 GB，且硬盤可選擇多種不同協(xié)議類型[7]。此外，服務(wù)器可為系統(tǒng)提供橫向擴(kuò)展功能，并實(shí)現(xiàn)對(duì)通信電源監(jiān)測(cè)信息以及通信電源控制指令的遠(yuǎn)程傳輸[8]。嵌入式Web服務(wù)器運(yùn)行原理如圖2所示。

圖2 嵌入式Web服務(wù)器運(yùn)行原理

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 基于云計(jì)算的通信電源用電計(jì)量監(jiān)測(cè)

引入云計(jì)算技術(shù)，通過(guò)對(duì)海量用電信息的采集，實(shí)現(xiàn)通信電源用電計(jì)量監(jiān)測(cè)[9]。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，運(yùn)用云計(jì)算構(gòu)建用電計(jì)量函數(shù)，公式為：

式中：Xkt為通信電源用電計(jì)量矩陣；t為獲取用電信息的具體時(shí)刻；kti為在t時(shí)刻通過(guò)ACP98-8970型號(hào)無(wú)線傳感器獲取到的用電信息時(shí)序數(shù)據(jù)。用電計(jì)量結(jié)果的輸出為：

式中：Xt為t時(shí)刻通信電源的用電計(jì)量結(jié)果。將上述得到的結(jié)果輸入到監(jiān)控系統(tǒng)中，并利用云計(jì)算構(gòu)建一個(gè)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在該環(huán)境中實(shí)現(xiàn)用電計(jì)量結(jié)果的向前傳播，以此實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.2 通信電源運(yùn)行開(kāi)關(guān)智能控制

通信電源中，DC-DC轉(zhuǎn)換器是電源開(kāi)關(guān)的主要組成，通過(guò)控制DC-DC轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源開(kāi)關(guān)的有效控制。在具體控制時(shí)，采用三相三線制整流，促使諧波含量降低，并提升其功率因數(shù)。在通信電源與本文監(jiān)控系統(tǒng)之間增加一個(gè)電源控制裝置，通過(guò)控制器對(duì)其進(jìn)行控制，由放大電路將接收端接收到的控制信號(hào)機(jī)型放大。放大電路由分壓電阻和一個(gè)三極管組成。在運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)通信電源的開(kāi)關(guān)電路啟閉。在接收信號(hào)的過(guò)程中，開(kāi)關(guān)電路開(kāi)啟可實(shí)現(xiàn)通信電源與上位機(jī)的導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)電路關(guān)閉可切斷通信電源，使其停止運(yùn)行，通過(guò)在系統(tǒng)上位機(jī)完成各項(xiàng)操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程通信電源的控制。

2.3 通信電源停電預(yù)警

通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)各個(gè)標(biāo)識(shí)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)停電區(qū)域的判斷。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)停電區(qū)域的快速識(shí)別，可針對(duì)不同的通信電源運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置不同的顏色標(biāo)記，若通信電源出現(xiàn)停電現(xiàn)象，則可顯示紅色預(yù)警標(biāo)記，若通信電源處于正常運(yùn)行狀態(tài)，則可顯示綠色預(yù)警標(biāo)記[10]。根據(jù)各個(gè)區(qū)域顏色的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)查明。結(jié)合上述通信電源運(yùn)行開(kāi)關(guān)智能控制，針對(duì)紅色預(yù)警標(biāo)記區(qū)域進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，判斷標(biāo)記區(qū)域內(nèi)是否有電源異常問(wèn)題。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，若通信電源的用電功率過(guò)大，則通過(guò)系統(tǒng)產(chǎn)生停電警告或蓄電池過(guò)低警告，以此為通信電源的維護(hù)提供更充足的時(shí)間，確保通信質(zhì)量和通信安全。

3 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

為進(jìn)一步驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的可行性，將其與基于控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network，CAN）總線的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用到相同的通信電源運(yùn)行環(huán)境中，并設(shè)置前者為實(shí)驗(yàn)組，后者為對(duì)照組，對(duì)比兩種系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)果。將通信基站電源作為研究對(duì)象，為了方便論述，將其編號(hào)為DY-01、DY-02、DY-03、DY-04以及DY-05。利用本文監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)基站電源運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 本文遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)記錄表

從表1中記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，本文提出的基于云計(jì)算的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能夠應(yīng)用到實(shí)現(xiàn)對(duì)通信電源運(yùn)行的高精度監(jiān)控，具備實(shí)際應(yīng)用可行性。

實(shí)現(xiàn)對(duì)基于云計(jì)算的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可行性驗(yàn)證后，探究其應(yīng)用過(guò)程中是否能夠解決監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中斷問(wèn)題。系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄表

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，本文引入云計(jì)算技術(shù)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)通信電源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的不間斷傳輸，促進(jìn)監(jiān)控質(zhì)量提升。

4 結(jié) 論

云計(jì)算技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域中的應(yīng)用具有極高的價(jià)值，結(jié)合遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、控制以及預(yù)警模塊能夠進(jìn)一步提高通信電源的運(yùn)行穩(wěn)定性，為用戶提供更高品質(zhì)的供電服務(wù)。本文研究中將云計(jì)算應(yīng)用到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，能夠有效解決監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中受協(xié)議轉(zhuǎn)換器影響而造成的中斷問(wèn)題。應(yīng)用該監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠有效提高對(duì)通信電源的運(yùn)行維護(hù)效率，同時(shí)還能夠提高通信基站整體的運(yùn)行穩(wěn)定性，具備極高的應(yīng)用適應(yīng)性。