基站動力及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)針對基站電源設備、空調設備和基站的環(huán)境參量等對象，利用軟件技術和相應的檢測設備、控制設備等實現(xiàn)對監(jiān)控對象的數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理等過程的管理，將移動通信維護管理部門關心的問題綜合在一起進行處理，解決了基站設備維護中的一些實際問題，降低了基站系統(tǒng)的運行成本，提高了移動通信系統(tǒng)運行的可靠性及服務質量。而現(xiàn)行系統(tǒng)是將監(jiān)控對象的數(shù)據(jù)發(fā)送到地級監(jiān)控中心后再進行綜合處理，如果有告警則由值班員通知相應人員處理。這樣不僅僅增加了監(jiān)控中心的工作壓力，也延長了對警情的反映時間。為了改善這種情況，我們提高監(jiān)控模塊的性能，監(jiān)控模塊在采集數(shù)據(jù)的同時處理告警信息。

本文中我們采用LPC2138作為監(jiān)控模塊的主控芯片，將采集到的報警信號先做處理，把告警信息通過GSM模塊通知有關人員，報警處理完畢后，將處理結果發(fā)送至監(jiān)控中心備案，從而保證了報警的及時性，縮短了維護時間，加強了系統(tǒng)的可靠性。

1 硬件設計

1.1 功能描述

監(jiān)控系統(tǒng)的總體框架。系統(tǒng)由監(jiān)控模塊、通信前置機和監(jiān)控中心等部分組成。動力設備參量及環(huán)境參量由監(jiān)控模塊進行采集，然后傳至通信前置機匯總，再傳至監(jiān)控中心。

1.2 監(jiān)控模塊硬件設計

監(jiān)控模塊的結構框圖如圖2所示。監(jiān)控模塊選擇菲利普公司的LPC2138作為MCU。LPC2138微控制器是基于一個支持實時仿真利嵌入式跟蹤的16／32位ARM7TDMI-S CPU，并帶有512kB嵌入的高速Flash存儲器。通過片內boot裝載程序實現(xiàn)在系統(tǒng)編程／在應用編程(ISP／IAP)。128位寬度接口／加速器可實現(xiàn)高達60MHz作頻率，使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。對代碼規(guī)模有嚴格控制，應用可使用16位Thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30％，而性能的損失卻很小。 較小的封裝和很低的功耗使LPC2138特別適用于訪問控制和POS機等小型應用中；CP由于內置了寬范圍的串行通信接口和32kB的片內SRAM，它們也非常適合于通信網(wǎng)關、協(xié)議轉換器、軟件modem、語音識別、低端成像，為這些應用提供大規(guī)模的緩沖區(qū)和強大的處理功能。多個串行接口，包括2個16C550 工業(yè)標準UART、2個高速IIC總線(400kbit／s)、SPI和具有緩沖作用和數(shù)據(jù)長度可變功能的SSP。多個32位定時器、2個10位8路的ADC、1個10位DAC、PWM通道、47個GPIO以及多達9個邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷使它們特別適用于工業(yè)控制應用系統(tǒng)。

表征各種動力設備和環(huán)境參量的傳感器的輸出信號經(jīng)過預處理輸出一系列的模擬信號和開關信號。模擬量經(jīng)過LPC2138自帶的A／D轉換口輸入到MCU，開關量通過I／O口輸入劍MCU，然后MCU進行數(shù)據(jù)處理和告警識別。根據(jù)不同的警情，通過GSM模塊發(fā)送維護短信通知相應的維護人員，信息包括基站識別號、告警類型及屬性值、告警時間等。警情處理結束后，將告警信息和警情處理情況存儲后發(fā)送至監(jiān)控中心備案。

其中一個UART端口與GSM通信模塊相連接，一個端口通過RS232將調制解調器和通信前置機相連接。MCU帶有512kB嵌入的高速Flash存儲器，用來存儲系統(tǒng)參數(shù)和系統(tǒng)告警記錄，告警記錄包括告警時間、告警名稱和種類、告警值、警情的處理情況、告警結束時間，告警記錄滿時自動覆蓋以前的記錄。告警信號則經(jīng)過處理后和處理結果一起先保存在Flash存儲器后發(fā)送至通信前置機。為了便于維護人員對監(jiān)控模塊進行現(xiàn)場查詢及發(fā)置，我們設計了靈活的人機接口，維護人員可以通過鍵盤和LCD器件查詢和設置監(jiān)控模塊參數(shù)。

1.3 空調的控制

監(jiān)控模塊對空調的控制可有多種方式，由于無線方式受到的干擾比較大，所以在這里我們采用硬件驅動方式由監(jiān)控模塊控制對空調進行輪換?？照{輪換的時間和溫度告警的上下限可以調節(jié)。臨控模塊采集的溫度是基站內部的環(huán)境溫度?？照{可以被監(jiān)控中心進行遠程控制，監(jiān)控中心的控制信號的優(yōu)先級要高于監(jiān)控模塊的優(yōu)先級。

1.4 GSM通信模塊

GSM通信模塊我們采用西門子公司的TC35。TC35是Siemens公司推出的新一代無線通信GSM模塊，可以快速安全可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語音傳輸、短消息服務(Short Message Service)和傳真。模塊的工作電壓為3.3-5.5v，可以工作在900MHz和1800MHz兩個頻段，所在頻段功耗分別為2W(900M)和1W(1800M)。模塊有AT命令集接口，支持和PDU模式的短消息，TEXT文本僅支持英文，我們采用PDU模式。

根據(jù)系統(tǒng)的通信協(xié)議信息的發(fā)送是以發(fā)送數(shù)據(jù)幀為主要方式，一個完整的數(shù)據(jù)幀包括起始標志單元、命令單元、CRC校驗單元、結束標志單元等四部分。采用PDU模式時，一個數(shù)據(jù)幀能夠包含140個字節(jié)(70個漢字)的數(shù)據(jù)量，中文字符按照UNICODE進行編碼。發(fā)送數(shù)據(jù)時其格式為：服務中心地址／PDU類型／接收主地址／協(xié)議識別碼／數(shù)據(jù)譯碼方案／有效周期／用戶數(shù)據(jù)長度／用戶數(shù)據(jù)；接收數(shù)據(jù)時其格式為：服務中心地址／PDU類型發(fā)信方地址／協(xié)議識別碼／數(shù)據(jù)譯碼方案／服務中心收到消息的時間／用戶數(shù)據(jù)長度／用戶數(shù)據(jù)。在軟件設計時根據(jù)PDU數(shù)據(jù)格式編寫相應的AT命令，即可實現(xiàn)短信息的收發(fā)。

2 監(jiān)控模塊的軟件設計

在設計監(jiān)控模塊軟件時，采用模塊化設計。具體的說分為監(jiān)控、告警、查詢、設置四部分。對于監(jiān)控模塊和告警模塊，在其數(shù)據(jù)處理上采用一點多采去極值求平均法，即我們對一個檢測點采集多個值去掉最大值和最小值然后求平均，這個平均值就作為該點的數(shù)據(jù)值。這樣可以消除突發(fā)脈沖干擾，降低隨機噪聲的干擾，從而進一步提高了系統(tǒng)的抗干擾性能和穩(wěn)定性。監(jiān)控模塊的主程序流程。

程序初始化為上電初始化，首先清空內部RAM；內部RAM讀入的屬性值包括：各通道的屬性值、空調的設置值、市電的設置值、蓄電池組輸出電壓的設置值、溫濕度設置值、人員入侵和盜警的設置值、信息服務中心號碼、基站相關維護人員號碼、系統(tǒng)時間等。監(jiān)控主要是將采集到的系統(tǒng)信息發(fā)送至監(jiān)控中心，并且執(zhí)行來自監(jiān)控中心的遠程控制命令；告警模塊主要是對告警信息做出反應，針對不同的告警信息做出相應的處理；查詢模塊和設置模塊是基站例行巡檢時供巡檢人員查詢和設置系統(tǒng)信息時使用，采用中斷模式。

系統(tǒng)的警情可以分為動力設備告警和環(huán)境參量告警。動力設備告警包括設備故障告警和市電停電告警，對于設備故障告警，需將警情通過GSM模塊發(fā)維護短信息給技術人員；而市電停電告警，首先采用蓄電池組提供動力，由于蓄電池組不能長時間的給通信設備提供動力，而且它的輸出電壓會隨著蓄電池組電量的減少而降低，而且當其電量減少到一定程度時其減少速度會猛然加快，所以如果當蓄電池組的輸出電壓到一個特定值的時候且市電沒有恢復，則通過GSM模塊通知基站負責人去發(fā)電；如果基站內部配備發(fā)電機，市電停電時就啟動發(fā)電機發(fā)電，市電恢復時關閉，若發(fā)電機出現(xiàn)故障，則發(fā)送相應的維護信息給基站負責人。

環(huán)境參量告警包括門磁、紅外、煙霧、水淹、溫濕度等環(huán)境參量的告警。在基站門的內側安裝一個被動紅外傳感器，在處理門磁和紅外傳感器的信號時，我們采用只采集一次的方案，如果同時有門磁告警和紅外告警我們判定為人員入侵或者為盜警，這時啟動聲光報警，并發(fā)信息給基站負責人，同時上報監(jiān)控中心；如果檢測到煙霧告警和水淹告警，警情確認后發(fā)信息給基站負責人讓其去處理；而有溫濕度告警，則開啟空調，同時將警情上報至監(jiān)控中心，如果在較長時間內警情還沒消除，則啟動空調輪換程序。監(jiān)控中心也可根據(jù)具體情況遠程控制空調。如果在市電停電期間出現(xiàn)溫濕度告警，則發(fā)相應的短信息給基站負責人，并上報監(jiān)控中心備案。

3 結束語

該監(jiān)控模塊實現(xiàn)了主管部門對基站的設備和環(huán)境參量的集中監(jiān)控，能夠實時監(jiān)控設備的運行狀態(tài)，及時的發(fā)現(xiàn)故障并快速的排除，能夠記錄和存儲相關的重要數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了集成化、智能化、網(wǎng)絡化的集中監(jiān)控，節(jié)約了人力資源成本，實現(xiàn)了基站的無人值守，提高了動力設備、通信設備運行的可靠性，從而降低了基站系統(tǒng)的運行成本，提高了移動通信系統(tǒng)運行的可靠性及服務質量．