黃 璽，崔忠慧，崔英羽，孟 琦，王 瓊，高樂(lè)文

（1.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)內(nèi)蒙古有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020；2.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司 黑龍江分公司，黑龍江 哈爾濱150080）

0 引 言

利用ARM微處理器完成核心設(shè)計(jì)方案，建構(gòu)有效的監(jiān)控系統(tǒng)，從而將采集的信息和數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)電力參數(shù)開(kāi)展相應(yīng)的工作，并且依據(jù)遠(yuǎn)程控制中心完成實(shí)時(shí)性控制管理工序，最大化降低基站電源維護(hù)成本。

1 通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控信號(hào)內(nèi)容

對(duì)于整個(gè)通信基站而言，通信電源監(jiān)控系統(tǒng)具有重要作用，是通信設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的關(guān)鍵。只有保證基站電源監(jiān)控流程的完整性和可靠性，才能保障移動(dòng)通信的整體質(zhì)量，避免通信中斷。基站監(jiān)控系統(tǒng)不僅要集中分析電源系統(tǒng)故障、設(shè)備故障以及線路故障等，而且在技術(shù)全面升級(jí)的背景下還要兼顧電流采樣輸入信號(hào)、電壓采樣輸入信號(hào)以及系統(tǒng)供電情況等，從而確保通信電源運(yùn)行的綜合效果，提升電能利用率，順應(yīng)節(jié)能降耗的發(fā)展趨勢(shì)[1]。

1.1 電流采樣輸入信號(hào)

整個(gè)通信基站輸電線路的電流處理要借助電流互感器完成，以及時(shí)獲取相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)，從而確保具體信息分析的及時(shí)性。

1.2 電壓采樣輸入信號(hào)

利用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)集中分析電壓參數(shù)輸入信息，保證信號(hào)分析的全面和完整[2]。

1.3 系統(tǒng)供電

通信基站常規(guī)化管理工作借助遠(yuǎn)程系統(tǒng)分析電源濾波，不僅能有效提升數(shù)據(jù)檢索和匯總的可靠性，還能匯總通信設(shè)備電源電壓取樣檢測(cè)電路的具體內(nèi)容，有效分析相應(yīng)的工作現(xiàn)狀。

1.4 開(kāi)關(guān)電源

依據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行方案，建立系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能監(jiān)管分析，確保效應(yīng)管和絕緣柵控晶體管的監(jiān)管水平，有效分析電磁兼容性，減少電網(wǎng)側(cè)電流諧波造成的不良影響[3]。

2 通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

目前，通信基站的電源系統(tǒng)主要是由直流供電系統(tǒng)和交流供電系統(tǒng)共同組成。其中，交流供電系統(tǒng)主要是市電引入和移動(dòng)油機(jī)供電的方式，然后借助交流配電單元有效為直流供電系統(tǒng)和照明設(shè)備等提供對(duì)應(yīng)的交流電源。直流供電系統(tǒng)要借助整流模塊、直流配電單元以及蓄電池組共同完成對(duì)應(yīng)的工作，為通信基站提供-48 V直流電源[4]。通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備監(jiān)控以下5種數(shù)據(jù)信號(hào)的功能。第一，監(jiān)控交流輸入電壓數(shù)值和電流數(shù)值。第二，監(jiān)控整流模塊母線數(shù)值、輸出電壓以及輸出電流數(shù)值。第三，監(jiān)控直流配電單元的輸出電壓和輸出電流數(shù)值。第四，監(jiān)控蓄電池組電壓數(shù)值。第五，監(jiān)控溫度數(shù)據(jù)。

綜上所述，通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)將ARM微處理器作為核心，建立電壓采樣分析模塊、電流采樣分析模塊以及環(huán)境溫度采樣模塊，從而有效采集和分析相應(yīng)的數(shù)據(jù)，確保遠(yuǎn)程監(jiān)控中心能利用對(duì)應(yīng)的傳輸方式完成信息數(shù)據(jù)的匯總[5]。

3 ARM在通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在明確通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用要點(diǎn)的基礎(chǔ)上，要保證各個(gè)模塊運(yùn)行正常，從而發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際作用。

3.1 ARM監(jiān)控硬件系統(tǒng)

通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)中，ARM監(jiān)控單元主要由ARM微處理器、電壓采樣模塊、電流采樣模塊、ARM溫度采樣分析模塊以及實(shí)時(shí)性時(shí)鐘和電源組成。在5G技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，它將實(shí)現(xiàn)5G通信模塊的應(yīng)用[6]。

3.1.1 ARM微處理器

本文選擇的型號(hào)是LPC4088FET180，實(shí)際工作頻率為120 MHz，內(nèi)置閃存和RAM軟件，具有有效處理對(duì)應(yīng)接口信息，連接以太網(wǎng)、USB、LCD、CAN以及UART等，處理8路12位ADC的數(shù)據(jù)，配合模擬比較器與DAC就能完成相應(yīng)數(shù)據(jù)的匯總等功能[7]。正是因?yàn)锳RM微處理器外設(shè)端口較為多樣，能保證相應(yīng)處理工序有序開(kāi)展，從而為外圍設(shè)備的運(yùn)行管理提供了保障。例如，歐式顯示屏借助LCD端口能實(shí)現(xiàn)液晶顯示屏和微控制器芯片的實(shí)時(shí)性連接，提升對(duì)應(yīng)信息實(shí)時(shí)性管理工作的整體水平。

3.1.2 通信模塊

通信模塊設(shè)立過(guò)程中，要確保能和監(jiān)控中心建立合理且可靠的通信關(guān)系。本文選取的是支持GSM/GPRS的無(wú)線通信模塊體系，可以達(dá)到85.6 kb/s的傳輸速率。在實(shí)際應(yīng)用中，該模塊不僅能實(shí)現(xiàn)低能耗語(yǔ)言處理和數(shù)據(jù)信息的高能傳輸，加之設(shè)備外圍接口較多，還支持USB和SIM卡的讀取，因此還能完成模擬音頻接口的控制。通信單元和微控制器UART串行接口處理的方式能夠提升整體數(shù)據(jù)收集的合理性和讀取的準(zhǔn)確性，保證連接效果能滿足實(shí)際應(yīng)用預(yù)期，最大化地提升ARM監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際水平。

3.1.3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊

在整個(gè)系統(tǒng)中，芯片內(nèi)部具備實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，能有效避免傳統(tǒng)時(shí)鐘模塊斷電時(shí)數(shù)據(jù)清零的問(wèn)題，且支持操作人員檢索和檢修數(shù)據(jù)，保障了操作工序的有效開(kāi)展。值得一提的是，實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊還能進(jìn)行計(jì)時(shí)處理，待機(jī)電流較低，能為電池提供更長(zhǎng)的使用壽命，此外通過(guò)串行接口與ARM微處理器連接，從根本上確保了收集數(shù)據(jù)的效果符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 ARM監(jiān)控軟件系統(tǒng)

系統(tǒng)軟件主要采取的是MC/OS-Ⅱ嵌入式處理方式，能結(jié)合多任務(wù)操作系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境開(kāi)展相應(yīng)的指令讀取工作，使具體操作和實(shí)際應(yīng)用處理更加規(guī)范[8]。軟件系統(tǒng)處理工序中，模塊化和結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方式大幅提升了軟件系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)效，能將對(duì)應(yīng)的程序體系分為獨(dú)立的功能性任務(wù)模塊，確保主程序能借助優(yōu)先級(jí)算法調(diào)用功能模塊，從而完善監(jiān)控項(xiàng)目，確保能實(shí)時(shí)性監(jiān)督和管理電源。結(jié)合系統(tǒng)任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求和具體指令的重要性特點(diǎn)，將程序整體分為差異化優(yōu)先級(jí)的任務(wù)模塊，確保電流采樣、電壓采樣、溫度環(huán)境采樣、通信數(shù)據(jù)采樣、ARM處理器自檢、液晶顯示屏數(shù)據(jù)檢索以及空閑任務(wù)等都能按照優(yōu)先級(jí)有序開(kāi)展。

3.2.1 初始化

通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用ARM系統(tǒng)后，要借助主程序初始化不同的端口平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息和變量關(guān)系，確保能依據(jù)實(shí)際情況完成任務(wù)管理工作。首先，建立初始級(jí)別的最低空閑任務(wù)，保證其時(shí)刻處于準(zhǔn)備狀態(tài)，從而維持其運(yùn)行的基礎(chǔ)動(dòng)力。其次，初始化工作準(zhǔn)備就緒后，結(jié)合具體任務(wù)特點(diǎn)啟動(dòng)函數(shù)算法處理工具，依據(jù)優(yōu)先級(jí)的實(shí)際情況調(diào)用不同的功能任務(wù)處理單元，確保系統(tǒng)資源得以有效應(yīng)用，從而維持任務(wù)操作的合理性。最后，若是多任務(wù)操作，要結(jié)合主程序清單保證相應(yīng)工作落實(shí)到位。

3.2.2 模塊任務(wù)處理

通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)要依據(jù)任務(wù)處理函數(shù)完成功能操作。其中，入口參數(shù)是整個(gè)系統(tǒng)的任務(wù)代碼，在進(jìn)入對(duì)應(yīng)任務(wù)清單后，要借助對(duì)應(yīng)的方式完成函數(shù)分析，確保能結(jié)合任務(wù)代碼維持直流數(shù)值采集、溫度采集、電池判定以及芯片檢查等操作流程。一般而言，任務(wù)處理函數(shù)在實(shí)際應(yīng)用工作中每隔0.5 s完成對(duì)應(yīng)的任務(wù)處理。任務(wù)處理函數(shù)進(jìn)行直流采集、溫度采集、時(shí)鐘讀取、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)發(fā)送準(zhǔn)備以及GPRS接收準(zhǔn)備，完成出錯(cuò)頁(yè)面的定時(shí)處理，并且能夠利用串口通信處理等模塊減少任務(wù)出錯(cuò)率。

3.2.3 判定采樣模塊數(shù)據(jù)

通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)依據(jù)主程序清單完成相應(yīng)工序安排和應(yīng)用管理后，要結(jié)合基站現(xiàn)場(chǎng)電源的運(yùn)行狀態(tài)完成數(shù)據(jù)處理，利用采樣計(jì)算轉(zhuǎn)換的方式維持整個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)控工作的合理性。數(shù)據(jù)來(lái)源于電壓采樣模塊和電流采樣模塊。處理器本身內(nèi)置了通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，保證了ADC模塊的采樣效率在400 kb/s以上，從而使得相應(yīng)的參數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用效果都能符合交流配電單元的實(shí)際運(yùn)行需求和整流模塊、直流配電模塊等的信號(hào)采樣需求。相應(yīng)任務(wù)的具體流程包括，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，初始化AD采樣通道，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求切換采樣信號(hào)通道，保證相應(yīng)工序運(yùn)行的合理性，啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換模塊，在AD轉(zhuǎn)換工作結(jié)束后，讀取和分析采樣結(jié)果，匯總關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，保證8路信號(hào)均采樣完畢，最后利用相應(yīng)的計(jì)算方式計(jì)算信號(hào)平方和，完成采樣任務(wù)。

4 結(jié) 論

基于ARM建立的通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)，不僅能在優(yōu)化硬件資源利用率的基礎(chǔ)上為控制系統(tǒng)建立完整且具有實(shí)時(shí)性的監(jiān)督管理平臺(tái)提供保障，還結(jié)合了智能化技術(shù)要點(diǎn)，維持實(shí)時(shí)性操作管理，優(yōu)化多任務(wù)處理效果，為遠(yuǎn)程監(jiān)督監(jiān)控提供了較為合理的手段，真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息共享，完善了處理運(yùn)行工作的整體質(zhì)量，一定程度上推動(dòng)了移動(dòng)通信的全面進(jìn)步。