一種利用太陽能的通信基站節能系統

劉金濤 徐小龍 郝巖 陳一姐

摘 要：當前移動基站中電子設備較多，通常情況下利用空調制冷降溫，這種方式耗能較大。針對這一問題，設計一種通信基站節能系統。系統在外界環境溫度比較低，且濕度等條件滿足基站設備工作要求的情況下，利用單片機控制空調關閉，鼓風機打開，采用換氣的方式給基站降溫。同時利用太陽能電池板給鼓風機供電，更進一步減少能耗。另外系統還配合短信收發模塊，實時發送基站的狀態，并能接收維護人員的控制命令等功能。具有節能、維護方便、適用廣的優點。

關鍵詞：基站節能 鼓風機散熱 太陽能電池板 短信收發模塊

中圖分類號：TM912 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0020-01

現在社會已經進入移動互聯網時代，人類已經離不開網絡。為了完善信息的交互，保證移動互聯的暢通，運營公司的移動基站、接入網站、模塊局的數量不斷增大，特別是移動基站的數量增加非常迅猛。這些通信基站里的各種電子設備需要在一定的溫度環境下（基站環境國家標準GB50174-93規定長年基站溫度為18 ℃～28 ℃），才能長期正常地運行。而實際中電子設備工作中自身的產熱量巨大，而且對環境中溫度，濕度的要求很高，為了保證設備的正常工作，都需要與外界隔離。這樣就必須給設備降溫。為了達到基站標準的環境溫度，通信基站一般都在密閉的室內配備了兩臺左右的空調，并始終處于開機狀態。這樣長期以來空調的電能消耗將是巨大的。

空調雖然會在溫度低的時候對基站進行加熱，但起的主要作用是實現降溫。而外界的環境溫度不是始終不變的，當基站外溫度比基站內低時，可以將室外冷空氣引入，室內熱空氣吸出去的方式給基站散熱。當溫差很大時，散熱效果很明顯。而且風機的能耗要比空調的低得多。為了避免外界環境溫度低，且濕度比較大的情況，我們可以使用溫濕度傳感器Am2301來完成數據的采集完實現。

該系統就是提出了基站降溫的新方法，通過結合太陽能供電的方式來達到節能減排的目的。

1 組成

系統主要實現的功能是，當外界環境的溫度低于基站要求的恒定溫度值，并且空氣干燥（為了不損壞設備）時，系統控制空調關閉，打開風機，實現外界環境冷空氣與室內熱空氣的交換，完成降溫功能。當環境溫度不滿足溫度、濕度要求時，風機不工作，空調來完成恒溫功能。

同時系統還配備有太陽能發電系統。當需要風機工作時，如果太陽能的蓄電池電量充足，則不用市電來工作，直接用蓄電池提供電源。這樣節省了能耗。另外，系統備有無線發射模塊，能夠像中心網管和維修人員發送短信，實時提供基站的狀態信息。并能接收來自中心網管和維修人員的短信，實現遠程監控。

系統的功能組成有：傳感器部分、主控部分、無線模塊、中心網管、太陽能電池板、電源、切換接口、控制面板等部分構成。

2 各部分功能

傳感器部分：傳感器主要是溫濕度傳感器，分為室內室外兩部分。室內是檢測室內的溫度，濕度。將這些數據實時發送給遠程監護人員。并控制空調工作狀態的參考，如室內溫度低于基站設備正常工作的溫度時，空調將工作在加熱狀態；相反，空調將工作在降溫狀態。

室外的溫濕度傳感器是采集室外的溫度和濕度，并將數據傳給單片機。單片機對數據進行判斷，決定是否開啟鼓風機進行散熱。

主控部分：這部分是該系統的核心，主要功能是將各部分組合成一個整體，實現整體的功能，由C8051F340這款單片機來完成。單片機要完成傳感器信號的采集、處理；與無線模塊的信息交互；液晶屏的數據顯示；對蓄電池電量的檢測以及控制鼓風機電源的切換；空調的控制等功能。

無線模塊：是一個GSM短信收發模塊，能夠和單片機連接，完成接收和發送短信的功能。主要完成的任務是在單片機的控制下，將短信發送出去；同時，能接收來自中心網管和維護人員的短信，并傳遞給單片機進行處理。

中心網管：主要是一個運行在PC機上的應用程序，PC也需要連接一個GSM短信收發模塊，主要是利用電腦的串口，通過GSM模塊接收來自基站GSM模塊發來的短信息，并對信息進行存儲，顯示；同時能夠在維護人員的操作下發送控制短信，控制基站內該系統的工作。

太陽能電池板：將太陽能轉化為電能存儲在蓄電池中，在鼓風機需要工作時，給鼓風機提供電源。

電源：是指市電。給空調供電，并在鼓風機需要工作，而與太陽能電池連接的蓄電池電量不足時給風機供電，這個功能受切換接口的控制。

切換接口：受主控制部分控制，完成切換風機的供電方式的切換。風機的電源有兩種方式提供，一是可以用蓄電池電量；二是可以用市電提供。為了達到節省能耗的目的，應用蓄電池提供電量，但當蓄電池電量不足（如晚上風機工作了很長時間）時，應用市電提供。同時具有對蓄電池電量檢測功能，并會將檢測結果傳給主控制部分單片機。

控制面板：由一塊12864液晶屏作為顯示面板。完成空調風機狀態的顯示，室內溫度的顯示等。同時能夠設定基站內的溫度等。

3 運行流程

主控制部分的單片機每隔一段時間，通過溫濕度傳感器采集室內外的溫度。首先對室內溫度進行采集，當室內溫度高于基站需要維持的溫度時，控制空調進行制冷；當室內溫度低于基站需要維持的溫度時，控制空調進行加熱。

同時，利用在室外的溫濕度傳感器，對室外的溫度和濕度進行采集。當基站外的溫度高于需要保持的溫度，即需要制冷，并且室外的溫度比室內溫度低，而且濕度不是很大時，才開啟風機工作，這時關閉空調。

系統會將采集到的室內外溫濕度的數據，連同空調，風機的工作狀態一起顯示在液晶屏幕上。

系統還會每隔一段時間，將上述需要顯示的數據編輯成短信，發送到中心網管和維護人員那里，便于工作人員掌握基站的狀態信息。

4 結語

該系統是在傳統的只靠空調來維持基站溫度恒定的基礎上，提出了利用空調和風機協調工作的方式來保證基站內溫度恒定的新方法。風機的引入，節省了能源，符合低碳環保的要求。雖然風機工作的狀態要求苛刻，如蓄電池電量充足，基站溫度需要制冷，外界環境的溫度較低，環境溫度濕度合適等，但是，風機的工作能耗，還是比單靠空調制冷來的少的多。

參考文獻

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[2] 黃成龍，楊文鵬.移動通信基站節能控制的理論與實踐[J].西安工程大學學報，2008.