基于WLAN的通信電源監控系統的設計

王興國

(遼寧行政學院，遼寧 沈陽 110161)

計算機網絡、嵌入式、數據處理等技術的發展，為智能監控提供了強有力的技術支撐。而通信電源，作為通信網絡的“心臟”，其安全性和可靠性直接影響著通信基站中設備的運行情況。因此，利用先進的技術構建智能化的通信電源監控系統，是保障通信順利進行的重要舉措。

通信電源的監控系統，必須具備以下幾個功能：(1)對設備可以實現分散供電，并采用智能化集中管理；(2)系統可以實現遙感、遙測、遙視、遙控等功能，可以有效地進行故障診斷和定位，并遠程發出操作命令，由現場執行機構進行操作；(3)電源運行數據可以實現實時采集，實時傳送，同時還應具有一定的數據處理、存儲、分析和輔助決策的能力。

通信電源監控系統發展至今，已經可以應用到實際的工作場合中，但是，還是存在著以下幾個問題：(1)大多數的監控系統都是由電源廠家適配的，存在著與其他電源系統兼容性差的問題；(2)系統配置不夠靈活，底層的數據采集的通信方式大多采用CAN 總線形式，一方面，不利于系統的變動和擴展；另一方面，也不能適應用戶個性化的要求；(3)故障檢測的可靠性不高，告警失誤率高。

為了解決以上的問題，本文利用WLAN 來構建通信電源監控系統。該系統具有上下兩層網絡結構，中間由嵌入式系統來擔任網關，形成了一個運行穩定可靠，配置靈活，通用性強、個性化設計簡單方便的監控系統。

1 通信電源系統的組成及工作過程分析

通信局站主要分為分散式電源系統和集中式電源系統，具體結構如圖1及圖2所示。從圖中可知，不論是哪種結構，通信電源系統都主要由交流配電單元、直流配電單元、整流模塊、蓄電池組、油機發電機組組成。

通信電源系統的工作過程分為三種情況[1]：(1)市電正常，交流輸入一部分經交流配電分配組機房照明、空調及各種交流負載，另一部分分配給整流模塊，整流模塊和各個蓄電池組的輸出經直流配電單元分配后供給通信基站或交換機等通信設備使用。同時，監控單元實時監控交流輸入、蓄電池、整流模塊的狀態；(2)市電異常，備用的油機發電機組開始工作，工作過程同市電輸入的情況，提供給通信設備穩定的電能；(3)市電和油機發電機組同時出現異常，系統的在線備用蓄電池開始工作，供通信設備正常運行。

圖1 分散式電源系統的組成

圖2 集中式供電系統

2 系統整體設計

監控系統的主要功能是對通信電源的輸入輸出電壓、輸入輸出電流、整流模塊、蓄電池、環境參數等的運行數據，進行有效的實時數據采集，采集的數據進行處理后由系統進行狀態判斷，如果數據存在異常情況，就發出告警，并指揮相應的執行機構進行相應的操作，以保證系統的安全性和可靠性。因此，一個完整的通信電源系統應該包括以下幾部分組成：數據采集模塊、數據傳輸模塊、數據處理及反饋模塊。

數據采集模塊：實現交流輸入電壓、直流輸出電壓、整流模塊輸入輸出電壓及電流、蓄電池電流、直流負載電流、蓄電池溫度、環境溫度等數據的采集。在本設計，每個采集點都安裝有ZigBee 節點，節點采用CC2533，節點之間采用星形結構，每個節點上安有各種傳感器，數據同每個節點采集后傳至星形網中間的ZigBee 協調器中。

數據傳輸模塊：該模塊主要利用了WLAN 網來構建數據通信層。本設計的數據通信采用的是雙層通信結構。上層由WLAN 構成局域數據傳輸體系，數據傳輸速度快，可靠安全；下層由ZigBee 節點構造星形的WSN 網絡，擴展性好，有利于個性化設點；兩層的中間由嵌入式網關來連接，協調器通過串口連入網關，網關采用WLAN 模塊來實現WLAN 網的數據協議的構建。

數據傳輸模塊的主要的功能是上下行數據的處理。上行數據就是協調器把從ZigBee 節點傳送來的底層的采集數據通過網關及WLAN 網絡上傳至數據處理中心，以供處理中心進行數據分析；下行數據就是處理中心所產生的控制命令，通過網關下達至各控制節點，以便實現對各個電源模塊的控制。

數據處理及反饋模塊：該模塊的主要任務是對采集來的數據進行相應的處理、匯總、分析，并依據相應的處理結果下達執行命令。

3 WLAN網絡功能設計

WLAN 的功能選用了TI 公司的無線網卡模塊TNET1100B 來構建符合IEEE802.11b 的無線信號收發功能。TNET1100B 主要由射頻信號處理單元、基帶信號處理單元、中間接入控制單元以及嵌入式CPU、RAM、硬件接口、時鐘管理模塊等多個部分組成，具體結構如圖3所示[2]。

圖3 TNET1100B功能框圖

在本設計中，網關將基于ZigBee2007 協議的底層數據轉換成支持IEEE802.11b 標準協議的數據，實現在WLAN 網絡中進行傳輸，而傳輸速度可以根據需要設置為1 Mb/s 或2 Mb/s；射頻處理單元用來完成無線信號的接收和發送，TNET1100B 中的射頻模塊具有功率控制功能，可以有效地提高數據的處理和傳輸增益。

4 總結

本文設計了一種基于WLAN 的通信電源監控系統，該系統采用雙層結構，底層數據的采集采用ZigBee 技術支持的無線傳感網來完成，上層采用WLAN 來實現，中間利用嵌入式芯片作為網關。該系統具有結構靈活、維護方便、運行穩定可靠的優勢，對其他監控系統也具有一定的參考意義。

[1]童嬌嬌.通信電源監控體系統中監控單元的設計[D].西安：西安科技大學，2009：5-8.

[2]阮越廣，趙偉勝.基于WLAN 的家用安全監控系統的硬件設計[J].工程應用技術與實現，2012(5):251-242.