本發明涉及一種節能控制系統，更具體說，它涉及一種移動通信基站節能監測管理綜合控制系統。

背景技術：

隨著我國信息化水平的不斷提高，通信行業各項業務飛速發展。而業務量和網絡規模的快速擴張，導致能源的消耗持續增加。“十三五”是新一代移動通信和下一代互聯網等新技術新網絡的高速發展期，視頻、圖像等業務、應用帶來數據業務快速增長，大規模數據中心的建設使得集成度高、能耗大的數據單架設備大量增加，能源消耗總量呈指數增長，通信行業面臨著巨大的節能減排壓力。2010年3月，國有資產監督管理委員會下發《中央企業節能減排監督管理暫行辦法》，將我國移動、我國聯通、我國電信三大運營商由“一般企業”調整為“關注類企業”，更是將節能減排納入企業經營業績考核指標，因此，運營商面臨著節能減排任務重的困境，亟需一種可以有效監控基站機房能耗情況，并能進行節能監測管理的綜合控制系統。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種結構合理，方便操作，能夠實現移動通信基站節能減排的能源監測管理綜合控制系統。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的:這種移動通信基站節能監測管理綜合控制系統，包括現場監測控制應用層、協調控制傳輸層及后臺上位機監控管理層；所述現場監測控制應用層由多個檢測控制節點組成；所述協調控制傳輸層主要包括控制模塊、輸入模塊、顯示模塊、串口通信模塊、無線傳感網絡模塊和電源模塊；所述后臺上位機監控管理層包括現場監控站、數據庫服務器和WEB服務器并連接到互聯網。

作為優選：各檢測控制節點主要由STM32CPU、JSY-MK-302電能監測、AM2303溫濕度檢測、電源控制、新風系統控制、ZigBee通信模塊和485/232接口單元組成；SY-MK-302電能監測和AM2303溫濕度檢測將采集到的溫度濕度、電流、電量等信息通過ZigBee網絡上行發送給協調控制傳輸層；協調傳輸層根據控制規則計算出新風系統以及空調的控制策略，通過ZigBee下行發送控制命令，控制單元根據接收到的命令完成對新風系統以及空調的動態控制。

作為優選：所述協調控制傳輸層中，串口通信模塊配置兩個RS232C串行接口，一個連接ZigBee網絡中央節點，與無線傳感網絡之間的通信，另一個連接PC機，與上位機軟件之間的通信。

作為優選：所述協調控制傳輸層中，無線傳感網絡是由部署在檢測區域內大量的微型傳感器節點通過無線通信方式形成的一個多跳自組織ZigBee網絡，網絡中的設備分為協調器、匯聚節點和傳感器節點；協調器作為中央節點與EMPU處在同一塊電路板上，通過串口進行通信；溫濕度傳感器連接各個匯聚節點，布置在通信機房每一個需要量測的點上，以及室外所需監測的位置。

作為優選：所述后臺上位機監控管理層中現場監控站直接與協調控制器進行通信，完成數據采集、下行控制、參數調整等各項功能，現場監控站與后臺數據庫服務器、web服務器進行數據交換，并通過互聯網接入，遠程客戶端通過互聯網訪問到web服務器。

作為優選：所述新風系統控制包括中央控制器、進風機、出風機和溫濕度傳感器；當室外溫度低于通信基站內控制溫度時，在內外壓差作用下，室外冷空氣由設置在基站底端的過濾器，通過進風機進入基站內部，與室內熱氣流摻混，溫度抬升；氣流受熱后浮游至基站上部，并在出風機驅動下排出基站；中央控制器、溫濕度傳感器組成的控制系統用于測量溫度和濕度，判斷、控制通風系統和空調機的啟停。

本發明的有益效果是:本發明以計算機(包括現場計算機和后臺管理計算機及數據庫服務器)、網絡通訊控制器、現場溫濕度及電能計量裝置為基礎，以利用自然冷源的新風控制子系統為強力輔助，通過對移動通信基站的實時溫濕度、電力能耗數據采集，利用協調器，遠程傳輸與節能管理控制上位機監控模塊，實現對現有移動通信基站的節能降耗目的。以低功率的通風系統代替高功率的空調工作，達到節省電能的目的。同時,替代并減少了空調工作的時間,延長了空調的壽命。

附圖說明

圖1為本發明總體分層架構圖；

圖2為現場監測控制應用層功能模塊構成圖；

圖3為協調控制器功能模塊構成圖；

圖4為后臺上位機監控管理層總體框架圖；

圖5為后臺上位機監控管理層人機交互主界面；

圖6為數據查詢界面；

圖7為利用自然冷源的新風控制子系統原理圖；

圖8為系統控制過程的流程圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步描述。下述實施例的說明只是用于幫助理解本發明。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。

如圖1所示，這種節能監測管理綜合控制系統分三層架構，分別為現場監測控制應用層、協調控制傳輸層及后臺上位機監控管理層。

如圖2所示，現場監測控制應用層主要由STM32CPU、JSY-MK-302電能監測、AM2303溫濕度檢測、電源控制、新風系統控制、ZigBee通信模塊和485/232接口單元組成。安裝在各處的傳感模塊，將采集到的溫度濕度、電流、電量等信息通過ZigBee網絡上行發送給協調控制器。協調器根據控制規則計算出新風系統以及空調的控制策略，通過ZigBee下行發送控制命令，控制單元根據接收到的命令完成對新風系統以及空調的動態控制，從而實現節約能源的效果。在設計系統時以穩定性為首要原則，同時考慮系統的成本等因素，并預留一些外部擴展接口，以便系統將來能夠擴展和升級。在設計各種類型的節點時遵循模塊化原則，即各種典型的功能如電能檢測、紅外控制模塊都使用獨立的模塊，模塊內部具有獨立的CPU負責功能實現，而核心系統主要負責與各模塊之間進行通信。

如圖3所示，根據監測與控制的具體需求，協調控制器的功能模塊包括六大模塊，分別為控制模塊、輸入模塊、顯示模塊、串口通信模塊、無線傳感網絡模塊和電源模塊。

A.中央控制模塊，采用嵌入式微處理器，即EMPU。在該系統中，要求數據采集和控制指令的發送具有實時性，環境信息經采集后能在液晶顯示器上顯示，并能通過鍵盤輸入或觸摸屏輸入進行參數設置以及指令的發送，因此要求EMPU速度快、能支持LCD顯示器和鍵盤，并能支持串口通信和無線傳感網絡通信，在滿足現場工作需求的基礎上，功耗低、體積小。

B.輸入模塊要求能輸入簡單的數字信息，因此4×4電容式矩陣鍵盤即可。

C.顯示模塊的顯示器具備觸摸功能，以實現數據和指令的接收和發送，用戶界面友好，功能豐富，通過VGA接口與內核相連。

D.串口通信模塊配置兩個RS232C串行接口，一個連接ZigBee網絡中央節點，實現與無線傳感網絡之間的通信，另一個連接PC機，實現與上位機軟件之間的通信。

E.無線傳感網絡是由部署在檢測區域內大量的微型傳感器節點，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網絡，本系統采用ZigBee網絡。該網絡中的設備可分為協調器(Coordinator)、匯聚節點(Router)、傳感器節點(EndDevice)三種角色。Coordinator作為中央節點與EMPU處在同一塊電路板上，通過串口進行通信。溫濕度傳感器連接各個Router，布置在通信機房每一個需要量測的點上，以及室外所需監測的位置，以實現隨時監控室內外溫差，從而進行風機和空調的控制。

F.協調控制器主板電源采用5V干電池。ZigBee傳感網絡中的Router和傳感器節點采用外接電源，通過變壓器與機房插座相連。

如圖4所示，后臺上位機監控管理層由現場監控站、數據庫服務器、web服務器、網絡防火墻組成，其中現場監控站直接與協調控制器進行通信，完成數據采集、下行控制、參數調整等各項功能，現場監控站與后臺數據庫服務器、web服務器進行數據交換，并通過Internet接入，遠程客戶端通過網絡可以訪問到web服務器。

如圖5和圖6所示，人機交互主界面模擬基站機房內設備基本布局，提供系統登錄模塊、數據查詢模塊、參數設置模塊，控制模塊及系統退出。其中控制模塊可自主選擇系統的自動控制和管理員手動控制與響應。另外，數據查詢時，為了更方便的了解基站的溫濕度、空調用電及風機控制信息記錄，可選擇查詢區間，自動繪制歷史記錄曲線。

如圖7所示，除了更為精確的利用溫濕度的測量進行自動和手動的空調及其余設備的開關控制，以達到節能降耗的目的之外，本系統還包含有利用自然冷源中直接引入室外新風的控制子系統，作為強力輔助。它由中央控制器、進風機、出風機、溫濕度傳感器等部分組成。當室外溫度低于通信基站內控制溫度時，在內外壓差作用下，室外冷空氣由設置在基站底端的過濾器，通過進風機進入基站內部，與室內熱氣流摻混，溫度抬升。氣流受熱后浮游至基站上部，并在出風機驅動下排出基站，從而有效地將基站內的熱量直接迅速向外遷移，達到為基站降溫目的。中央控制器、溫濕度傳感器組成的控制系統用于測量溫度和濕度，判斷、控制通風系統和空調機的啟停，以低功率的通風系統代替高功率的空調工作，從而達到節能降耗的目的。

如圖8所示，為整個節能監測管理綜合控制系統的控制流程，其中隸屬于ZigBee模塊的協調器作為中央節點，兼具承上啟下的作用，它通過串口通信，向布置在通信機房及室外特定地方的諸多溫濕度傳感器傳遞數據和控制信息流，隨時監控室內外溫差，判別啟停新風子系統，進行風機和空調的控制。