基于物联网的基站空调温度调节系统

李 晨，李春龙

(中国移动通信集团山西有限公司太原分公司，山西 太原 030012)

随着科技进步，移动终端数量近年来呈现出爆炸性的增长，性能也有了质的飞跃，我国的移动通信业蓬勃发展，网络规模己跃居世界首位[1]。与此同时，移动基站的数量，基站中的主设备、数据设备、传输设备等也相应的成倍增长，带来的是基站负荷的持续增长和用电量的居高不下。基站空调是保障基站设备正常运行的必备因素之一，但是由于主客观原因，基站一直采用无人值守模式，空调的设定温度值是固定不变的，如果室外气温变化较大，需要调节空调的设定值时，只能依靠人工现场操作，无法实时的远程操作，这样会造成极大的能源浪费。空调的长时间运行也会导致故障的发生，使用寿命缩短，增加维护成本，甚至给网络安全运行带来不可控制的风险。因此，利用新技术，实时控制空调温度，达到节能减排的目的，已经势在必行。

物联网技术的快速发展为实现实时控制空调温度和远程监控，提供了技术支持[2]。物联网通过使用传感器把任何物品与互联网连接起来，实现信息的传递及智能化识别、定位、监测和控制。本文设计的基于物联网的基站空调温度控制系统，利用传感器、控制设备、传输设备与监控平台，应用物联网技术实现的通信基站空调温度控制，可以有效解决基站分布广泛和特殊位置基站带来的维护工作量巨大的问题，有利于维护人员对基站环境温度进行实时准确监测和控制，达到节能减排的同时，保障基站设备在安全的环境温度范围内正常运行。

1 系统工作原理

本文设计了一种基于物联网的基站温度控制系统，主要由温度采集器、集中器(数据处理器)、远程监控操作平台、传输网络四大部分组成，其结构如图1所示。

图1 温控系统结构图

在上述的物联网架构上，包括由温度传感器和集中器组成的感知层；由无线网络和互联网组成的网络传输层；由监控终端、数据库和远程监控平台组成的应用层。无线温度传感器一般放置在温度较高或者重要的易受温度影响的传输设备旁，其获得的基站内温度信息通过无线网络传输到集中器，经集中器处理判断[3]之后，可以直接通过串口控制智能空调，通过红外信号控制非智能空调。集中器为远程监控平台提供必要信息，以便通过远程操作对空调设备状态、基站内温度进行实时监控、判断并控制执行[4]，从而达到节能减排的目的。

2 系统硬件框架

物联网通过传感器和无线传输网络与互联网进行数据传输和信息交互，采集设备的工作状态信息，通过应用程序实现对设备的监控和管理[5]。根据基站温控系统的需求，系统的总体架构如图2所示。

图2 温控系统总框架图

基站设备的正常工作温度根据设备类型和地理位置不同而不同，一般认为介于5到35摄氏度之间，超过这个温度，设备将无法正常工作，甚至发生故障[6]。系统中传感器设置在机房内温度较高及需要重点保护的设备旁，把采集到的温度值传递给控制器，控制器对数据进行分析判断，通过控制模块控制空调的工作温度，在保障设备正常工作的同时，可以有效的实现节能减排的目的。在上述基站内自动控制的同时，控制器可以把温度数据和空调运行情况上传到远端监测平台。如果远程监测平台发现基站温度或者空调运行情况异常，则会发出报警，提示人工远程干预或者现场排除故障。

3 远程监控平台设计

基站温度控制系统的远端监控平台可以实现温度监控、显示、故障报警及包括历史数据保存在内的系统管理；同时也实现了温度数据分析、储存、信息查询等。

系统操作界面包括温度与能耗显示及统计区、基站温度和空调运行状态及历史状态查询区、远程操作区及其他功能区域。在通常情况下，可以实现基站温度自动调节，但远程监控和操作功能给人工干预基站温度提供了必要的支持，比如集中器处于故障状态或者由于误操作温度设定值不合理时，只要人工输入基站编号、名称等信息查询后，就可以操作指定的基站的空调，把温度设定在合理数值。这样不仅增强了人机交互能力，也增加了系统的可靠性。

此系统可以单独使用，也可以作为重要的功能补充集合在常用的基站动环监控系统中，配合基站动环监控系统的温感、烟感、红外、摄像等功能，综合使用，这样可以给网络维护人员提供一个对基站空调乃至整个基站运行状态全方位的监控、操作渠道和方法，极大提高网络远程维护的便利性。

4 节能效果分析

在系统搭设完毕，进入试验阶段后，一共抽取60个基站作为研究对象，考虑到不同规模的基站负载电流存在较大差异，散热量也有显著区别，有可能对温度调节的效果产生影响，所以把基站共分为三组：核心节点基站20个，普通基站20个，新建站20个。其中核心节点基站直流负载电流均在100 A及以上，普通基站直流负载电流均在40～100 A，新建基站直流负载电流在40 A及以下。作为对比，三组基站在8月、10月和12月每月前15天内采用传统的空调控制方式，收集基站内温度及空调耗电数据。三组基站分别在8月、10月和12月后半个月采用本文论述的远程实时温度控制系统进行调节，即通过自动控制和远程控制的方式实现温度调节。在此过程中，保证每站的设备均处于正常工作状态并不对设备调整，以保证基站通信设备负载的平稳。试验中8月、10月、12月的数据分别代表了室外环境温度较高、适中、较低情况下，研究本方法的温度调节及节能效果。

数据显示，作为核心节点基站，由于设备散热量巨大，空调持续运行，8月、10月的前半月、后半月，空调能耗差别不大，温度调节系统效果不明显，只有4.5%左右，但是12月室外温度降低后，使用温度调节系统比采用传统方法控制空调温度，平均能耗下降10%左右；作为普通基站，10月、12月的后半月比前半月，平均能耗分别下降了15%、18%左右；作为新建站，由于基站内设备较少，空调耗电量占比较大同时设备散热少，室内温度对空调的依赖较小，采用了本文的温控系统后，8月、10月、12月的后半月比前半月，平均能耗分别下降了17%、20%、24%。同时也可以看出，当室外温度较高、基站规模较大时，空调系统持续运行，本系统对其影响较小；但当室外温度较低，基站规模较小时，本文的温度调节系统节能减排的效果非常明显。值得指出的是，基站房屋结构和位置对统计结果有显著影响，本文实验中涉及的60个基站的机房均为处于户外，房屋结构为彩钢房，机房面积基本相同或者接近。

测试结果表明，本文设计的基站远程监控平台运行效果良好，性能稳定可靠，实现了对空调的自动调节进而实现了对基站内温度的自动调节，并可以有效降低空调能耗，实现了节能减排目的。

5 总结

本文针对目前基站内空调传统的温度控制方式，设计了一种基于物联网的基站空调温度调节系统，设计了该系统的软硬件，使系统利用温度传感器实时采集基站内部温度及设备温度，集中器对采集到的数据处理，使空调的运行状态随温度的变化而自动调节。并与远端监控平台通信，监控平台对接收到的数据进行存储、显示、分析。实验表明该系统运行稳定可靠，能实现自动调节温度和远程人工干预，各项功能达到预期，可以最终实现节能减排的目的。

[1] 邬建军，梁霄.移动基站节能解决方案浅析[J].科技经济导刊，2015(4):59.

[2] 刘希禹.通信电源与空调及环境监控系统[M].北京：人民邮电出版社,1998.

[3] 成娌辉.物联网通信基站节能降耗技术改造工作探究[J].信息与电脑(理论版),2016(12):27-28.

[4] 刘恒臣,夏明.通信网络与信息技术[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,2004.

[5] 陈宜冬，曾卓敏.基于物联网的无线温度监测系统[J].科技创新与应用，2014(15):5-66.

[6] 赛奎春.De1Phi 工程应用与项目实践[M].北京:机械工业出版社,2005.