基于云计算的通信电源远程监控系统设计

刘宏培

（平顶山工业职业技术学院 计算机与软件工程学院，河南 平顶山 475001）

0 引 言

目前，在长期运维过程中，通信电源远程监控常常出现电源异常而未报警、监控数据传输中断、监控信息量不准确等问题，造成无法实现对通信电源运行状态的准确、实时监测[1]。因此，该领域的研究人员应当将重点放在对通信电源远程监控相关技术以及系统的设计研究上[2]。当前云计算技术常被应用于对各类事物的远程监控中，以此为特定领域提供传统远程监控所无法达到的强大功能。用户能够只通过浏览器或终端设备实现对现场的实时监测及控制，打破了传统时间和空间上的监控模式[3]。本文尝试引入云计算技术开展对远程监控系统的设计研究。

1 系统硬件设计

图1为本文基于云计算的远程监控系统，系统硬件主要分为两部分组成，分别为嵌入式Web服务器以及下层传感器和控制器。

图1 基于云计算的远程监控系统硬件结构

在远程监控系统当中，云计算作为核心部分，实现上层服务器与下层传感器和控制器的连接。下面将针对本文系统中的传感器、控制器以及局域网服务器进行选型设计说明。

1.1 传感器选型

本文选用ACP98-8970型号无线传感器，该传感器基于交流变压器的原理设计而成，机械设计尺寸能够在通信电源矩形母线上实现测量，并且本身能够提供各类输出配置，带宽为10 kHz，输出信号为10 mV/A，接口截面为 4 mm2，采用了变压器原理，能够实现对通信电源电压的持续测量[4]。此外，该传感器与其他功能类似的传感器相比更易于安装，并且具备多个量程，可为其与各个设备之间的连接提供多种探头长度以及直径，具备更高的应用适应性[5,6]。

1.2 局域网服务器选型

系统局域网服务器选用ST58-8590型号嵌入式Web服务器。该服务器包含1个光驱结构、1个电源结构、1个音频接口、1个串口结构以及1个网口结构，属于塔式服务器，包含4个无缓冲双信道内存模块（Unbuffered Dual In-Lne Memory Modules，UDIMM）插槽和四核中央处理器（Central Processing Unit，CPU），最大内存容量为64 GB，且硬盘可选择多种不同协议类型[7]。此外，服务器可为系统提供横向扩展功能，并实现对通信电源监测信息以及通信电源控制指令的远程传输[8]。嵌入式Web服务器运行原理如图2所示。

图2 嵌入式Web服务器运行原理

2 系统软件设计

2.1 基于云计算的通信电源用电计量监测

引入云计算技术，通过对海量用电信息的采集，实现通信电源用电计量监测[9]。在系统实际运行过程中，运用云计算构建用电计量函数，公式为：

式中：Xkt为通信电源用电计量矩阵；t为获取用电信息的具体时刻；kti为在t时刻通过ACP98-8970型号无线传感器获取到的用电信息时序数据。用电计量结果的输出为：

式中：Xt为t时刻通信电源的用电计量结果。将上述得到的结果输入到监控系统中，并利用云计算构建一个卷积神经网络，在该环境中实现用电计量结果的向前传播，以此实现实时监测。

2.2 通信电源运行开关智能控制

通信电源中，DC-DC转换器是电源开关的主要组成，通过控制DC-DC转换器可以实现对电源开关的有效控制。在具体控制时，采用三相三线制整流，促使谐波含量降低，并提升其功率因数。在通信电源与本文监控系统之间增加一个电源控制装置，通过控制器对其进行控制，由放大电路将接收端接收到的控制信号机型放大。放大电路由分压电阻和一个三极管组成。在运行过程中，进一步驱动通信电源的开关电路启闭。在接收信号的过程中，开关电路开启可实现通信电源与上位机的导通，开关电路关闭可切断通信电源，使其停止运行，通过在系统上位机完成各项操作，实现对远程通信电源的控制。

2.3 通信电源停电预警

通过监控系统在运行过程中对各个标识进行自动识别，以此实现对停电区域的判断。为了实现对停电区域的快速识别，可针对不同的通信电源运行状态设置不同的颜色标记，若通信电源出现停电现象，则可显示红色预警标记，若通信电源处于正常运行状态，则可显示绿色预警标记[10]。根据各个区域颜色的变化实现对其运行状态的实时查明。结合上述通信电源运行开关智能控制，针对红色预警标记区域进行远程控制，判断标记区域内是否有电源异常问题。在实际运行过程中，若通信电源的用电功率过大，则通过系统产生停电警告或蓄电池过低警告，以此为通信电源的维护提供更充足的时间，确保通信质量和通信安全。

3 对比实验

为进一步验证本文设计系统在实际应用中的可行性，将其与基于控制器局域网络（Controller Area Network，CAN）总线的远程监控系统应用到相同的通信电源运行环境中，并设置前者为实验组，后者为对照组，对比两种系统的应用结果。将通信基站电源作为研究对象，为了方便论述，将其编号为DY-01、DY-02、DY-03、DY-04以及DY-05。利用本文监控系统对基站电源运行状况进行监测，监测数据如表1所示。

表1 本文远程监控系统运行时监控数据记录表

从表1中记录的实验数据可以看出，本文提出的基于云计算的远程监控系统能够应用到实现对通信电源运行的高精度监控，具备实际应用可行性。

实现对基于云计算的远程监控系统可行性验证后，探究其应用过程中是否能够解决监控数据中断问题。系统运行数据记录如表2所示。

表2 实验组与对照组监控系统运行数据记录表

通过上述实验结果证明，本文引入云计算技术的远程控制系统能够实现对通信电源监控数据的不间断传输，促进监控质量提升。

4 结 论

云计算技术在远程监控领域中的应用具有极高的价值，结合远程监控系统的监测、控制以及预警模块能够进一步提高通信电源的运行稳定性，为用户提供更高品质的供电服务。本文研究中将云计算应用到远程监控系统，能够有效解决监控数据在传输过程中受协议转换器影响而造成的中断问题。应用该监控系统不仅能够有效提高对通信电源的运行维护效率，同时还能够提高通信基站整体的运行稳定性，具备极高的应用适应性。