一种利用太阳能的通信基站节能系统

2019-09-04 版权声明 举报文章

一种利用太阳能的通信基站节能系统

摘 要:当前移动基站中电子设备较多,通常情况下利用空调制冷降温,这种方式耗能较大。针对这一问题,设计一种通信基站节能系统。系统在外界环境温度比较低,且湿度等条件满足基站设备工作要求的情况下,利用单片机控制空调关闭,鼓风机打开,采用换气的方式给基站降温。同时利用太阳能电池板给鼓风机供电,更进一步减少能耗。另外系统还配合短信收发模块,实时发送基站的状态,并能接收维护人员的控制命令等功能。具有节能、维护方便、适用广的优点。

关键词:基站节能 鼓风机散热 太阳能电池板 短信收发模块

中图分类号:TM912 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)03(a)-0020-01

现在社会已经进入移动互联网时代,人类已经离不开网络。为了完善信息的交互,保证移动互联的畅通,运营公司的移动基站、接入网站、模块局的数量不断增大,特别是移动基站的数量增加非常迅猛。这些通信基站里的各种电子设备需要在一定的温度环境下(基站环境国家标准GB50174-93规定长年基站温度为18 ℃~28 ℃),才能长期正常地运行。而实际中电子设备工作中自身的产热量巨大,而且对环境中温度,湿度的要求很高,为了保证设备的正常工作,都需要与外界隔离。这样就必须给设备降温。为了达到基站标准的环境温度,通信基站一般都在密闭的室内配备了两台左右的空调,并始终处于开机状态。这样长期以来空调的电能消耗将是巨大的。

空调虽然会在温度低的时候对基站进行加热,但起的主要作用是实现降温。而外界的环境温度不是始终不变的,当基站外温度比基站内低时,可以将室外冷空气引入,室内热空气吸出去的方式给基站散热。当温差很大时,散热效果很明显。而且风机的能耗要比空调的低得多。为了避免外界环境温度低,且湿度比较大的情况,我们可以使用温湿度传感器Am2301来完成数据的采集完实现。

该系统就是提出了基站降温的新方法,通过结合太阳能供电的方式来达到节能减排的目的。

1 组成

系统主要实现的功能是,当外界环境的温度低于基站要求的恒定温度值,并且空气干燥(为了不损坏设备)时,系统控制空调关闭,打开风机,实现外界环境冷空气与室内热空气的交换,完成降温功能。当环境温度不满足温度、湿度要求时,风机不工作,空调来完成恒温功能。

同时系统还配备有太阳能发电系统。当需要风机工作时,如果太阳能的蓄电池电量充足,则不用市电来工作,直接用蓄电池提供电源。这样节省了能耗。另外,系统备有无线发射模块,能够像中心网管和维修人员发送短信,实时提供基站的状态信息。并能接收来自中心网管和维修人员的短信,实现远程监控。

系统的功能组成有:传感器部分、主控部分、无线模块、中心网管、太阳能电池板、电源、切换接口、控制面板等部分构成。

2 各部分功能

传感器部分:传感器主要是温湿度传感器,分为室内室外两部分。室内是检测室内的温度,湿度。将这些数据实时发送给远程监护人员。并控制空调工作状态的参考,如室内温度低于基站设备正常工作的温度时,空调将工作在加热状态;相反,空调将工作在降温状态。

室外的温湿度传感器是采集室外的温度和湿度,并将数据传给单片机。单片机对数据进行判断,决定是否开启鼓风机进行散热。

主控部分:这部分是该系统的核心,主要功能是将各部分组合成一个整体,实现整体的功能,由C8051F340这款单片机来完成。单片机要完成传感器信号的采集、处理;与无线模块的信息交互;液晶屏的数据显示;对蓄电池电量的检测以及控制鼓风机电源的切换;空调的控制等功能。

无线模块:是一个GSM短信收发模块,能够和单片机连接,完成接收和发送短信的功能。主要完成的任务是在单片机的控制下,将短信发送出去;同时,能接收来自中心网管和维护人员的短信,并传递给单片机进行处理。

中心网管:主要是一个运行在PC机上的应用程序,PC也需要连接一个GSM短信收发模块,主要是利用电脑的串口,通过GSM模块接收来自基站GSM模块发来的短信息,并对信息进行存储,显示;同时能够在维护人员的操作下发送控制短信,控制基站内该系统的工作。

太阳能电池板:将太阳能转化为电能存储在蓄电池中,在鼓风机需要工作时,给鼓风机提供电源。

电源:是指市电。给空调供电,并在鼓风机需要工作,而与太阳能电池连接的蓄电池电量不足时给风机供电,这个功能受切换接口的控制。

切换接口:受主控制部分控制,完成切换风机的供电方式的切换。风机的电源有两种方式提供,一是可以用蓄电池电量;二是可以用市电提供。为了达到节省能耗的目的,应用蓄电池提供电量,但当蓄电池电量不足(如晚上风机工作了很长时间)时,应用市电提供。同时具有对蓄电池电量检测功能,并会将检测结果传给主控制部分单片机。

控制面板:由一块12864液晶屏作为显示面板。完成空调风机状态的显示,室内温度的显示等。同时能够设定基站内的温度等。

3 运行流程

主控制部分的单片机每隔一段时间,通过温湿度传感器采集室内外的温度。首先对室内温度进行采集,当室内温度高于基站需要维持的温度时,控制空调进行制冷;当室内温度低于基站需要维持的温度时,控制空调进行加热。

同时,利用在室外的温湿度传感器,对室外的温度和湿度进行采集。当基站外的温度高于需要保持的温度,即需要制冷,并且室外的温度比室内温度低,而且湿度不是很大时,才开启风机工作,这时关闭空调。

系统会将采集到的室内外温湿度的数据,连同空调,风机的工作状态一起显示在液晶屏幕上。

系统还会每隔一段时间,将上述需要显示的数据编辑成短信,发送到中心网管和维护人员那里,便于工作人员掌握基站的状态信息。

4 结语

该系统是在传统的只靠空调来维持基站温度恒定的基础上,提出了利用空调和风机协调工作的方式来保证基站内温度恒定的新方法。风机的引入,节省了能源,符合低碳环保的要求。虽然风机工作的状态要求苛刻,如蓄电池电量充足,基站温度需要制冷,外界环境的温度较低,环境温度湿度合适等,但是,风机的工作能耗,还是比单靠空调制冷来的少的多。

参考文献

[1] 任哲.嵌入式实时操作系统μC/OS-II原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2009.

[2] 黄成龙,杨文鹏.移动通信基站节能控制的理论与实践[J].西安工程大学学报,2008.

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