一種利用太陽(yáng)能的通信基站節(jié)能系統(tǒng)

劉金濤 徐小龍 郝巖 陳一姐

摘 要：當(dāng)前移動(dòng)基站中電子設(shè)備較多，通常情況下利用空調(diào)制冷降溫，這種方式耗能較大。針對(duì)這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種通信基站節(jié)能系統(tǒng)。系統(tǒng)在外界環(huán)境溫度比較低，且濕度等條件滿(mǎn)足基站設(shè)備工作要求的情況下，利用單片機(jī)控制空調(diào)關(guān)閉，鼓風(fēng)機(jī)打開(kāi)，采用換氣的方式給基站降溫。同時(shí)利用太陽(yáng)能電池板給鼓風(fēng)機(jī)供電，更進(jìn)一步減少能耗。另外系統(tǒng)還配合短信收發(fā)模塊，實(shí)時(shí)發(fā)送基站的狀態(tài)，并能接收維護(hù)人員的控制命令等功能。具有節(jié)能、維護(hù)方便、適用廣的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：基站節(jié)能 鼓風(fēng)機(jī)散熱 太陽(yáng)能電池板 短信收發(fā)模塊

中圖分類(lèi)號(hào)：TM912 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（a）-0020-01

現(xiàn)在社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，人類(lèi)已經(jīng)離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)。為了完善信息的交互，保證移動(dòng)互聯(lián)的暢通，運(yùn)營(yíng)公司的移動(dòng)基站、接入網(wǎng)站、模塊局的數(shù)量不斷增大，特別是移動(dòng)基站的數(shù)量增加非常迅猛。這些通信基站里的各種電子設(shè)備需要在一定的溫度環(huán)境下（基站環(huán)境國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50174-93規(guī)定長(zhǎng)年基站溫度為18 ℃～28 ℃），才能長(zhǎng)期正常地運(yùn)行。而實(shí)際中電子設(shè)備工作中自身的產(chǎn)熱量巨大，而且對(duì)環(huán)境中溫度，濕度的要求很高，為了保證設(shè)備的正常工作，都需要與外界隔離。這樣就必須給設(shè)備降溫。為了達(dá)到基站標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境溫度，通信基站一般都在密閉的室內(nèi)配備了兩臺(tái)左右的空調(diào)，并始終處于開(kāi)機(jī)狀態(tài)。這樣長(zhǎng)期以來(lái)空調(diào)的電能消耗將是巨大的。

空調(diào)雖然會(huì)在溫度低的時(shí)候?qū)具M(jìn)行加熱，但起的主要作用是實(shí)現(xiàn)降溫。而外界的環(huán)境溫度不是始終不變的，當(dāng)基站外溫度比基站內(nèi)低時(shí)，可以將室外冷空氣引入，室內(nèi)熱空氣吸出去的方式給基站散熱。當(dāng)溫差很大時(shí)，散熱效果很明顯。而且風(fēng)機(jī)的能耗要比空調(diào)的低得多。為了避免外界環(huán)境溫度低，且濕度比較大的情況，我們可以使用溫濕度傳感器Am2301來(lái)完成數(shù)據(jù)的采集完實(shí)現(xiàn)。

該系統(tǒng)就是提出了基站降溫的新方法，通過(guò)結(jié)合太陽(yáng)能供電的方式來(lái)達(dá)到節(jié)能減排的目的。

1 組成

系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能是，當(dāng)外界環(huán)境的溫度低于基站要求的恒定溫度值，并且空氣干燥（為了不損壞設(shè)備）時(shí)，系統(tǒng)控制空調(diào)關(guān)閉，打開(kāi)風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)外界環(huán)境冷空氣與室內(nèi)熱空氣的交換，完成降溫功能。當(dāng)環(huán)境溫度不滿(mǎn)足溫度、濕度要求時(shí)，風(fēng)機(jī)不工作，空調(diào)來(lái)完成恒溫功能。

同時(shí)系統(tǒng)還配備有太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。當(dāng)需要風(fēng)機(jī)工作時(shí)，如果太陽(yáng)能的蓄電池電量充足，則不用市電來(lái)工作，直接用蓄電池提供電源。這樣節(jié)省了能耗。另外，系統(tǒng)備有無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊，能夠像中心網(wǎng)管和維修人員發(fā)送短信，實(shí)時(shí)提供基站的狀態(tài)信息。并能接收來(lái)自中心網(wǎng)管和維修人員的短信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

系統(tǒng)的功能組成有：傳感器部分、主控部分、無(wú)線(xiàn)模塊、中心網(wǎng)管、太陽(yáng)能電池板、電源、切換接口、控制面板等部分構(gòu)成。

2 各部分功能

傳感器部分：傳感器主要是溫濕度傳感器，分為室內(nèi)室外兩部分。室內(nèi)是檢測(cè)室內(nèi)的溫度，濕度。將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)人員。并控制空調(diào)工作狀態(tài)的參考，如室內(nèi)溫度低于基站設(shè)備正常工作的溫度時(shí)，空調(diào)將工作在加熱狀態(tài)；相反，空調(diào)將工作在降溫狀態(tài)。

室外的溫濕度傳感器是采集室外的溫度和濕度，并將數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)。單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，決定是否開(kāi)啟鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行散熱。

主控部分：這部分是該系統(tǒng)的核心，主要功能是將各部分組合成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)整體的功能，由C8051F340這款單片機(jī)來(lái)完成。單片機(jī)要完成傳感器信號(hào)的采集、處理；與無(wú)線(xiàn)模塊的信息交互；液晶屏的數(shù)據(jù)顯示；對(duì)蓄電池電量的檢測(cè)以及控制鼓風(fēng)機(jī)電源的切換；空調(diào)的控制等功能。

無(wú)線(xiàn)模塊：是一個(gè)GSM短信收發(fā)模塊，能夠和單片機(jī)連接，完成接收和發(fā)送短信的功能。主要完成的任務(wù)是在單片機(jī)的控制下，將短信發(fā)送出去；同時(shí)，能接收來(lái)自中心網(wǎng)管和維護(hù)人員的短信，并傳遞給單片機(jī)進(jìn)行處理。

中心網(wǎng)管：主要是一個(gè)運(yùn)行在PC機(jī)上的應(yīng)用程序，PC也需要連接一個(gè)GSM短信收發(fā)模塊，主要是利用電腦的串口，通過(guò)GSM模塊接收來(lái)自基站GSM模塊發(fā)來(lái)的短信息，并對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，顯示；同時(shí)能夠在維護(hù)人員的操作下發(fā)送控制短信，控制基站內(nèi)該系統(tǒng)的工作。

太陽(yáng)能電池板：將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)在蓄電池中，在鼓風(fēng)機(jī)需要工作時(shí)，給鼓風(fēng)機(jī)提供電源。

電源：是指市電。給空調(diào)供電，并在鼓風(fēng)機(jī)需要工作，而與太陽(yáng)能電池連接的蓄電池電量不足時(shí)給風(fēng)機(jī)供電，這個(gè)功能受切換接口的控制。

切換接口：受主控制部分控制，完成切換風(fēng)機(jī)的供電方式的切換。風(fēng)機(jī)的電源有兩種方式提供，一是可以用蓄電池電量；二是可以用市電提供。為了達(dá)到節(jié)省能耗的目的，應(yīng)用蓄電池提供電量，但當(dāng)蓄電池電量不足（如晚上風(fēng)機(jī)工作了很長(zhǎng)時(shí)間）時(shí)，應(yīng)用市電提供。同時(shí)具有對(duì)蓄電池電量檢測(cè)功能，并會(huì)將檢測(cè)結(jié)果傳給主控制部分單片機(jī)。

控制面板：由一塊12864液晶屏作為顯示面板。完成空調(diào)風(fēng)機(jī)狀態(tài)的顯示，室內(nèi)溫度的顯示等。同時(shí)能夠設(shè)定基站內(nèi)的溫度等。

3 運(yùn)行流程

主控制部分的單片機(jī)每隔一段時(shí)間，通過(guò)溫濕度傳感器采集室內(nèi)外的溫度。首先對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行采集，當(dāng)室內(nèi)溫度高于基站需要維持的溫度時(shí)，控制空調(diào)進(jìn)行制冷；當(dāng)室內(nèi)溫度低于基站需要維持的溫度時(shí)，控制空調(diào)進(jìn)行加熱。

同時(shí)，利用在室外的溫濕度傳感器，對(duì)室外的溫度和濕度進(jìn)行采集。當(dāng)基站外的溫度高于需要保持的溫度，即需要制冷，并且室外的溫度比室內(nèi)溫度低，而且濕度不是很大時(shí)，才開(kāi)啟風(fēng)機(jī)工作，這時(shí)關(guān)閉空調(diào)。

系統(tǒng)會(huì)將采集到的室內(nèi)外溫濕度的數(shù)據(jù)，連同空調(diào)，風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)一起顯示在液晶屏幕上。

系統(tǒng)還會(huì)每隔一段時(shí)間，將上述需要顯示的數(shù)據(jù)編輯成短信，發(fā)送到中心網(wǎng)管和維護(hù)人員那里，便于工作人員掌握基站的狀態(tài)信息。

4 結(jié)語(yǔ)

該系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的只靠空調(diào)來(lái)維持基站溫度恒定的基礎(chǔ)上，提出了利用空調(diào)和風(fēng)機(jī)協(xié)調(diào)工作的方式來(lái)保證基站內(nèi)溫度恒定的新方法。風(fēng)機(jī)的引入，節(jié)省了能源，符合低碳環(huán)保的要求。雖然風(fēng)機(jī)工作的狀態(tài)要求苛刻，如蓄電池電量充足，基站溫度需要制冷，外界環(huán)境的溫度較低，環(huán)境溫度濕度合適等，但是，風(fēng)機(jī)的工作能耗，還是比單靠空調(diào)制冷來(lái)的少的多。

參考文獻(xiàn)

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