通信基站拼裝式鋁合金室外機柜節(jié)能運行監(jiān)測研究

摘要：室外機柜節(jié)能運行監(jiān)測方法以監(jiān)管平臺自動監(jiān)測為主，由于受到電磁環(huán)境的影響，監(jiān)測參數(shù)會存在一定的誤差。因此，提出通信基站拼裝式鋁合金室外機柜節(jié)能運行監(jiān)測研究。將拼裝式鋁合金室外機柜電能消耗監(jiān)測傳感器，布置在機柜內(nèi)部、設備表面、電源入口處等位置；監(jiān)測通信基站室外機柜運行冷熱負荷，將室外機柜的散熱與冷負荷情況考慮在內(nèi)，分析冷熱負荷情況，實現(xiàn)室外機柜節(jié)能運行監(jiān)測。實驗結果表明，該監(jiān)測方法的誤差更小，能夠確保監(jiān)測數(shù)據(jù)準確，可以被應用于實際生活中。

關鍵詞：通信基站 拼裝式 鋁合金 室外機柜 節(jié)能運行監(jiān)測

中圖分類號：X837 文獻標識碼：A

Research on Energy-Saving Operation Monitoring of Assembled Aluminum Alloy Outdoor Cabinets for Communication Base Stations

HUANG Yun" "CHEN Xuli" "YU Guangzuo

China Mobile Communications Group Shanghai Co.， Ltd.， Shanghai， 200060 China

Abstract： The energy-saving operation monitoring method of outdoor cabinet is mainly based on the automatic monitoring of the supervision platform， and the monitoring parameters are affected by the electromagnetic environment， and there is a certain error. Therefore， the research on energy-saving operation monitoring of assembled aluminum alloy outdoor cabinets for communication base stations is proposed. The assembled aluminum alloy outdoor cabinet power consumption monitoring sensor is arranged inside the cabinet， on the surface of the equipment， at the entrance of the power supply and other positions; It monitors the cooling and heating load of the outdoor cabinet of the communication base station， takes the heating dissipation and cooling load of the outdoor cabinet into account， analyzes the cooling and heating load， and realize the energy-saving operation monitoring of the outdoor cabinet. The experimental results show that the error of the monitoring method is smaller， which ensures the accuracy of the monitoring data and can be applied to real life.

Key Words： Communication base station; Assembled; Aluminum alloy; Outdoor cabinets; Energy-saving operation monitoring

室外機柜處于自然氣候環(huán)境下，需要權限操作才能進入柜體，完成相關操作。室外機柜建立在無線通信基站，或有線網(wǎng)絡工作基站，能夠向戶外群體提供通信環(huán)境。室外柜普遍在公路邊、公園、樓頂、山區(qū)等能夠平地安裝的區(qū)域，相關配套設備的換熱、運行能耗較大。針對室外機柜運行能耗問題，研究人員設計了多種監(jiān)測方法。

李華琴等人[1]提出基于大數(shù)據(jù)監(jiān)管平臺的通信基站室外機柜節(jié)能運行監(jiān)測方法，主要是利用大數(shù)據(jù)監(jiān)管平臺，獲取通信基站相關數(shù)據(jù)，并將室外機柜運行參數(shù)相符率超過80%的數(shù)據(jù)作為準確數(shù)據(jù)，確保室外機柜的監(jiān)測質(zhì)量。劉新偉等人[2]提出基于地理位置信息的通信基站室外機柜節(jié)能運行監(jiān)測方法，主要是利用地理位置信息，開發(fā)通信基站的電磁輻射監(jiān)測系統(tǒng)，簡化人工記錄的流程，僅需要填寫監(jiān)測內(nèi)容，即可開始實時監(jiān)測，從而提高了室外機柜的運行監(jiān)測效率。以上兩種監(jiān)測方法更傾向于監(jiān)測效率，忽視了監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，微小的監(jiān)測誤差，均會導致室外機柜出現(xiàn)嚴重的事故，影響監(jiān)測效果[3]。因此，本文設計了通信基站拼裝式鋁合金室外機柜節(jié)能運行監(jiān)測方法。

1室外機柜運行監(jiān)測

1.1室外機柜節(jié)能運行參數(shù)監(jiān)測

本文在室外機柜中安裝了電能消耗監(jiān)測傳感器，能夠更加客觀、透明地反映室外機柜的節(jié)能情況。將拼裝式鋁合金室外機柜電能消耗監(jiān)測傳感器，布置在機柜內(nèi)部、設備表面、電源入口處等位置，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。通過電流傳感器獲取室外機柜內(nèi)相關設備的電流有效值、瞬時值；通過電壓傳感器獲取電壓的有效值、瞬時值，從而確保室外機柜監(jiān)測準確性[4]。將傳感器采集的數(shù)據(jù)多次獨立測量，得出監(jiān)測參數(shù)的標準差，公式如下。

式（1）中，為監(jiān)測參數(shù)的標準差；為第i次監(jiān)測到的室外機柜運行參數(shù)；為多次監(jiān)測得到的監(jiān)測參數(shù)均值；為監(jiān)測次數(shù)。由此得出監(jiān)測參數(shù)的臨界值，公式如下。

式（2）中，為監(jiān)測參數(shù)的臨界值；為存疑的監(jiān)測參數(shù)。當可疑時，存在且≠0；當可疑時，出現(xiàn)變化[5]。即：

式（3）中，為監(jiān)測參數(shù)的臨界值。當＜時，表示該監(jiān)測參數(shù)準確，從而確保室外機柜節(jié)能運行參數(shù)監(jiān)測的準確性。

1.2室外機柜運行冷熱負荷監(jiān)測

基于布置拼裝式鋁合金室外機柜運行監(jiān)測傳感器，監(jiān)測通信基站室外機柜運行冷熱負荷。通信基站室外機柜的節(jié)能運行監(jiān)測除了監(jiān)測電壓、電流、功率等參數(shù)之外，還要監(jiān)測運行冷熱負荷，才能確保節(jié)能監(jiān)測的準確性。本文將室外機柜的散熱與冷負荷情況考慮在內(nèi)，分析冷熱負荷情況，從而確定室外機柜節(jié)能運行效果。拼裝式鋁合金室外機柜內(nèi)設備熱負荷為

式（4）中，為蓄電池組發(fā)熱量；為開關電源設備發(fā)熱量；為溫控設備發(fā)熱量。當溫控設備開啟時，室外機柜冷負荷表示為

式（5）中，為室外機柜冷負荷；為維護結構的傳熱量。將、值多次監(jiān)測，利用相同的方法求解、、。剔除不準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，保留準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)室外機柜節(jié)能運行的精準監(jiān)測。

2實驗

為了驗證本文設計的方法是否滿足通信基站拼裝式鋁合金室外機柜節(jié)能運行監(jiān)測需求，本文對上述方法進行了實驗分析。最終的實驗結果則以李華琴等人[1]提出的基于大數(shù)據(jù)監(jiān)管平臺的通信基站室外機柜節(jié)能運行監(jiān)測方法、劉新偉等人[2]提出的基于地理位置信息的通信基站室外機柜節(jié)能運行監(jiān)測方法，以及本文設計的通信基站拼裝式鋁合金室外機柜節(jié)能運行監(jiān)測方法進行對比。具體的實驗準備過程以及最終的實驗結果如下所示。

2.1實驗過程

本次實驗以某實際基站為例，基站尺寸為3.75 m×2.80 m×2.90 m。基站使用拼裝式鋁合金室外機柜，內(nèi)包含了通信機柜3臺，溫控設備2臺，一個使用一個備用，蓄電池組24個、開關電源等配套設備，能夠滿足本次實驗需求。

如圖1所示，本次實驗在拼裝式鋁合金室外機柜安裝了蓄電池、溫控設備、開關電源、通信機柜等設備，為通信基站提供換熱容量，確?；緝?nèi)設備正常運行。本文選擇三種型號的拼裝式鋁合金室外機柜，分別為A1、A2、A3。A1的尺寸為1 200 mm×600 mm×2 000 mm，重量為200 kg，能夠承重600 kg。A2的尺寸為1 000 mm×600 mm×2 200 mm，重量為180 kg，能夠承重650 kg。A3的尺寸為800 mm×47 mm×1 600 mm，重量為150 kg，能夠承重450 kg。并將上述型號的室外機柜電壓、電流、功率、能耗參數(shù)進行監(jiān)測，獲取室外機柜節(jié)能效果。

2.2實驗結果

在上述實驗條件下，本文選取多個型號室外機柜，監(jiān)測其節(jié)能運行情況。在其他條件均已知的情況下，對比李華琴等人[1]提出的基于大數(shù)據(jù)監(jiān)管平臺的通信基站室外機柜節(jié)能運行監(jiān)測方法的監(jiān)測結果、劉新偉等人[2]提出的基于地理位置信息的通信基站室外機柜節(jié)能運行監(jiān)測方法的監(jiān)測結果，以及本文設計的通信基站拼裝式鋁合金室外機柜節(jié)能運行監(jiān)測方法的監(jiān)測結果。實驗中：A1型號的拼裝式鋁合金室外機柜，實際電壓值為200 V，實際電流值為5 A，實際功率值為1 000 W，實際能耗為5 kWh/d；A2型號的拼裝式鋁合金室外機柜，實際電壓值為220 V，實際電流值為8 A，實際功率值為1 200 W，實際能耗為8 kWh/d;A3型號的拼裝式鋁合金室外機柜，實際電壓值為240 V，實際電流值為10 A，實際功率值為1 500 W，實際能耗為10 kWh/d。選取三種普通室外機柜，其能耗值分別為10kWh/d、15 kWh/d、20 kWh/d，由此計算能耗比，（10-5）/10=50%；（15-8）/15=46.7%；（20-10）/20=50%。在其他條件均一致的情況下，使用李華琴等人[1]提出的基于大數(shù)據(jù)監(jiān)管平臺的通信基站室外機柜節(jié)能運行監(jiān)測方法后，電壓、電流、功率、能耗等監(jiān)測參數(shù)，與實際值之間存在較大差異，能耗比與實際值之間存在±10%以內(nèi)的誤差。由此可見，該方法的監(jiān)測效果不佳，不利于室外機柜的節(jié)能運行；使用劉新偉等人[2]提出的基于地理位置信息的通信基站室外機柜節(jié)能運行監(jiān)測方法后，電壓、電流、功率、能耗等監(jiān)測參數(shù)，與實際值之間存在±5以內(nèi)的誤差，能耗比的監(jiān)測誤差相較于李華琴等人[1]的監(jiān)測方法有所降低。

由此可見，該方法的監(jiān)測性能優(yōu)于李華琴等人[1]的監(jiān)測方法，但是監(jiān)測值與實際值之間的誤差仍然較大，亟須進一步優(yōu)化。而使用本文設計的通信基站拼裝式鋁合金室外機柜節(jié)能運行監(jiān)測方法后，電壓、電流、功率、能耗等監(jiān)測參數(shù)，與實際值之間僅存在±0.01的誤差，大部分監(jiān)測值與實際值保持了高度的一致。由此可見，使用本文設計的方法能夠監(jiān)測室外機柜的節(jié)能運行情況，為通信基站的節(jié)能運行提供保障。

3結語

通信基站室外機柜往往采用鋼材制造，重量大、熱傳導性能差，導致能耗居高不下。鋁合金因其優(yōu)良的導熱性、輕質(zhì)高強等特點，逐漸在通信基站室外機柜制造中得到應用。本文主要針對拼裝式鋁合金室外機柜的運行情況，設計了通信基站拼裝式鋁合金室外機柜節(jié)能運行監(jiān)測方法。從傳感器布置、冷熱負荷監(jiān)測兩個方面，監(jiān)測基站的運行參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)并解決室外機柜的運行問題，為通信基站的穩(wěn)定運行提供保障。

參考文獻

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