移动通信基站机房环境集中监控系统的分析与设计.doc
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1、河南科技学院新科学院2013届本科毕业论文(设计)移动通信基站机房环境集中监控系统的分析与设计 学生姓名:FD 所在院系:电气工程系 所学专业:电子信息工程 导师姓名:MHB 完成时间:2013年5月10日 移动通信基站机房环境集中监控系统的分析与设计摘 要移动通信基站机房的环境集中监控系统己经成为通信站实现无人或少人值守的必不可少的手段,起到了减轻维护人员的工作量、提高维护质量的作用。本文是在这此前提下,根据已有的相关技术和研究设计成果,进行了通信基站机房环境集中监控系统的分析与设计。环境集中监控管理系统指通信电源动力、环境及安防集中监控管理系统,它是一个分布式计算机控制系统,集中并融合了传
2、感器技术、现代计算机技术、通信技术、网络技术、数据库技术和人机系统技术的最新成果而构成的计算机集成系统,能够实现遥测、遥信、遥控和遥调四遥功能,对实现现代化的通信基站机房维护和科学管理有着十分重要的意义。本监控系统面向3G移动通信的基站进行设计,采用三级分层结构。监控单元(SU)、域监控中心(SS)和监控中心(SC)。本文重点进行了域监控中心(SS)的软件总体设计和监控模块(SM)设计以及实时监控、显示、告警处理等部分模块功能的实现。软件设计采用模块化软件设计思想。实现对机房动力设备、空调及门禁的实时监控。本系统是应用AT89C52单片机,采用VISCAL BASIC6.0开发的运行在WIND
3、OWS平台上的监控软件。通过对被监控对象进行数据监测和分析处理实现对基机房环境的集中监控。最后,文章对本设计进行了总结,并对监控系统的未来进行了展望。关键词:集中监控系统,环境子系统,实时监控,报警处理Analysis and design of centralized monitoring systemof communication base stations in mobile environmentAbstractThe environment monitoring system, which has played a role to reduce the workload of th
4、e maintenance staff and improve the quality of maintenance, has been the essential means of realizing unattentioned or fewer people on duty for the mobile communications base stations. In this context, this article try to reseach both the design and realization of the environment monitoring system i
5、n accordance with the relevant technical specifications of the Ministry of Posts and Telecommunications.Environmental monitoring management system is a distributed computer control system. It is a computer integrated system, which achieves the Four-remoting function-telemetry, remoting communication
6、, remoting control and remote adjustment containing sensor technology, modem computer technology, communications technology, network technology and the latest results of human-computer system technologies. It is of important significance for realizing the modern communication power maintainance and
7、scientific management. The monitoring system has been designed for 3G mobile communication base station, using three-tier hierarchy, control unit SU, regional monitoring centers SS and monitoring center SC. This article focuses on the design of SS software and control unit SM, as well as the realiza
8、tion of some of the modules function, such as real-time monitoring, alarm processing.Modular software designs make it possible to achieve real-time monitoring of the environment monitoring system. The system is the application of AT89C52. It uses the monitoring software developed by VISCAL BASIC6.O
9、running in WINDOWS platform. It monitors both the base station power, air-conditioning and the room environment through monitoring and analysing the data of the target. Finally, this article summarizes the design and has a outlook about the future of the monitoring system.Keywords: Centralized monit
10、oring system ; Environment subsystem ; Real-timemonitoring ; Alarm processing目录绪论11 环境集中监控系统的概述11.1 项目的背景和意义11.2 国内外的发展现状11.3 本文研究内容及章节安排22 移动通信基站机房环境集中监控系统总体功能32.1 监控系统的功能结构32.2 监控系统的总体功能42.3 通信架构62.4 设计要求73 SS功能的分析93.1 SS的功能分析93.2 SS的设计要求114 SS的功能实现134.1 SS的集中监控134.2 动力子系统144.2.1 市电供电子系统144.2.2 配电
11、开关子系统144.2.3 智能UPS子系统154.2.4 蓄电池子系统154.2.5 防雷器子系统154.3 环境子系统154.3.1 环境监控硬件子系统164.3.2 环境监控软件子系统194.3.3 环境监控VB界面214.3.4 环境监控系统实现功能224.4 安防子系统244.4.1 门禁子系统244.4.2 消防子系统254.4.3 红外报警子系统254.4.4 闭路电视子系统255 总结与展望25参考文献27致谢29附录31附录48绪论随着移动通信事业的发展,目前各移动通信运营商得到了快速发展,无线网络覆盖日趋完善,各运营商的移动通信基站数目在迅速增加。目前一个中等地区的基站数最可
12、达到800个基站,鉴于基站运营成本控制及基站管理模式,目前移动通信基站全面为无人值守机房,乃至部分大型交换机房也采用无人值守的运行模式,对于大规模的运行基站需要良好的维护与实时发现基站存在问题,实现集中维护与监控。1 环境集中监控系统的概述1.1 项目的背景和意义 移动通信基站机房集中环境监控系统是指移动通信动力、环境、安防等综合监控系统,是一个分布式计算机控制系统,它通过对监控范围内的通信电源系统和系统内的各电源设备、空调设备及机房安防进行遥测、遥信、遥控、遥调,实时监视系统和设备的运行状态,记录和处理相关数据,及时检查故障并适时通知维护人员处理,进行必要的遥控操作,改变或调整设备运行状态,
13、从而实现通信站的少人或无人值守,实现电源、空调及环境的集中监控维护管理,提高通信系统的可靠性和通信设备的安全性。 集中监控系统是一个集计算机网络技术、测控技术、数据库技术、自动控制技术、传感技术于一体的系统,这些技术的飞速发展为移动通信基站机房环境集中监控系统提供了强有力的支持,大量新集成工艺、新技术的应用使环监控系统如虎添翼。通信集中监控系统不但解放了劳动力,提高了移动通信设备维护工作的效率。同时提高了设备运行的稳定性和可靠性、经济性,降低了通信成本。通过监控系统对所采集的大量数据的统计分析,可以使维护人员准确地掌握监控系统的运行状况和质量,有针对性地安排系统维护和设备检修,预防可能出现的故
14、障。1.2 国内外的发展现状 近几年来,移动通信在我国发展十分迅猛,通信网本身随着新工艺和新技术的发展走向更高的层次。同时移动通信机房环境的维护难度和工作量也相应增加。其动力、环境和安防设备是移动通信网络的重要组成部分,良好的机房环境和安全的门禁系统也是移动通信网络正常运行的重要保证,因此必须加强对机房环境的维护管理,以确保移动通信网络运行的安全。 目前国内外许多通信行业厂商推出各种监控系统。如深圳华为通信股份有限公司的PSMS动力设备及环境集中监控系统、ERICSSON公司的Energy Mastert1系统中的电源监控子系统、艾默生网络能源有限公司的PSMS动力设备及环境集中监控系统、万联
15、公司的OMM网络型监控系统等等。各公司都能把各种各样的原始数据采集回来。而真正能够将大量实时信息和报警信息整理成真正的维护参考信息、设备管理信息,则很少做好,即数据分析欠缺,因为这不仅要求设计开发人员精于监控系统,更要精于各种各样监控设备维护经验,并将经验转化成数据库的自动操作,目前还没有完全实现。并且在实际使用时,遥测有误差。 目前,在移动通信网集中监控环境维护管理工作中主要存在几方面的问题:(1)移动通信基站和机房的分布点广泛,采用传统的人工巡检维护模式,无法有效保证对通信设备维护工作质量和时效性。(2)缺乏专业维护人员,水平亟待提高。(3)维护工作效率低,不能适应移动通信网迅速发展的要求
16、。(4)缺乏有效的维护支撑手段。(5)移动通信基站机房的安全不能保证。 为了进一步提升移动通信网动力设备的维护管理水平,改善通信基站机房设备的运行环境,确保通信畅通,将维护人员从简单重复的工作中解放出来,促进维护管理体制向“集中监控、集中维护、集中管理”方向转变,提高企业的核心竞争力,应不断完善移动通信基站机房环境集中监控系统。 经过近些年的发展,移动通信集中监控系统无论是在技术方面、建设规模方面还是在运行维护方面都有了很大的发展。但随着第三代移动(3G)通信网的启用,各种数据业务及多媒体业务的应用日益增多,所用网络覆盖范围不断扩大,网络基站数目也在急剧增加,其特点是基站规模大小不一,设备种类
17、与数量繁多,并以无人值守的基站为主。对于这些基站中的设备管理与维护是一个非常重要的问题。3G系统与第二代移动通信系统相比采用了更前沿的技术,使数据通信的速率有了大幅度的提开,在此速率基础之上的业务应用会日益丰富,同时也对其运行环境提出了更高的要求,对设备的稳定可靠运行要求较高。1.3 本文研究内容及章节安排 本文主要设计一个区域级监控中心(SS)与监控单元(SU)的硬件和软件的实时监控系统。这是在通信基站机房监控单元(SM)的基础上,设计一个与之配套的区域监控中心(SS)软件环境集中监控系统。主要完成区域监控中心(SS)的监控功能设计及部分功能的实现。本文章节安排: 第1章:主要介绍面向3G的
18、移动通信基站机房环境集中监控系统的必要性。环境集中监控系统的构成与现状,本课题研究的背景和意义。 第2章:说明移动通信的基站机房环境监控系统的需求分析,SCSSSU功能I分析及监控系统总体架构,确定系统组网方案,以及对监控系统的设计要求(非功能性的,如可靠性,实时性,安全性等)。 第3章:主要介绍监控系统的总体设计。详细说明区域监控中心(SS)的功能分析,并进行SS监控的系统架构。第4章:完成区域监控中心(SS)的功能实现设计,对该系统的基站监控单元(SU)与站内动力、空调、门禁及监控中心(SS)的人机界面的远程实时监控等系统的数据采集,集中监控等任务的完成。第5章:说明了本系统所完成的工作与
19、展望。2 移动通信基站机房环境集中监控系统总体功能2.1 监控系统的功能结构集中监控管理系统的功能(如图2-1所示)即是对监控范围内分布的各个独立的监控对象进行遥测、遥控、遥信,实时监视系统和设备的运行状态,记录和处理相关数据,及时侦测故障并做必要的遥控操作,及时通知人员处理。按照上级监控系统或网管中心的要求。从而实现通信基站的少人或无人值守,以及电源、空调和安防的集中监控维护管理,提高监控系统的可靠性和通信设的安全性。管理功能配置故障性能安全网管中心运行和维护核心功能数据采集设备控制监控对象图2-1 监控系统的功能结构图 (1)数据采集数据采集是监控系统最基本的功能要求,应及时和准确。对设备
20、的控制是为实现维护要求而立即改变系统运行状态的有效手段,应安全和可靠。 (2)运行和维护运行和维护是基于数据采集和设备控制之上的系统核心功能,完成日常的告警处理、控制操作和规定的数据记录等。 (3)管理功能 配置管理 配置管理提供收集、鉴别、控制来自下层数据和将其提供给上级的一组功能。 故降管理 故障管理提供对监控对象运行情况异常进行检测、报告和校正的一组功能。 性能管理 性能管理提供对监控对象的状态以及网络的有效性评估和报告的一组功能。 安全管理 安全管理提供保证运行中的监控系统安全的一组功能。2.2 监控系统的总体功能监控系统采用逐级汇接的结构,一般有监控中心(SC-Supervision
21、 Center),区域监控中心(SS-Supervision Station)、监控单元(SU-Supervision Unit)和监控模块(SM-Supervision Module)构成。原则上地市级及以上本地网中心设置一个监控中心(SC),根据本地网的具体情况,监控中心(SC)可以下设一个或数个区域监控中心(SS)。区域监控中心(SS)可以下设置一个监控单元(SU)。各通信站可根据监控参量的具体情况,配置一个或数个监控模块(SM)。现在的3G移动基站数量多,地理分布广。由于技术的进步,移动通信基站多为无人值守或少人值守维护的状况,每个基站应作为单独的监控单位(SU),基站内的监控模块(S
22、M )由SU主机集成。因此,移动基站监控系统的体系结构一般呈三级监控架构:1个省监控中心(PSC),若干个区域监控中心(SS),每个监控中心监控若干个基站监控单元(SU),每个监控单元(SU)通过若干个监控模块(SM)对各种监控设备及参数进行直接实时监控。对辖区内的基站监控单元(SU)直接进行监控与维护,同时服从省级监控中心(SC)的监控,这时系统呈三级架构。由于同级之间一般不需要直接通信,整个监控系统的架构为清晰的层次架构(如下图2-2所示)。在这个层次架构中,上下级节点(SS/SC)既有明确的职能划分,又要相互协调,组成数据分布的集散控制系统。(1)移动通信基站监控单元(SU):在这个监控
23、系统的层次结构中位于底层,直接与基站监控模块(SM)连接,负责基站内通信基站机房环境中的电源、空调、安防等系统的数据采集、控制任务的执行。其基本功能有:采集/控制:通过各种技术手段,对机房内设备的运行参数进行集,并执行监控工作站的控制指令。通信管理功能:按一定周期发送运行数据,也可应上级监控中心的要求传送数据。接收区域监控中心(SC/SS)发送来的各种命令,解释执行。能在主信道故障时,自动启用备用信道,待故障排除后,恢复使用主信道。告警判断功能:判断现场告警,实时报告上级监控中心告警信息。系统自检功能:系统可实时监测各监控器件的运行状态。(2)区域监控中心(SS)是整个监控系统架构的关键环节,
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