一种基于FFT频谱分析的油机发电监测终端

摘要

本发明所揭示基于FFT频谱分析的油机发电监测终端，该监测终端用于移动通信基站油机发电状态的监测。监控终端包括输入接口、状态指示灯、RS485接口、以太网接口、油机发电干节点接口、天线接口、通信模块天线、GPS/北斗天线和机壳内部的处理主板。监测终端通过交直流电源输入接口接收交流和直流信号并转换成数字信号，微处理单元内部的软件进行供电状态判决、电压测量、电池充放电状态监测、通信处理，本终端可与后台监控中心配合，使得具备远程监控功能，同时本终端具备干节点，可实现终端直接接入动环监控系统或BTS(BBU)的DI接口。本油机发电监测终端与传统的监测终端相比，具有供电状态判决可靠性高、附加功能丰富、人机交互友好、安装简易、安全稳定等特点。

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种用于移动通信基站油机发电状态的监测，它特别涉及一种基于FFT频谱分析技术的油 机发电监测终端。

【背景技术】

随着我国移动通信网络的飞速发展，通信基站的数量近年来随之成倍增涨，无论在其分布的密度还是 分布的广度上，都有了明显的提升。怎样确保数量庞大的基站正常运行，是摆在各大运营商面前的一个重 大课题。

基站的掉站率是考核运营商的一个重要指标。基站掉站的原因有70％是由于市电停电造成，所以发电 抢险在某些地区几乎成了基站维护的主要工作，看似简单的发电抢险过程，实则包含了很多亟待解决的问 题。

油机发电监测解决油机在发电过程中由于人为做假、手工统计造成发电费用虚高的问题；解决在大面 积停电情况下应急调度的问题。

传统的油机发电监测终端固定安装在油机上，有通过检测油机发电机输出电压方式实现油机发电的判 断，即当检测到油机发电机有电压输出时，判断油机在为基站发电，否则判断油机没有工作；还有通过增 加振动、声音传感器与GPS，通过发电机状态管理与位置管理来提高市电于油机甑别的准确性。这些判断 方式造成油机发电时长容易人为作假、油机盗用、采集器硬件稳定性差故障率高等问题。

【发明内容】

本发明为了解决上述现有问题而提供一种具有发电状态判决可靠性高、人机交互友好、安装简易、安 全稳定、体积小等特点的基于FFT频谱分析技术的油机发电监测终端

本发明的技术方案如下：一种基于FFT频谱分析技术的油机发电监测终端由一路48V直流电源调理整 形电路，三路三相四线交流电源变压整形调理电路，一个由FFT引擎、供电状态判决引擎、电压监测引擎、 电池充放电状态监测引擎、通信处理引擎组成的微处理单元，一个移动通信模块，一个GPS/北斗定位模块， 一个RS485接口，一个以太网接口、一个干节点接口、一个电源管理模块和一个LED状态指示模块组成， 所述的48V直流电源调理整形电路通过两端口接线端子接收48V直流电压，通过分压电路对48V直流电压 分压后得到的电压信号送往AD转换得到数字信号，数字信号通过数据线送往微处理单元。

进一步，所述的三路三相四线交流电源变压整形调理电路，通过四端口接线端子接收三路交流电压， 每一路变压整形调理电路包括一个用于220V降压到4V的交流变压器、一个用于向4V交流信号增加直流 信号的直流偏置耦合电路和一个用于模数转换AD转换电路，得到的数字信号通过数据线送往微处理单元。

进一步，所述的微处理单元为ARM处理器包括一个用于FFT运算的FFT引擎、一个用于频谱分析的供 电状态判决引擎、一个用于测量48V直流电源电压和三相四线交流电源电压的电压测量引擎、一个用于电 池充放电状态判断的监测引擎和一个用于与外部设备进行数据交换的通信处理引擎。微处理单元内部的数 据交换通过ARM处理器内部的RAM存储单元进行交换。

进一步，所述的移动通信模块通过UART接口与微处理单元连接，实现数据的接收和发送，该移动通 信模块通过SMA-K接口、射频电缆与通信模块天线连接实现与外部设备的无线通信。

进一步，所述的GPS/北斗定位模块通过UART接口与微处理单元连接，将定位模块得到的位置数据发 送到微处理单元，该GPS/北斗定位模块通过SMA-K接口、射频电缆与GPS/北斗天线连接，实现GPS/北斗 卫星信号的接收。

进一步，所述的RS485接口通过UART接口与微处理单元连接，RS485接口通过MAX485电平转换芯片 实现RS485接口功能，经电平转换后，通过数据线与DB9母头实现与外部设备的连接。

进一步，所述的以太网接口通过SPI接口与微处理单元连接，太网接口接口将微处理器的数据按照IP 协议打包形成网络数据包，通过数据线与RJ45接头实现与外部设备的IP通信。

进一步，所述的干节点接口与继电器输出端口连接，继电器控制端口通过I/O口微处理单元连接，微 处理单元根据当前供电状态(市电供电或者油机发电)控制继电器的状态，使继电器输出端口处于短路或 者断路状态，外部设备监控该端口实现供电状态的判断。

本发明所述的监测终端油机发电状态监测的步骤如下：

1、三相四线交流电源输入接口和48V直流电源输入接口接收交流电源信号和直流电源信号，并送往 条理整形电路；

2、调理整形电路分别对交流电源信号和直流电源信号进行处理，变换为交流和直流数字信号送往微 处理单元；

3、微处理单元中的FFT引擎对交流数字信号进行FFT变换，获得交流电源信号的频谱并将频谱值送 往供电状态判决引擎；

4、微处理单元中的电压测量引擎根据输入的交流数字信号和直流数字信号的幅度值计算出交流电 源和直流电源的电压值并将此值送往供电状态引擎，同时将直流电源电压值送往电池充放电监测引擎；

5、微处理单元中的供电状态判决引擎根据输入的交流电源信号的频谱和交流、直流电源电压值判断 当前是市电供电、油机发电供电还是停电，并将此状态发送到通信处理引擎；

6、微处理单元中的电池充放电监测引擎根据输入的直流电压值变化趋势判断当前的电池充放电状 态，根据直流电压值变化情况评估电池质量优劣，并将此信息发送到通信处理引擎；

7、微处理单元中的通信处理引擎在获得供电状态、电池充放电状态、直流电压值变化情况、定位模 块的定位结果之后，按照规定的协议将相关信息通过移动通信模块、RS485、干节点或者以太网模块向外 部设备发送，从而实现远程监控。

本发明的有益效果是：

由于本发明所述的油机发电监测终端首次采用基于FFT频谱分析交流电源的频谱特性，根据频谱特性 的差异判断当前的交流电源供电是市电供电还是油机发电供电，通过对直流电源电压的监测具备对移动通 信基站中备用电池充放电状态监测的能力和电池质量评估的能力，从而使得本监测终端同时具有供电状态 判决可靠性高、附加功能丰富、人机交互友好、安装简易、安全稳定、功耗低、体积小等优点。

为了对发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，兹配合附图详细说明如下：

【附图说明】

图1油机发电监测终端左上视角图

图2油机发电监测终端右上视角图

图3油机发电监测终端内视图

图4油机发电监测终端原理框图

图5微处理器内部功能模块框图

图6油机发电监测终端通信天线

图7油机发电监测终端GPS/北斗天线

图8交流电源连接线

图9直流电源连接线

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，一种基于FFT频谱分析得油机发电 监测终端由终端机壳(101)、三相四线交流电源输入接口(102)、48V直流电源输入接口(103)、状态指 示灯(104)、RS485接口(201)、以太网接口(202)、油机发电状态干节点接口(203)、通信模块天线接 口(105)、GPS/北斗天线接口(106)、通信模块天线(401)、GPS/北斗天线(501)、交流电源连接线(601)、 直流电源连接线(701)和机壳内部的处理主板(301)。其特征在于：所述的三相四线交流电源输入接口 (102)和48V直流电源输入接口(103)位于终端机壳(101)左侧面，所述的状态指示灯(104)位于终 端机壳(101)正前面中间偏下位置，所述的RS485接口(201)、油机发电状态干节点接口(203)、和以 太网接口(202)位于终端机壳(101)右侧面，所述通信模块天线接口(105)和GPS/北斗天线接口(106) 位于终端机壳(101)上侧面偏右位置，所述的通信模块天线(401)和GPS/北斗天线(501)通过SMA插 头(403、503)分别连接到通信模块天线接口(105)和GPS/北斗天线接口(106)，所述的交流电源连接 线(601)一端通过连接头(602)连接到三相四线交流电源输入接口(102)，直流电源连接线(701)一 端通过连接头(702)连接到48V直流输入接口(103)，所述的处理主板(301)位于终端机壳(101)内 部，所述的三相四线交流电源输入接口(102)、48V直流电源输入接口(103)、状态指示灯(104)、RS485 接口(201)、以太网接口(202)、油机发电状态干节点接口(203)、通信模块天线接口(105)、GPS/北斗 天线接口(106)均与处理主板(301)连接。

在本发明中，监测终端通过交直流电源输入接口接收交流和直流信号，再通过变压、调理整形和A/D 转换成数字信号，数字信号进入微处理单元后，微处理单元内部的软件进行信号处理、供电状态判决、电 压测量、电池充放电监测、电池质量评估，本终端不仅可以监控油机发电状态，还可以监测移动通信基站 内电池充放电状态、评估电池质量优劣和通过GPS/北斗定位模块管理当前基站的地理位置，内部的通信处 理模块实现移动无线通信网络和以太网或者RS485等有线通信网络的数据传输，在有该通信处理模块后， 使得本终端具备远程监控功能，远程操作人员可以使用后台设备基于干节点、以太网、移动通信网远程对 移动通信基站供电状态、电池充放电状态、电池质量进行监测。同时根据数据监测结果，当出现停电状况 时，及时通知维护人员赶到现场启动油机发电，后台软件自动记录油机发电时长，彻底解决发电不及时和 发电时长统计准确的问题。因此，本监测终端与传统的油机监控终端相比，具有供电状态判决可靠性高、 附加功能丰富、人机交互友好、安装简易、安全稳定、体积小等特点。