覆盖延伸集中监控供电系统

摘要

本发明公开了一种覆盖延伸集中监控供电系统，它在BTS和覆盖延伸系统之间设有至少一台监控供电主机、多台与监控供电主机相连的监控供电从机以及与监控供电从机相连的信号检测器，监控供电主机输出的直流电通过RF电缆传送到监控供电从机，由监控供电从机对干线放大器供电，以实现对覆盖延伸系统的集中供电，监控供电主机输出的监控控制信号传送到监控供电从机，监控供电从机将告警信息传送到监控供电主机，以实现对覆盖延伸系统的集中监控。采用本发明可有效克服系统内BTS和若干台干线放大器呈分散状态的不足，通过这套系统可对若干台干线放大器进行集中监控，以及对覆盖延伸系统内的若干台干线放大器进行集中供电。

说明书

技术领域

本发明涉及覆盖延伸系统的集中监控和集中供电技术，具体地说，涉及到一种可对覆盖延伸系统中的有源设备(如干线放大器)和覆盖链路进行集中监控，以及对覆盖延伸系统中的有源设备进行集中供电的系统。

背景技术

随着城市高楼大厦数量不断的增加，大厦内覆盖延伸系统在规模、数量上也不断的增加。目前在大厦的覆盖延伸系统建设中，BTS和系统内有源设备如干线放大器呈分散状态。图23所示为覆盖延伸系统的结构示意图，它包括放置在大厦某楼层机房内的BTS，以及放置在不同楼层弱电井内的干线放大器1、干线放大器N。该覆盖延伸系统在监控、供电方式方面存在如下技术缺陷：

1、系统内各台干线放大器采用单点市电供电、单点监控的方案，这种方案的缺点是如果某楼层市电发生故障，将引起该层干线放大器停止工作而使该干线放大器的覆盖延伸系统停止工作，且无法告警等问题；

2、单台干线放大器用1个号码，存在浪费大量的号码资源；

3、目前监控系统如果不升级将难以接入新协议的网管系统；

4、对原无监控模块的干线放大器，无法实现对其的监控；

5、目前采用的短信平台的模式并不安全、可靠，容易堵塞、丢包。

发明内容

本发明的目的在于提供一种覆盖延伸集中监控供电系统，利用这种系统，可以克服系统内BTS和若干台干线放大器呈分散状态的不足，通过这套系统可对若干台干线放大器进行集中监控，以及对覆盖延伸系统内的若干台干线放大器进行集中供电。若发生故障，还能够准确及时的实现双向通讯并上报告警信息。

为此，本发明设计了如下一种覆盖延伸集中监控供电系统：在BTS和覆盖延伸系统之间设有至少一台监控供电主机、多台与监控供电主机相连的监控供电从机以及与监控供电从机相连的信号检测器；所述监控供电主机与BTS相连，监控供电从机与干线放大器相连，信号检测器分别与干线放大器和覆盖延伸系统相连；所述监控供电主机从BTS机房取电后输出直流电，通过RF电缆传送到监控供电从机，由监控供电从机对干线放大器供电，以实现对覆盖延伸系统的集中供电；监控供电主机输出监控控制信号，通过RF电缆传送到监控供电从机，监控供电从机将告警信息通过RF电缆传送到监控供电主机，监控供电主机收到监控供电从机发送的告警信息数据后经处理后上报监控中心平台，以实现对覆盖延伸系统的集中监控。

所述监控供电主机包括供电模块、数传模块、CPU控制单元、前向T型接头、开关量模块，D/A模块，所述数传模块用于实现监控供电主机与监控供电从机的双向通信，前向T型接头用于将监控控制信号、直流电及BTS射频口的输出信号合路输出，开关量模块输出开关量模拟数据，并通过数据线连接到BTS的PIX口。所述数传模块为FSK数传模块。

所述监控供电从机包括供电模块、数传模块、CPU控制单元、反向T型接头、告警信号采集模块、A/D模块，所述反向T型接头用于将监控控制信号、直流电及BTS射频口的输出信号分路输出。所述数传模块为FSK数传模块。

所述监控供电主机与监控供电从机还包括电源保护模块，用于实现在系统短路或断路时终止供电。

本发明的覆盖延伸集中监控供电系统实现了集中监控和集中供电两大功能。下面，将从集中监控和集中供电两方面对本发明进行说明。

1、集中监控

在按照本发明提供的集中监控系统中，所述信号检测器采集干线放大器的输出电平、驻波等模拟信号，所述监控供电从机通过信号检测器采集的输出电平、驻波等模拟信号，根据模拟信号电平高低与监控供电从机内的门限值进行对比后作出是否向监控供电主机发送告警信号。如果产生告警信息，所述监控供电从机向所述监控供电主机发送告警信息，所述监控供电主机收到监控供电从机发送的告警信息数据后经处理后上报监控中心平台。所述监控供电主机定时轮询各台监控供电从机的工作情况，如果轮询某一台监控供电从机不成功，则发送告警信息至监控中心平台。

2、集中供电

监控供电主机从BTS机房内获取DC 48V或AC 220V电源，通过监控供电主机的供电模块输出DC 48V，经RF电缆将DC 48V电源输送到各台监控供电从机后，再通过监控供电从机将DC 48V电源转换成干线放大器要求的电压，这样就完成了集中供电。监控供电主机还对电流进行检测，对可能发生的短路、断路会及时自动的作出相应处理：如果在RF电缆中发生短路，监控供电主机会立刻切断DC48V电源输出，保证整个系统的安全，并且发告警信息到监控中心平台；如果在RF电缆中发生断路，监控供电主机检测不到任何电流，也会立刻发告警信息到监控中心平台。所述监控供电从机给各台干线放大器供电并实时检测干线放大器的工作情况。如果干线放大器的电源发生短路，监控供电从机会立刻切断对干线放大器的供电，并且生成告警消息并发送到监控供电主机。所述监控供电主机和监控供电从机的CPU控制单元通过供电模块上的继电器来控制系统内各台干线放大器的供电或者断电。

所述监控供电从机发送的告警信息包括干线放大器欠功率告警、干线放大器过功率告警、覆盖延伸系统驻波告警。所述监控供电主机发送的告警信息包括干线放大器欠功率告警、干线放大器过功率告警、覆盖延伸系统驻波告警、通信链路断告警、监控供电主机断电告警。

在按照本发明提供的覆盖延伸集中监控供电系统中，所述的监控供电主机对监控供电从机的供电、监控是分散的、独立的，也即对系统内的任何一台监控供电从机的操作，不会对系统内其他监控供电从机产生影响。在开机启动供电时，监控供电主机控制监控供电从机将按照顺序启动，不是同时启动。

本发明的覆盖延伸集中监控供电系统通过覆盖延伸系统的RF电缆实现对各台干线放大器的集中供电和集中监控。系统安装过程如下：首先，在BTS机房内安装监控供电主机，监控供电主机的RF输入端连接BTS RF射频输出口，监控供电主机的RF输出端连接RF电缆，监控供电主机的电源线连接到BTS机房的供电系统，监控供电主机的开关量输出口通过串口线连接到BTS PIX口。其次，在各台干线放大器位置处安装监控供电从机，监控供电从机的RF输入端连接干线放大器前端的RF电缆，监控供电从机的RF输出端连接干线放大器的RF输入端，根据干线放大器的电源要求连接监控供电从机的电源输出口，监控供电从机的通信口通过信号采集线与信号检测器的耦合端连接。再其次，在干线放大器输出端安装信号检测器，信号检测器的输入端与干线放大器的RF输出端连接，信号检测器的输出端与覆盖延伸系统连接，信号检测器的耦合端通过信号采集线与监控供电从机的通信口连接。

采用本发明的覆盖延伸集中监控供电系统，其有益效果是：可有效解决目前覆盖延伸系统内各台干线放大器单点市电、单点监控的问题，提高了覆盖延伸系统的工作稳定性、及时性；可有效解决号码资源的浪费问题；可有效解决原无监控模块的干线放大器无法实现对其监控的问题；可有效解决短信平台模式的不安全性，实现了对系统内各个干线放大器的集中监控和集中供电，既提高了覆盖延伸系统供电的稳定性和安全性，又提高了覆盖延伸系统监控的及时性、稳定性。由于本发明对覆盖延伸系统的安装不会产生任何影响，所以本发明对原有覆盖延伸系统的改造以及新建设的覆盖延伸系统都适用。

附图说明

下面，结合附图和具体实施例，进一步说明本发明。图1是本发明覆盖延伸集中监控供电系统的基本结构示意图；图2示出本发明系统中监控供电主机的逻辑结构图；图3示出本发明系统中监控供电从机的逻辑结构图；图4-11是本发明系统中监控供电主机八大部分的电路原理示意图；图12-20是本发明系统中监控供电从机九大部分的电路原理示意图；图21是本发明系统中监控供电主机的工作流程示意图；图22是本发明系统中监控供电从机的工作流程示意图；图23是现有的一种覆盖延伸系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，在应用本发明的一个实施例中，监控供电从机102与被监控供电设备干线放大器103相连，监控供电从机102通过电源线向被监控供电设备干线放大器103提供48V直流电或220V交流电，用于被监控供电设备干线放大器103的设备用电，监控供电从机102通过馈线向被监控供电设备干线放大器提供BTS射频输出口输出的信号，同时监控供电从机与信号检测器104相连，信号检测器104采集被监控供电设备干放的告警信息后，通过信号采集线传送给监控供电从机102。监控供电主机101与监控供电从机102通过馈线相连，馈线中传送48V直流电、BTS射频输出口输出的信号和FSK调制信号，48V直流电由监控供电主机101产生并通过馈线向监控供电从机102传送，告警信息经监控供电从机102调制成FSK信号输出，通过馈线传送到监控供电主机101，同时监控供电主机101产生FSK调制信号通过馈线发出检测和控制指令。监控供电主机101还与BTS105相连，其中馈线是用于耦合BTS射频输出口输出的信号，串口线用于监控供电主机101向BTS105传送告警信息，告警信息通过BTS105外部环境告警接口向BSC106和OMCR监控中心107传送，监控终端108再通过以太网读取OMCR监控中心107的数据后，获取被监控供电设备干放的告警信息。

图2示出了本发明一个实施例系统中监控供电主机的逻辑结构图。所述监控供电主机包括通过电源线跟机房的系统电源连接供电模块201，与所述供电模块201连接的电源保护模块202、CPU控制单元203和前向T型接头204，所述电源保护模块202连接所述的CPU控制单元203，与所述CPU控制单元203连接的数传模块205和D/A模块206，与所述的D/A模块206连接的开关量模块207，所述的前向T型接头204与数传模块205连接。供电模块201通过电源线跟机房的系统电源连接，前向T型接头204通过RF电缆与BTS105连接，前向T型接头204通过RF电缆与监控供电从机102连接，开关量模块207通过37针串口线与BTS105连接。其中，前向T型接头204获取BTS105的GSM信号、供电模块201的DC48V直流电、数传模块205的315M FSK信号合路后通过RF电缆输送到监控供电从机102，CPU控制单元203通过连接电源保护模块202控制供电模块201DC 48V直流电的输出，CPU控制单元203通过数传模块205发送控制数据信息和查询信息到监控供电从机102，CPU控制单元203接收监控供电从机102的告警信息或者检测到监控供电从机102、供电模块201故障，处理后经过D/A模块206控制开关量模块207，开关量模块207通过37针串口线传送开关量到BTS105的PIX口，实现告警的上传。

图3示出了本发明一个实施例系统中监控供电从机的逻辑结构图。所述监控供电从机包括供电模块301，与所述供电模块301连接的电源保护模块302、CPU控制单元303和反向T型接头304，所述电源保护模块302连接的所述的CPU控制单元303，与所述CPU控制单元303连接的数传模块305和A/D模块306，与所述的A/D模块306连接的信号采集口307，所述的反向T型接头304与数传模块305连接。所述反向T型接头304通过RF电缆与所述监控供电主机101连接，所述反向T型接头304通过RF电缆与所述干线放大器103连接，所述供电模块301通过电源线与所述干线放大器103连接，所述信号检测器104通过RF电缆与所述干线放大器103连接，所述信号检测器104通过RF电缆和覆盖延伸系统连接，所述信号检测器104通过信号采集线和所述信号采集口307连接。其中，反向T型接头304将RF电缆上的DC48V直流电、315M FSK信号和GSM信号分路，供电模块301获取DC48V直流电，数传模块305获取315M FSK信号，干线放大器获取GSM信号，CPU控制单元303通过连接电源保护模块302控制供电模块301对干线放大器供电，CPU控制单元303通过数传模块305接收监控供电主机101发送的控制数据信息和查询信息，经过处理后反馈给监控供电主机101，信号采集口307采集信号检测器104的数据经A/D模块转换后传送到CPU控制单元303，CPU控制单元303对得到的数据经过处理后判断是否发送告警信息并经数传模块305转换成315M FSK信号到监控供电主机101，实现了对干线放大器的远程供电和告警信息的上传。

图4示出了本发明一个实施例系统中监控供电主机第一部分(电源控制模块)电路原理图的情况，如图所示：电源控制模块向主控系统各模块提供12V、5V、3.3V、1.8V工作电压；CON1(2线)电源接口；U1(HG10-48S12)是12V(VDD12)电源模块；U2(LM2576TADJ)是5V(VCC50)电源模块；U3(AMS1117-3.3)是3.3V(VCC33)电源模块；U4(AMS1117-1.8)是1.8V(VCC18)电源模块；D1是5V保护二极管；D2是3.3V电源指示发光二极管。

图5示出了本发明一个实施例系统中监控供电主机第二部分(控制模块)电路原理图的情况，如图所示：U5(AT91SAM7S256)是主控单元；JUMP1(2线)是U5 JTAG模式选择跳线；JUMP2(2线)是U5 TEST模式选择跳线；JUMP3(2线)是U5 ERASE模式选择跳线；BTN1(按钮)是U5复位输入；X1(18.432MHz)是U5工作时钟输入，与C11、C12组成时钟电路；R4、C13、C14组成U5PLL RC电路；C15、C16、C17、C18是U5工作电压(3.3V)滤波电容；C19、C20、C21、C22、C23、C24是U5工作电压(1.8V)滤波电容。

图6示出了本发明一个实施例系统中监控供电主机第三部分(串行通信模块)电路原理图的情况，如图所示：U6(SP3243EEA)是串行通信电平转换单元；C26、C27是电压耦合电容；C28、C29是5V输出电平整流电容。

图7示出了本发明一个实施例系统中监控供电主机第四部分(串并变换模块)电路原理图的情况，如图所示：U7、U8、U9、U10、U11、U12(74HC595D)组成3路16位串并变换电路；C29、C30、C31、C32、C33、C34分别是U7、U8、U9、U10、U11、U12工作电源的滤波电容。

图8示出了本发明一个实施例系统中监控供电主机第五部分(运算放大模块)电路原理图的情况，如图所示：U16(LM358)组成2路放大电路；Q1(NPN)、Q2(PNP)、R25(10K)、R26(2.2K)组成放大电路；Q3(NPN)、Q4(PNP)、R27(10K)、R28(2.2K)组成放大电路。

图9示出了本发明一个实施例系统中监控供电主机第六部分(通道选择模块)电路原理图的情况，如图所示：U17、U18(CD4067BMG4)组成8路模拟链路选择电路；C46分别是U18工作电源滤波电容。

图10示出了本发明一个实施例系统中监控供电主机第七部分(315MHzFSK收发系统)电路原理图的情况，如图所示：U1(ATMEGA48V)是本子系统中收发控制单元；U2(CC1000)是本子系统中315MHz超高频信号收发单元；J1(射频头接口)与Master系统收发单元接口；J2(10线)是U1控制单元工作选择跳线；J3(9线)是Slave系统主控子系统的控制接口；其中U1(ATMEGA48V)通过三线串行数据接口(CC_PALE、CC_PDATA、CC_PCLK)与U2(CC1000)进行编程通信。本子系统与主控系统通过异步串行通信方式(UART)进行数据交换。

图¨示出了本发明一个实施例系统中监控供电主机第八部分(开关量模块)电路原理图的情况，如图所示：J2(20线)、J3(DB-9)提供16路数据和电源输入；J1(DB-37)提供16路信号输出；J4(3线)、J5(4线)、J6(4线)和J7(4线)对4路继电器输出进行跳线选择；R101(2.2K)、R201(5.1K)、Q1(NPN三极管)对X1(第一路输入)进行放大处理，通过K1(继电器)输出(A1和B1)，D1(二极管)对Q1放大信号进行过压保护。以此类推……R116(2.2K)、R216(5.1K)、Q16(NPN)对X16(第十六路输入)进行放大处理，通过K16(继电器)输出(A16和B16)，D16(二极管)对Q16放大信号进行过压保护。

图12示出了本发明一个实施例系统中监控供电从机第一部分(电源控制模块)电路原理图的情况，如图所示：电源控制模块向CPU控制单元提供12V、5V、3.3V、1.8V工作电压；CON1(2线)为电源接口；U1(HG10-48S12)是12V(VDD12)电源模块；U2(LM2576TADJ)是5V(VCC50)电源模块；U3(AMS1117-3.3)是3.3V(VCC33)电源模块；U4(AMS1117-1.8)是1.8V(VCC18)电源模块；D1是5V保护二极管；D2是3.3V电源指示发光二极管。

图13示出了本发明一个实施例系统中监控供电从机第二部分(CPU控制单元)电路原理图的情况，如图所示：U5(AT91SAM7S256)是主控单元；JUMP1(2线)是U5JTAG模式选择跳线；JUMP2(2线)是U5TEST模式选择跳线；JUMP3(2线)是U5ERASE模式选择跳线；BTN1(按钮)是U5复位输入；X1(18.432MHz)是U5工作时钟输入，与C11、C12组成时钟电路；R4、C13、C14组成U5PLL RC电路；C15、C16、C17、C18是U5工作电压(3.3V)滤波电容；C19、C20、C21、C22、C23、C24是U5工作电压(1.8V)滤波电容。

图14示出了本发明一个实施例系统中监控供电从机第三部分(串行通信模块)电路原理图。如图所示：U6(SP3243EEA)是串行通信电平转换单元；C26、C27是电压耦合电容；C28、C29是5V输出电平整流电容。

图15示出了本发明一个实施例系统中监控供电从机第四部分(串并变换通信模块)电路原理图。如图所示：U7、U8、U9、U10、U11、U12(74HC595D)组成3路16位串并变换电路；C29、C30、C31、C32、C33、C34分别是U7、U8、U9、U10、U11、U12工作电源的滤波电容。

图16示出了本发明一个实施例系统中监控供电从机第五部分(数模转换模块)电路原理图的情况，如图所示：U13(TLC5620C)是数模转换芯片；R5(51K)、R6(51K)组成数模转换参考电压电路；C35是U13工作电源滤波电容。

图17示出了本发明一个实施例系统中监控供电从机第六部分(运算放大模块)电路原理图的情况，如图所示：U14、U15、U16(LM358)组成6路放大电路；Q1(NPN)、Q2(PNP)、R25(10K)、R26(2.2K)组成放大电路；Q3(NPN)、Q4(PNP)、R27(10K)、R28(2.2K)组成放大电路。

图18示出了本发明一个实施例系统中监控供电从机第七部分(通道选择模块)电路原理图的情况，如图所示：U17、U18(CD4067BMG4)组成2组8路模拟链路选择电路；C45、C46分别是U17、U18工作电源滤波电容。

图19示出了本发明一个实施例系统中监控供电从机第八部分(315MHzFSK收发系统)电路原理图的情况，如图所示：U1(ATMEGA48V)是本子系统中收发控制单元；U2(CC1000)是本子系统中315MHz超高频信号收发单元；J1(射频头接口)与Master系统收发单元接口；J2(10线)是U1控制单元工作选择跳线；J3(9线)是Slave系统主控子系统的控制接口；其中U1(ATMEGA48V)通过三线串行数据接口(CC_PALE、CC_PDATA、CC_PCLK)与U2(CC1000)进行编程通信。本子系统与主控系统通过异步串行通信方式(UART)进行数据交换。

图20示出了本发明一个实施例系统中监控供电从机第九部分(电源监控模块)电路原理图的情况，如图所示：电源控制系统主要完成对监控供电从机进行供电，并对其工作电流进行监控和保护，向监控供电主机报告工作电流。U1(ACS713)是电流传感器；RL1(MY2N-D212VDC)是直流继电器；F1是保险丝；D1是过压保护二极管；CON1(4线)是外部电源接口；CON2(2线)是监控供电主机电源接口；CON3(4线)是监控供电主机电流监控接口。

图21和图22分别示出了本发明系统中监控供电主机和监控供电从机的工作流程。

如图21所示，在框2101中，监控供电主机的运行状态：

1)监控供电主机的运行状态，框2101采集监控供电从机连接的RF电缆上的电流数据(框2102)，对在框2105中采集到的数据进行分析，如果分析数据后电流正常(框2107)则返回到框2101，进入下一次循环，如果分析后电流过(流框2108)则进行以下两个过程，1、切断电源的输出(框2113)，2、产生开关量数据(框2112)，并且传送开关量告警到BTS(框2116)。这样就完成了监控供电主机对电源的监控和保护。

2)收到监控供电从机的数据(框2103)，则在框2106中分析数据的类型，如果在框2103中收到是监控供电从机的工作状态数据，则返回框2101，如果在框2103中收到是监控供电从机的告警数据(框2109)，则产生开关量告警数据(框2114)并传送开关量告警到BTS(框2117)。这样就完成对监控供电从机告警信息的处理和上传。

3)监控供电主机运行状态框2101定时循环的发送查询从机状态的指令(框2104)，然后设定一个定时器，在规定时间内如果收到监控供电从机返回的工作状态数据，则转到框2103。如果在规定时间内没有收到监控供电从机工作状态数据(框2111)，则产生开关量告警(框2115)并传送开关量告警到BTS(框2118)。

如图22所示监控供电从机的工作流程：

1)监控供电从机的运行状态，框2201采集干线放大器电源的电流数据(框2202)，对在框2205中采集到的数据进行分析，如果分析数据后电流正常(框2208)则返回到框2201，进入下一次循环，如果分析后电流过流(框2209)，则进行以下两个过程，1、切断对干线放大器电源的输出(框2213)，2、产生告警信息并发送告警信息到监控供电主机(框2212)。这样就完成了监控供电从机对电源的监控和保护。

2)收到监控供电主机查询数据(框2203)，则马上发送应答信息给监控供电主机(框2206)，发送应答信息完成后返回至框2201，进入下一次循环。

3)监控供电从机采集干线放大器的输出电平、驻波数据(框2204)。将采集到的数据进行对比分析(框2207)，如果采集数据在设定门限值范围内(框2210)，则返回到框2201，如果采集数据超出设定门限值(框2211)，则生成告警数据并发送告警数据至监控供电主机(框2214)。