唐 開

（重慶信科設計有限公司，重慶 401121）

0 引 言

通信網(wǎng)開關電源系統(tǒng)作為通信電源系統(tǒng)核心的組成部分，然需要確保其能夠體現(xiàn)理想的運行效果，做好日常維護和管理工作，全面分析較常見的各類問題和故障，盡量避免可能形成的較大威脅[1]。結合這種通信網(wǎng)開關電源系統(tǒng)的運行，當前高頻開關電源系統(tǒng)雖然表現(xiàn)出了較強的智能化效果，但是也存在著一些明顯問題，需要采取較為合理的措施不斷優(yōu)化完善。

當前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的控制邏輯主要通過控制端完成?？刂贫硕嗖捎梅植际奖O(jiān)控系統(tǒng)，每一個分布式節(jié)點都獨立負責當前站點的數(shù)據(jù)監(jiān)控。每個分布式節(jié)點只需要采集當前站點的溫度、濕度等機房的空調(diào)狀況、氣壓情況等系統(tǒng)參數(shù)，即可將獲取的系統(tǒng)參數(shù)傳輸?shù)娇刂贫?。控制端根?jù)各個分布式節(jié)點的運作情況進行人工、半人工或者自動化管理。這種通過集中式方式進行電源監(jiān)控的機制，能夠快速有效地檢測各個站點的系統(tǒng)運行情況，并針對具體站點的不同狀況快速響應，保障電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和通信設備的正常運行[2]。本文主要介紹電源視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成部分，并運用4G移動通信技術構建一套完整的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

1 4G通信組網(wǎng)算法設計

4G網(wǎng)絡能夠實現(xiàn)高清圖像的快速傳輸，具有超過2 Mb/s的非對稱數(shù)據(jù)傳輸能力，對全速移動用戶提供150 Mb/s的高質量影像服務，并首次實現(xiàn)了三維圖像的高質量傳輸。4G能夠連接來自不同終端、不同頻帶和不同無線平臺的網(wǎng)絡，提供無線服務的同時，能在任何時刻任何地點快速接入互聯(lián)網(wǎng)。作為支撐多功能集成移動通信的先驅技術，在實現(xiàn)寬帶接入IP系統(tǒng)的同時，4G提供定時定位、數(shù)據(jù)采集和遠程控制等綜合功能，是囊括了正交頻分復用（OFDM）技術、軟件無線電（SDR）技術、智能天線技術（SA）、多輸入多輸出（MIMO）技術、基于IP的核心網(wǎng)為一體的綜合通信技術。

監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信層采用4G作為通信載體。數(shù)據(jù)通信層作為連接上層控制層和底層數(shù)據(jù)采集層的中間層，一方面需要均衡整體系統(tǒng)的通信負載，另一方面需要實時監(jiān)測異常情況。因此，本文設計了一種高效的4G通信組網(wǎng)算法。根據(jù)地理位置將通信層劃分為多個通信簇。通信簇由多個通信節(jié)點構成，通信節(jié)點直接與底層的數(shù)據(jù)采集節(jié)點連接。每個通信簇選擇一個通信主體，選取原則以最小通信距離為依據(jù)。

算法流程：

（1）對節(jié)點n1(1≤i≤M)，計算通信距離存入集合；

（2）對集合中所有通信距離排序，選取t=min{di}，記第i個節(jié)點為通信主體。

通信簇中，通信主體負責與應用層和通信簇中其他節(jié)點進行數(shù)據(jù)交互。由于通信簇中只設置一個通信主體，因此增加數(shù)據(jù)緩沖區(qū)負責簇中其他節(jié)點的數(shù)據(jù)緩存。數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的大小設置為：

式中：s為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的大?。沪衪為通信節(jié)點兩次通信的時間間隔；π—b為通信的平均數(shù)據(jù)量大小。數(shù)據(jù)緩沖區(qū)采用先寫入先消費的設計原則，即通信節(jié)點根據(jù)時間序將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，通信主體從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)消費數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)通信層采用分布式設計。根據(jù)地理位置劃分通信簇后，通信簇中通信主體定期與應用層交互節(jié)點的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)狀態(tài)。通信主體會實時匯報異常節(jié)點，以供上層反饋。當通信主體出現(xiàn)異常后，通信簇中節(jié)點會重現(xiàn)選擇新的通信主體?；?G通信的組網(wǎng)算法設計如下。

輸入：應用層App，通信節(jié)點集合=(n1,n2,…,ns)，底層數(shù)據(jù)采集層Z；

輸出：通信簇Cj選取的通信主體ni。

算法流程：

（1）根據(jù)地理位置劃分多個通信簇Cj(1≤j≤k)，j為地理位置數(shù)目；在Cj中，根據(jù)上述通信主體選取算法，選擇通信主體ni；

（2）通信簇Cj中，通信主體ni向應用層App匯報，App存入ni到id的映射紀錄；

（3）通信節(jié)點實時與應用層和通信簇中其他節(jié)點進行數(shù)據(jù)交互，識別通信節(jié)點的交互數(shù)據(jù)為正常數(shù)據(jù)或異常數(shù)據(jù)，異常數(shù)據(jù)則實時上報，正常數(shù)據(jù)則定期上報；

（4）通信簇實時監(jiān)測通信主體狀態(tài)，若異常則重新選擇新主體并向App層匯報，App層更新新主體到id的映射紀錄。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成部分

完整的視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)信號采集層、數(shù)據(jù)通信層和上層應用控制層3個主體部分。數(shù)據(jù)信號采集層主要通過底層傳感器對原始信號進行提??；數(shù)據(jù)通信層作為連接數(shù)據(jù)信號采集層和上層應用控制層的紐帶，主要負責數(shù)據(jù)的傳輸和通信，將底層傳感器采集的信號發(fā)送給控制層，同時將控制層的命令下發(fā)到底層[3]；視頻監(jiān)控系統(tǒng)的底層通過傳感器節(jié)點構建，而傳感器能夠直接獲取環(huán)境的各項參數(shù)。環(huán)境參數(shù)是上層應用控制層的重要命令指標。傳感器環(huán)境參數(shù)底層通信時，絕大多數(shù)采用ZigBee、WiFi等底層組網(wǎng)協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸。相對于上層的GPRS和4G移動通信，底層數(shù)據(jù)通信協(xié)議能夠支撐的傳輸距離有限，主要兼容能耗和傳輸成本等問題。數(shù)據(jù)信號采集層將底層的環(huán)境參數(shù)傳輸給上層控制層進行決策，同時控制層的決策命令通過數(shù)據(jù)通信層返回給底層進行實時處理。因此，從實現(xiàn)的功能上看，一個完整的視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)通常由前端采集、信號傳輸、控制和顯示四部分組成。

2.1 前端采集和傳輸

底層的數(shù)據(jù)采集是整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源。視頻監(jiān)控系統(tǒng)不局限于簡單的視頻圖像，還包括溫度、濕度、氣壓和聲音等多種類型的混合數(shù)據(jù)。配備紅外攝像頭的同時，它還需要配備溫度傳感器、濕度傳感器和氣壓傳感器等。在某些狀態(tài)下，圖像信息無法準確反映環(huán)境信息。前端采集到的圖像信息、溫度氣壓信息、聲音信息等通過數(shù)字信號處理技術轉換為模擬/數(shù)字信息，經(jīng)過編碼器編碼后進行后向傳輸，如圖1所示。數(shù)據(jù)采集器有一定的采集范圍，同時底層組網(wǎng)的ZigBee節(jié)點也有一定的通信范圍?？筛鶕?jù)實際監(jiān)控范圍設置ZigBee節(jié)點數(shù)目。ZigBee節(jié)點采集到數(shù)據(jù)后，采用16位的Huffman編碼進行數(shù)據(jù)壓縮。壓縮后，數(shù)據(jù)與通信節(jié)點進行數(shù)據(jù)交互。

圖1 前端數(shù)據(jù)采集和編碼

2.2 控制顯示單元

控制顯示單元是整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心，所有的控制命令都來自控制單元。控制單元一方面需要對上報的數(shù)字信號解碼分析，另一方面要根據(jù)終端的環(huán)境參數(shù)做出合理反饋。控制端采用C/S框架，網(wǎng)關設計上采用Cortex-A8處理器。Cortex-A8具有較低的功率消耗，相對于ARM其他系列的處理器，Cortex-A8只需要一半的功率就能夠達到高出幾倍的處理效率。Cortex-A8也能夠應用于復雜的處理環(huán)境，ARMCortex-A8、IVA2+、POWERVRSGXGraphicsCore、ImageSig-nalProcessor（ISP）這四個核心部件，都能夠獨立負責一部分功能。將Linux內(nèi)核重新編譯后移植到嵌入式系統(tǒng)中，可在終端通過LED顯示方式進行圖形操作，如圖2所示。

圖2 控制顯示單元

3 通信網(wǎng)開關電源系統(tǒng)管理維護策略

為了更好地保障通信網(wǎng)開關電源系統(tǒng)的有效運行，必須要切實圍繞管理維護工作進行不斷優(yōu)化，促使其能夠體現(xiàn)出較為理想的實用性，降低故障問題發(fā)生幾率?；诖?，通信網(wǎng)開關電源系統(tǒng)管理維護策略應該把握好以下幾點。

3.1 做好清潔保養(yǎng)工作

對于開關電源系統(tǒng)的有效運行，清潔保養(yǎng)工作是比較重要的一環(huán)，需要切實把握好各個時期的及時處理，避免形成較大不良阻礙。在平常清潔保養(yǎng)過程中，需要做好整個系統(tǒng)結構的全面處理。不僅要關注表面清潔，還要對一些關鍵區(qū)域和縫隙進行重點清理，避免形成較多灰塵堆積問題。此外，需要定期進行全方位清潔保養(yǎng)，做到事無巨細，尤其是對于配電銅排接點，更要加強清潔處理。

3.2 做好整流模塊移出和替換處理

在通信網(wǎng)開關電源系統(tǒng)的管理維護過程中，整流模塊的有效移出和替換也是比較重要的一個方面。它需要切實圍繞標準操作流程嚴格把關，保障各個操作能夠遵循規(guī)范程序，避免形成較大的相互干擾和威脅。尤其是在相應開關的操作上，更應該引起足夠重視，避免出現(xiàn)誤操作或者違規(guī)操作，最終提升整流模塊的應用可靠性，避免其對通信網(wǎng)開關電源系統(tǒng)形成威脅干擾。

3.3 整流模塊風扇更換

在開關電源系統(tǒng)的管理維護中，切實圍繞整流模塊風扇進行及時更換同樣必不可少。風扇是較容易出現(xiàn)故障的關鍵點，應該結合相關運行狀態(tài)進行有效替換。在風扇的替換處理中，需要重點圍繞相關流程嚴格把關，避免流程方面出現(xiàn)混亂形成較大的安全隱患。需確保風扇的安裝較為牢固可靠，應該在整體操作過程中嚴格審查控制，減少后續(xù)正常運行的干擾。

4 結 論

由于移動通信事業(yè)的迅猛發(fā)展，移動通信設備不斷更新，規(guī)模越來越大[4]。因此，通信電源系統(tǒng)進行集中監(jiān)控是一項重要而復雜的工作。如何全面、有效地測試通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)，提高其服務質量，是擺在電信系統(tǒng)、通信電源設備和監(jiān)控系統(tǒng)廠商面前的一個重要課題。本文對通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)測試軟件的大體框架和基本功能進行了描述，希望能夠推進該系統(tǒng)的進一步研究。