基于NB-IOT的基站空调自动控制系统设计.pdf
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1、软件与系统文徐嘉徽 王宣皓 王雪刚基于NB-IOT的基站空调自动控制系统设计基站内部空调为了维持通信设备正常工作,大多数常年处于开启状态,尤其是气温变化较大且湿度较高地区,空调需要人工不定期检查,因此基站空调的耗能问题和偏远地区人工检查问题亟待解决。基于此,本文采用NB-IOT技术设计了空调自动控制系统,实现了空调的实时监控、自动化调节和智能化维护,为解决空调耗能和人工检查问题提供了设计思路。一、引言随着我国移动通信互联网的快速发展,基站数量呈几何级数增长,由于基站的运转和承载量较大,产生的负荷增加,耗电量居高不下,产生了需要建设额外电量备用路线的问题。当前阶段大多数基站依旧采用常年运行和人工
2、检查的管理方式,这不仅使空调寿命缩短能耗增加,使通讯设备故障隐患增大,而且大量耗费人力资源,因此如何解决基站空调高能耗和非自动化问题迫在眉睫。随着物联网技术的快速发展,NB-IOT技术的低功耗、广域网组联为基站空调的自动化、智能化远程控制提供了可能,适用于基站的分散式建设。二、控制系统设计窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)是物联网领域中一个低功耗、低成本、广覆盖、快速度的数据传输技术,适用于空调自动控制系统,系统由两部分组成,一部分为基于NB-IoT的远程自动化监控系统,另一部分为智能化的基站温度控制系统。基站温度控制系统由温湿度数据采集终
3、端,数据处理算法和响应策略,空调功能自动化控制部分组成,负责对基站内部的温湿度情况进行监测和算法响应,为空调的功能切换提供数据支持和实施响应策略;而远程自动化监控系统由数据传输组件、温湿度报警组件、空调远程功能控制组件组成,负责对基站内的空调功能和开关情况进行自适应决策和控制,目的在于节省能源耗费,并减少人工作业,实现基站内空调的无人自动化控制效果。(一)基站温度控制系统基站温度控制系统以节能为目的,以空调自动化控制为方式,以保证通讯设备在基站内的安全稳定运行为前提,基站内部空调一般具备制冷、排风、除湿、待机四种模式。系统配备有温湿度数据采集传感器,可以实时测量基站内部温湿度情况,通过数据处理
4、算法对当前温湿度情况进行判断,并根据提前设定好的响应策略进行空调模式选择,为了防止由于检测误差或测量问题造成空调模式来回切换的现象,对温湿度数值采用kmeans聚类算法,并对突变数据进行再判断,同时增加数值采集间隔,对前后相关数据进行卡尔曼滤波,直到确定温湿度变化属于正常情况时,再进行空调模式的选择和切换。当基站温湿度持续保持在规定范围内时,空调进入待机模式休眠,当温湿度超过阈值时,则唤醒空调进入工作状态,这套控制系统与常年开空调相比,在节省大量能源消耗降低排放的同时,也减少了监查的人力资源浪费。基站温度控制系统将正常温度设置在35以下,相对正常湿度在85%RH以下的区域范围之内,其核心控制策
5、略由基站内温湿度、基站内外温差和空调PID精确控制三部分组成,当温湿度长时间超出阈值范围,且持续性出现报警情况时,远程控制中心则判定基站内部工作异常,将进行人工检查,基站内部温湿度控制流程如下所示:第一步,将基站内部温度采集数值T作为数据处理的第一判定因素,将湿度采集数值RH作为第二判定因素,将室内外温度差T作为第三判定因素,根据判定优先级设置不同的控制决策,并对空调运行功能进行切换和选择,空调控制的四种模式分别为制冷、除湿、排风和待机。待机模式:基站温度控制系统采集基站内部温度湿度在正常数值范围之内,则使空调处于待机模式不工作,59Informatization-Research信息化研究软
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