崔艳强
山东省邮电工程有限公司250001
摘要：随着移动通信技术的发展，机房、基站的数量与日俱增，其配套的设备逐渐增多，机房的动力设备（市电、配电、油机、UPS、电池组等）、环境设备（空调、新风机、消防等）时刻为机房提供稳定正常的运行环境。一旦机房动环设备出现问题，就会立刻影响到基站设备的运行，对其移动通信业务运行的可靠性造成威胁。所以，对机房进行实时监控、集中监控，实现智能感知、独立运行、数图融合、远程运维，建设一个涵盖动力、环境、视频、安防、消防、能耗管理于一体的整体系统，实现实时监控、事前预警、事中报警、事后取证的安全管理模式，打造一个先进可靠的智能机房很有必要。通过合理设计机房动力环境监控系统，可以做到在提高维护质量的同时，有效地降低维护成本，解决目前电信管理部门所面临的设备运行环境要求高、机房多、人员配备少等问题。
关键词：基站设备；环境监控系统；发展趋势
随着通信事业的迅猛发展，各种数据业务及多媒体业务日益增多，网络覆盖范围不断扩大，基站数目急剧增加，其特点是基站规模大小不一，设备种类与数量不多，并以无人值守的基站为主。稳定的基站设备和优良的基站环境是保障通信网络质量的必要条件。
1.基站设备环境监控系统的发展背景
监控系统具有十分悠久的发展史，从最初的设备运行数据的简单采集、统一显示到利用现代化技术实现遥感数据采集；从对最原始的电源进行改造，到如今利用传感器实现设备的智能化；从最初监控一类主要的电源设备，到可以实现监控所有动力设备和环境；从最开始对数据的归纳和总结，到如今的智能化分析，得出具有指导意义的结论；从最初的监控单局设备到现在实现三级网络结构，完成了从点过渡到面的网络化管理。
电源监控就是第一代基站设备环境监控系统。它的形式和功能都具有简单化的特点，接入方式主要使用的手段是干接点，但是这样会具备很大的缺陷，就是不能对电源设备的运行状况进行整体的反映。但是将电源设备和环境参数的信息进行必要的优化和整合，然后将其一同通过传输设备或者是交换设备，最后在传送到监控系统，可以更加精确的对故障定位，在一定程度上，减轻了维护人员的工作量，但是不能真正地起到提高维护质量的效果。1988年，在广州产生了第二代监控管理体系，该监控体系具有较为全面的现代化技术水平，利用遥感技术可以对设备的运行状态进行模拟和分析，从而更好地判断设备的运行状况。目前，国内外通信行业的厂商推出了各种各样的监控系统，比如国内的艾默生公司生产的PSMS动力设备及环境集中监控系统，中兴的ZXM10动力及环境一体化监控系统等。但是集计算机通信和控制技术于一体的智能型监控系统还没有建成，所以仍然有研究的必要和可能的发展空间。
2.研究基站设备环境监控系统的目的和意义
监控系统是计算机远程监控系统在通信中的应用，其组网方案如图一所示。它从功能上对本地网以及为数众多的基站设备和环境监控量进行遥测、遥信、遥控和遥调，实时监视系统和设备的运行状态，记录和处理相关数据、侦测故障。维护人员可以在监控中心进行远距离监控，实现远端无人值守以及对基站设备、环境的集中监控维护管理。其作用表现在以下方面：①解放劳动力，提高设备维护工作的效率和降低维护成本。②通过对设备环境的实时监视和对运行数据的综合分析处理，科学地进行故障判断，并且根据系统的历史数据，进行故障的预诊断和预告警，从而提高设备的稳定性和可靠性。③可根据设备实际运行情况随时调整运行参数，使设备始终工作在最佳状态，同时从全网角度协调各种设备的运行，提高设备运行的经济性，延长其使用寿命。④通过监控数据的分析与统计，使维护人员能准确地掌握设备的运行状况，有针对性地进行系统维护和设备检修，预防可能出现的故障，提高设备维护管理水平。⑤监控系统的运用，对传统的维护观念和维护模式产生了巨大的影响。对维护人员的管理水平提出了更高的要求，必须建立新的维护体制和维护规程。⑥监控系统的发展促进了自动化领域的发展和革新，传感技术、通信传输技术和智能电源技术都得到了快速的发展，反过来也为监控系统的进一步发展和完善提供了有利条件。
3.通信机房动力环境监控系统应用
3.1总体框架
①通信机房的设置，对于通信机房当中的动力环境监控体系有市级以及网络和各个区县的通信机房以及监控中心，该体系主要就是实现对于所有机房实现监控，同时对所监控的数据及时的传输到总监控中心，以此来对所获取的数据做好分析以及处理和管理。②搭建体系，在市级机关进行搭建相应的动力环境监控系统，并且，在各个通信机房进行监控体系的设置，以此来对其实现智能化连接。③体系构成，动力环境监控体系有三方面的内容，第一，数据的收集系统，例如，相应的传感器和监控设备；第二，通信传输设备，比如，一些转换接口等；第三，市级监控中心的设备，例如，设备的总服务器以及交换器和报警系统等。
3.2监控对象
对于动力环境监控系统的监控对象主要有，第一，不间断电源的蓄电池。通过对各个机房监控单元做好链接，以此来对蓄电池整体的运行情况可以及时地了解，以此可以确保对数据有效的传输到总控台；第二，机房环境温度、湿度等。在通信机房当中进行温度以及湿度传感器的设置，各个机房的监控单元进行合理的链接，同时采用通信系统对其进行传输；第三，门磁设备。每一个机房都有相应的门磁系统的设置，其之间实现合理的链接，同时采用网络信息传输到控制中心；第四，机房烟雾设备，机房内部需要进行烟雾预警设备的设施，若是产生火情，或者出现设备的故障，每一个机房监控系统就会将其信息及时的传输到监控中心，从而对其合理处理，将损失及时的降低。
3.3系统功效
这种系统的主要作用主要就是，第一，对每一个机房采用图形和曲线以及报表的方式对实际运行数据进行掌握，以此来使得管理人员可以及时地对机房相关情况准确的了解；第二，还需要具有历史数据和预警数据的统计功能，这样在产生问题之后管理人员可以对其及时地发现，同时和既往的数据进行对比分析；第三，该体系还需要具有预警以及警示体现，这样就可以使得管理人员对于其所发出的信息及时地了解。
3.4实际应用效果
在某企业当中进行了通信机房环境监控体系的安装和应用，获得了很好的效果，其主要就是从以下相关角度进行了分析：第一，其实际应用在一定意义上将管理效率提升，对于动力环境监控体系的实际应用，对通信机房传统管理中所存在的问题很好地弥补，使得企业可以对通信机房的相关运行情况整体全面地了解，从而可以针对此提出相关的管理对策；第二，相对于通信设备安全性可以提升，对于其安装可以使得设备的实际运行状况及时地反馈到控制中心。第三，对人力成本实现节约，在 一定意义上将通信机房人数不足的情况实现补充，还可以对人员的工作量和工作强度节省，以此来实现人力成本的降低；第四，可以实现对大数据的分析，对其进行合理应用，可以对每个通信机房当中的原始数据进行采集，同时对其实施存储，这对于统计分析工作非常有利，以此来对大数据库进行有效完善。我国动力环境监控系统已日趋成熟，并在很多行业得到应用，能很好地实现网络设备的集中管理，对提高所处应用行业的工作效率有显著成效。
4.基于ZigBee的5G基站环境监控系统设计
移动通信从带宽和速率上正在飞速发展，网络通信距离也越来越大。5G基站是5G网络的核心设备，提供无线覆盖，实现有线通信网络与无线终端之间的无线信号传输。基站的架构、形态直接影响5G网络如何部署。在技术标准中，5G的频段远高于2G、3G和4G网络，5G网络现阶段主要工作在3000～5000MHz频段。频率越高，信号传播过程中的衰减也越大，所以5G网络的基站密度将更高。2020年，中国在基站搭建量用达到约400万，开发商更加注重用户体验和用户便捷性、安全体验的满足。移动应用开发领域也发生了重要变化。根据数据显示，中国小程序等应用使用用户数量预计达到近9亿用户。
随着当前通信技术的迅速发展，通信基站的数量也在明显增长，基站的运行环境将直接影响设备运行的稳定性。而通信基站的分布范围广泛，需要环境监控系统进行自动监控、控制机房环境，但是现阶段只有大型基站的监控设备配备较为完善，许多中小型基站监控设备缺乏，技术水平也较低，多采用人工巡检的方式控制机房环境，不仅效率低，也无法及时发现潜在危险。基站环境监控的内容包括：动力设备参数、机房环境参数、机房安全等。除监控外，系统还需要联动空调设备、摄像头设备与其环境（温度、湿度）进行协调工作，使基站运行在一个相对稳定的环境中。
提出了无线传感网络通信基站环境监测系统的设计方案，在特定区域中建立ZigBee无线网络，通过终端节点采集温度、烟雾和电能监测等数据信息，并将传感器信息由协调器传给上位机。系统选用QtCreator完成PC端上位机的软件开发。在打开该程序界面后，首先要对串口号和波特率进行选择和设置。当设置正确后，程序就可以接收到协调器发送的数据信息。当程序接收完数据包后，就会对其进行解析，然后将解析过后的信息在对话框中一一对应列出。这些信息主要包括仓库的温度、设备控制和节点加入时间等。
当网络出现变化时，界面程序中相应的数值也会跟着变化。界面中有3个按键，分别是打开串口、保存数据和退出程序。其中“打开串口”按键的标号和功能随着鼠标点击可以相应变化。当按键处于“打开串口”状态时，通过点击就能打开串口，建立一个专门接收串口数据的线程；当按键处于“关闭串口”状态时，点击后就会关闭该串口。“保存数据”按键起到将对话框的信息保存的作用。“关闭程序”按键被点击时，线程将被关闭，然后退出程序。
5.基站设备环境监控系统的发展趋势
5.1监控系统向高度智能化方向发展
智能化的监控系统是监控系统的理想化状态，它不仅仅要具备最基本的监控功能，还应该具备对出现的故障进行分析和判断的能力，一旦发生故障时，可以对不同测试点上传的数据进行分析，准确无误地找到发生故障的位置，并提出完善的解决方案，及时地指导维护人员对故障进行处理，并且对问题和解决方案进行备份，避免出现相同故障的可能性；其次还要具备对设备进行定时监测的功能，对设备进行数据的采集，然后有效的分析，在一定程度上，扼杀故障出现的可能性，尽可能的增加监控系统使用的安全性；最后对设备进行一定的规范作用，让设备使用正确的方式在运转，尽可能地减少设备的损耗率，增加设备的使用寿命。这样的高度智能化的监控系统对发展监控技术和实现无人看守都有着跨时代的意义，也是基站设备环境监控系统未来发展的方向。
5.2监控系统向网络化方向发展
通信监控系统所涉及的设备较多，并且技术也相对比较复杂，这样需要投入更多的人力来保证其正常运行，这样会造成一旦出现故障，就会使成本成倍增加的状况出现。所以要对其进行必要的改进。基站监控系统的未来发展趋势是拥有共享的数据库结构和标准的数据接口，使不同系统之间可以进行必要的连接，并对资源实现一定的共享，相互之间也进行学习和比较，使得不同系统都可以更加地完善，这样更加方便数据的统计、分析和管理，避免了时间成本的浪费，也使其具备高效的处理能力，从而达到不同管理系统之间的数据互通，为监控系统统一化提供了保障。
5.3监控系统向现场总线方式发展
目前的监控系统大多为分布式控制系统（DCS)，它仅仅建立在计算机通信协议的基础上，无法延伸到现场智能设备。且DCS多为模数混合系统，满足不了数据通信对全数字化的要求。同时又采用独家封闭式的通信协议，为一些开发商专有，给用户系统集成和应用带来许多问题。现场总线是一种先进的工业控制技术。它在计算机和现场设备之间架起一座通信桥梁，将传统的DCS三层网络结构简化为计算机和现场设备二层网络结构，并将计算机和现场设备都视为网络上的节点。现场总线是全数字化，双向、多点的通信系统，具有开放性、全分布性、可互操作性等许多优点。因此未来的通信动力环境监控系统应定位于现场总线技术。
结 语：
当下的基站监控系统存在一定的问题，已经不符合时代发展的需求，因此必须进行一定的创新改革，向监控智能化的方向转变，也知道这是基站监控系统未来发展的方向。网络技术和通信技术的不断发展与创新，为基站监控系统的完善和发展提供了必要的技术支持，将两者之间有效的融合，形成符合未来社会发展需要的监控系统，本文同时提出了一种基于ZigBee的5G基站环境监控系统设计，希望可以对基站监控系统的发展起到一定的促进作用。
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