基于GSM和LPC2138的基站監控模塊的設計

基站動(dòng)力及環(huán)境集中監控系統針對基站電源設備、空調設備和基站的環(huán)境參量等對象，利用軟件技術(shù)和相應的檢測設備、控制設備等實(shí)現對監控對象的數據的采集、傳輸、處理等過(guò)程的管理，將移動(dòng)通信維護管理部門(mén)關(guān)心的問(wèn)題綜合在一起進(jìn)行處理，解決了基站設備維護中的一些實(shí)際問(wèn)題，降低了基站系統的運行成本，提高了移動(dòng)通信系統運行的可靠性及服務(wù)質(zhì)量。而現行系統是將監控對象的數據發(fā)送到地級監控中心后再進(jìn)行綜合處理，如果有告警則由值班員通知相應人員處理。這樣不僅僅增加了監控中心的工作壓力，也延長(cháng)了對警情的反映時(shí)間。為了改善這種情況，我們提高監控模塊的性能，監控模塊在采集數據的同時(shí)處理告警信息。

本文中我們采用LPC2138作為監控模塊的主控芯片，將采集到的報警信號先做處理，把告警信息通過(guò)GSM模塊通知有關(guān)人員，報警處理完畢后，將處理結果發(fā)送至監控中心備案，從而保證了報警的及時(shí)性，縮短了維護時(shí)間，加強了系統的可靠性。

1 硬件設計

1.1 功能描述

監控系統的總體框架。系統由監控模塊、通信前置機和監控中心等部分組成。動(dòng)力設備參量及環(huán)境參量由監控模塊進(jìn)行采集，然后傳至通信前置機匯總，再傳至監控中心。

1.2 監控模塊硬件設計

監控模塊的結構框圖如圖2所示。監控模塊選擇菲利普公司的LPC2138作為MCU。LPC2138微控制器是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真利嵌入式跟蹤的16／32位ARM7TDMI-S CPU，并帶有512kB嵌入的高速Flash存儲器。通過(guò)片內boot裝載程序實(shí)現在系統編程／在應用編程(ISP／IAP)。128位寬度接口／加速器可實(shí)現高達60MHz作頻率，使32位代碼能夠在最大時(shí)鐘速率下運行。對代碼規模有嚴格控制，應用可使用16位Thumb模式將代碼規模降低超過(guò)30％，而性能的損失卻很小。 較小的封裝和很低的功耗使LPC2138特別適用于訪(fǎng)問(wèn)控制和POS機等小型應用中；CP由于內置了寬范圍的串行通信接口和32kB的片內SRAM，它們也非常適合于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉換器、軟件modem、語(yǔ)音識別、低端成像，為這些應用提供大規模的緩沖區和強大的處理功能。多個(gè)串行接口，包括2個(gè)16C550 工業(yè)標準UART、2個(gè)高速I(mǎi)IC總線(xiàn)(400kbit／s)、SPI和具有緩沖作用和數據長(cháng)度可變功能的SSP。多個(gè)32位定時(shí)器、2個(gè)10位8路的ADC、1個(gè)10位DAC、PWM通道、47個(gè)GPIO以及多達9個(gè)邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷使它們特別適用于工業(yè)控制應用系統。

表征各種動(dòng)力設備和環(huán)境參量的傳感器的輸出信號經(jīng)過(guò)預處理輸出一系列的模擬信號和開(kāi)關(guān)信號。模擬量經(jīng)過(guò)LPC2138自帶的A／D轉換口輸入到MCU，開(kāi)關(guān)量通過(guò)I／O口輸入劍MCU，然后MCU進(jìn)行數據處理和告警識別。根據不同的警情，通過(guò)GSM模塊發(fā)送維護短信通知相應的維護人員，信息包括基站識別號、告警類(lèi)型及屬性值、告警時(shí)間等。警情處理結束后，將告警信息和警情處理情況存儲后發(fā)送至監控中心備案。

其中一個(gè)UART端口與GSM通信模塊相連接，一個(gè)端口通過(guò)RS232將調制解調器和通信前置機相連接。MCU帶有512kB嵌入的高速Flash存儲器，用來(lái)存儲系統參數和系統告警記錄，告警記錄包括告警時(shí)間、告警名稱(chēng)和種類(lèi)、告警值、警情的處理情況、告警結束時(shí)間，告警記錄滿(mǎn)時(shí)自動(dòng)覆蓋以前的記錄。告警信號則經(jīng)過(guò)處理后和處理結果一起先保存在Flash存儲器后發(fā)送至通信前置機。為了便于維護人員對監控模塊進(jìn)行現場(chǎng)查詢(xún)及發(fā)置，我們設計了靈活的人機接口，維護人員可以通過(guò)鍵盤(pán)和LCD器件查詢(xún)和設置監控模塊參數。

1.3 空調的控制

監控模塊對空調的控制可有多種方式，由于無(wú)線(xiàn)方式受到的干擾比較大，所以在這里我們采用硬件驅動(dòng)方式由監控模塊控制對空調進(jìn)行輪換?？照{輪換的時(shí)間和溫度告警的上下限可以調節。臨控模塊采集的溫度是基站內部的環(huán)境溫度?？照{可以被監控中心進(jìn)行遠程控制，監控中心的控制信號的優(yōu)先級要高于監控模塊的優(yōu)先級。