通信塔多传感器实时监测管理系统的设计与实现

第11卷第20期2016年10月

中国科技论文

CHINA SCIENCEPAPER

Vol. 11 No. 20

Oct 2016

通信塔多传感器实时监测管理系统的设计与实现

王妍苏，刘晓平，王霄

(北京邮电大学自动化学院，北京100876)

摘要:为提高通信塔监测与诊断的实时性，提出了1种通信塔实时监测系统，设计了上下位机的设备监控管理、通信塔运维管 理和综合服务应用等功能，并根据系统数据传输的实际情况设计了相应的3层数据传输协议、多线程的数据传输与处理方法等。应用实践表明，所提出的系统很好地解决了通信塔监测的实时性问题，为通信塔的维护工作提供了重要参考。

关键词：上下位机；实时监测；多线程；数据传输协议模型

中图分类号:TP27 文献标志码：A 文章编号= 2095- 2783(2016)20- 2273 - 05

Design and implementation of multi sensor real-time monitoring management

system of communication tower

WANG Yansu, LIU Xiaoping, WANG Xiao

(.Automation School ?Beijing University o f Posts and Telecommunications ?Beijing 100876? China) Abstract：In order to improve the real-time performance of tower security monitoring, a tower real-time monitoring system is proposed. Equipment monitoring and management of upper and lower computers, safe operation and maintenance of communication towers, comprehensive service applications and other functions are combined into this system. Corresponding three-tier data transfer protocol, data transmission and multi-threaded processing method are also designed. Practical application shows that this system solves the problem of tower real-time monitoring and provides an important reference for tower mainte­nance work.

Keywords：upper and lower computers；real-time monitoring；multi-threaded；data transfer protocol

在科技不断进步的今天，通信行业发展愈发迅 速，通信塔的总量与日剧增[1]。在通信塔投入使用 的过程中，许多因素都会影响其安全状态，严重的 甚至会导致通信塔倒塌。目前对通信塔的安全监 测主要依靠人工力量，有关部门为此投入了大量的 人力物力，但人工力量无法实现相关数据的实时处 理，且部分通信塔所处的工作环境较为恶劣、地理 环境复杂，给通信塔的监测与检修带来了困难[2]。通信塔的安全监测越来越被人们所重视，因此，通 信塔安全监测的技术与方法的研究具有重要的

音 W[!：]

〇

我国对通信塔的实时监测起步相对国外较晚，近几年开始陆续出现了相关监测产品，但这些产品 还存在一些问题M。例如，大多数产品都具有通信 塔数据采集与实时监测、预警报警功能，有的产品还 具备通信塔自身信息管理的功能，但其通信塔自身 信息管理功能一般只是简单的信息记录存储，缺少 Xt这些信息的进一步分析和使用。另外，有些产品 的运维系统不够完善，未在生产厂家、运维人员与通 信塔之间建立有效的运维机制，无法满足对通信塔 的管理以及对通信塔状态进行全面监测与诊断的要求。鉴于发展的需求，提出了 1种通信塔实时监测 系统，设计了上下位机的设备监控管理、通信塔安全 运维和综合服务应用等功能，并设计了可定制的数 据传输协议模型和多线程的数据传输与处理方法。该系统操作简单，功能完善，可实时在线分析与监 测，减少人力物力的浪费，存储的数据还可为通信塔 的设计与采购提供重要参考。

1系统设计

1.1系统整体架构

通信塔状态实时监测管理系统是1个基于物 联网观念的智能管理与服务系统，针对通信塔及其 配套电信基础设施的建设、安全、运维设计进行实 时监控，以此系统为基础，通过汇总数据和统计分 析，可提供各种应用服务。该系统联合应用多种技 术，主要涉及传感器技术、通信技术、物联网技术等。通信塔等基础设备与传感器、数据采集模块、上下位机 以及现有应用系统之间的交互关系的架构如图1 所示。

收稿日期：2016-01-09

基金项目：北京市科技计划项目（D16110600490000)

第一作者：王妍苏(1989 —），女，硕士研究生，主要研究方向为测控技术与智能系统 通信作者：刘晓平，教授，主要研究方向为震动检测，liuxp@

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中国科技论文第11卷

图2

通信塔状态实时监测管理系统中的数据传输图

在使用整个智能监控系统的过程中，可采用智

能卡为通信塔的采购以及生产等提供强有力的支 持。智能卡是通信塔的“身份证”，其最大的特点就 是标识了每个通信塔。智能卡中存储了通信塔的编 号，编号中对一些重要信息进行了描述。编号的信 息组成为：生产地省级编号十生产地市级编号十 生产企业编号十新塔序列号。根据智能卡的特 点，设计了使用智能卡采购通信塔的验收流程，具体

如图4所示。

在通信塔的使用过程中要定时进行巡检，所安

装的传感器可以采集到故障数据，并在监控中心的 管理系统中生成相应的维修业务。每条维修任务都 与1个通信塔编号对应，维修人员把维修任务直接 放置于手机端，根据编号即可查找到相应的通信塔， 并与智能卡进行核对，只有核对信息没有错误以后， 才会开始维修工作。

通信塔设备监测系统主要由数据采集子系统、

本地基站控制子系统(下位机)、数据传输子系统、中 心控制子系统(上位机)4部分组成。

1) 数据采集子系统的主要功能是及时地采集、

处理以及实现各类设备中的数据的传送，从而更好 地和本地的控制子系统之间实现通信。2) 本地基站控制子系统(下位机)的主要功能是 收集模块中传送出的各类数据，并传输到控制区域，

完成对数据的分析和交互等。

3) 数据传输子系统的主要功能是建设传输通

路，以保证所有的数据可以及时而准确地被传输 出去。

4) 远程监控中心控制子系统(上位机)一般是由 监控管理服务软件、监控微机和数据服务器等共同

组成，主要功能是完成数据管理、故障分析，以及对 通信塔各类设备进行管理和监控等。

按照通信塔的一些特殊要求，在对其监测时要 采用不同的监测方式，如配置不同的传感器，以及 采用不同的数据传输方式和不同的电源提供方式 等。另外，要按照不同地方的环境和气候进行不同

的针对性设计，并对传感器中的数据进行信息融

合，以保证特殊情况下的监测效果和监测本身的有 效性。塔身采集单元到机房处理单元的数据传输 通路的无线传输一般要引入G P R S 方式，在传输较 少的数据时使用，可以定时发送一系列预警、报警

信息等[5] 〇

系统数据的传输流向图和上下位机业务流程图

分别如图2和图3所示。图1

通信塔状态实时监测管理系统框架

-接口层

通信塔状态实时监测管理系统

j L

0A 系统

ERP 系统

其他系统

-接口层

接口服务器

据服务，

中心 1

服务 I

If

31

、

应用服务器

通信服务器

-接口层

馨

有理

统现管系J t

位

机