专利名称：一种节能的环境监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种节能的环境监控系统。
背景技术：
目前在TD-SCDMA、TD LTE、FDD-LTE等基站通信系统中，为了使基站系统能稳定正常的运行，需要进行环境监控，使得机箱和基站室内环境能保持正常的温度和湿度，并能防尘除尘。在现有技术中，为达到上述目的，环境监控系统需要长时间的运行空调和风扇、以及吸尘处理装置等，因此环境监控运行过程的能耗在整个基站系统中占着非常大的比例。在TD-SCDMA、TD-LTE, FDD-LTE等基站通信系统中，由于基站系统通常是无人值守的，基站监控系统的各设备单元均处于常年不断的工作状态。主要是通过环境监控系统中的风扇、空调、除尘防尘等设备的长期运行，来保持机箱内和基站室内的正常温度、湿度等， 并除尘防尘，从而使基站系统能稳定正常的运行。由于环境监控的常年累月的不间断运行， 使得其能耗在整个基站系统运行过程中占着非常大的比例。现阶段，主要有两种技术方案。一种是通过检测并比较基站机房室内外温湿度，来调整空调的温度调节目标值以及风扇的运行速度，或在一定条件下，使空调和风扇停转。或通过启动室内外通风口，实现室内外热交换，从而减少空调和风扇的制冷功耗。其目的均是为了使空调和风扇以较低功率运行，并尝试减少它们的运行时间，从而达到环境监控系统总体运行能耗的减少。另外一种是通过基站室的通风、散热板、防热板等机械建造手段来降低室温，从而减少室内空调及风扇运行的功率和时间，来达到节能的目的。目前，在环境监控上实现绿色基站的主要技术取得了一些成效，但也有很多缺陷， 主要是没有实现充分的节能。
发明内容
本发明提供了一种节能的环境监控系统，该系统相比于现有的方案，能够进一步地实现节能。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的本发明公开了一种节能的环境监控系统，其特征在于，该系统包括控制中心、空调、风扇、室内外温度传感器、室内外湿度传感器和室内外通风单元；控制中心包括拨码开关，该拨码开关设置有四类环境因素码人口分布类型码、室内外热交换通风口使能码、地貌类型码、时区码；控制中心，用于读取拨码开关的四类环境因素码、获取实时日期和时间，根据实时日期和时间以及时区码确定昼夜的起止时间，根据人口分布类型码和昼夜起止时间确定每个M小时周期中的严格监控模式和宽松监控模式的起止时间，根据地貌类型码分别确定严格监控模式和宽松监控模式下的环境因素控制门限范围；用于根据室内外热交换通风口使能码控制室内外通风单元；用于根据环境因素控制门限范围，以及室内外温度传感器和室内外湿度传感器所采集的数据对空调和风扇进行控制；
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室内外温度传感器和室内外湿度传感器分别用于采集室内外的温度和湿度，并提供给控制中心；室内外通风单元，用于在控制中心的控制下实现室内外的通风；空调和风扇，用于在控制中心的控制下对温度和湿度进行调节。由上述可见，本发明这种控制中心读取拨码开关的四类环境因素码、获取实时日期和时间，根据实时日期和时间以及时区码确定昼夜的起止时间，根据人口分布类型码和昼夜起止时间确定每个M小时周期中的严格监控模式和宽松监控模式的起止时间，根据地貌类型码确定严格监控模式和宽松监控模式下的环境因素控制门限范围，根据室内外热交换通风口使能码控制室内外通风单元，根据环境因素控制门限范围，以及室内外温度传感器和室内外湿度传感器所采集的数据对空调和风扇进行控制的技术方案，由于根据四类环境因素码确定了昼夜起始点，以及将每个M小时周期区分成严格监控模式时间段和宽松监控模式时间段，并对环境因素控制门限范围进行了相应的调整，因此相对于现有技术， 更能够节能，实现环保。
图1是本发明实施例中的一种节能的环境监控系统的组成结构示意图；图2是本发明实施例中的控制中心的工作流程图；图3是本发明实施例中的环境监控系统的节能监控流程的示意图；图4是本发明实施例中的天亮时间点执行的室内外热交换处理流程图；图5是本发明实施例中的夜幕时间点执行的室内外热交换处理流程图。
具体实施例方式在本发明的环境监控系统节能技术下，将利用环境差异因素参数对运行状态进行自适应调节监控利用拨码开关设置四类环境因素码，来进行基站具体环境监控差异因素的运行参数设置；引入严格/宽松监控模式概念分别对业务负荷量大和业务负荷量小的时间段，对环境监控要素的上下限控制范围进行区分设定，根据具体环境因素设定合理运行的上下限阈值，以及确定各环境调节单元运行的状态调节条件，从而根据实际环境情况进行节能监控；将基站所处时区和M节气昼夜的时长规律相结合，获得第二天基站所处环境的昼夜起止点，进而估算出严格/宽松监控模式下各自运行的时间起止点；在昼夜起止点， 依据环境湿度、四类要素码中的通风使能码以及室内外温差，进行室内外热交换的控制。本发明的技术方案不仅适用于基站系统，同样也适用于其它的需要在户外安装的工作系统中。为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。图1是本发明实施例中的一种节能的环境监控系统的组成结构示意图。如图1所示，该系统包括控制中心、各类传感器和各环境调节设备，其中各类传感器包括室内外温度传感器、室内外湿度传感器和室内外尘雾传感器，环境调节设备包括空调、风扇、室内外通风单元和除尘设备，此外，该系统还包括远程监控中心。其中
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控制中心，用于读取拨码开关的四类环境因素码、获取实时日期和时间，根据实时日期和时间以及时区码确定昼夜的起止时间，根据人口分布类型码和昼夜起止时间确定每个M小时周期中的严格监控模式和宽松监控模式的起止时间，根据地貌类型码分别确定严格监控模式和宽松监控模式下的环境因素控制门限范围；用于根据室内外热交换通风口使能码控制室内外通风单元；用于根据环境因素控制门限范围，以及室内外温度传感器和室内外湿度传感器所采集的数据对空调和风扇进行控制；室内外温度传感器和室内外湿度传感器分别用于采集室内外的温度和湿度，并提供给控制中心；室内外通风单元，用于在控制中心的控制下实现室内外的通风；空调和风扇，用于在控制中心的控制下对温度和湿度进行调节。此外，室内外尘雾传感器用于采集室内外的沙、尘，并提供给控制中心，由控制中心根据所采集的数据控制除尘设备进行工作。如图1所示控制中心通过各类传感器对室内外温湿度、尘雾等进行检测，根据检测结果和各个环境调节设备单元的运行监控参数，对环境监控系统中的各个环境调节设备进行指令操控，使其运行在相应的状态以保持基站室内的正常温度、湿度，并除去尘雾，从而保障环境适合基站的长期稳定运行。同时，控制中心根据实际检测的环境状态，在必要的时候上报给远端的控制中心，远端控制中心可以根据需要，向基站系统发送相应的指令，实现对各环境调节设备的运行参数及运行状态进行控制。一般来说基站对各个环境调节设备的运行参数的设定主要依据有一是环境调节设备运行参数配置文件(一般情况由远端监控中心予以修改和更新升级)，该文件配置了各环境因素的合理运行上下限阈值，以及各个环境调节单元运行的状态调节条件；二是远端监控中心(RNC)直接在远端下发指令，控制中心根据其指令，设定环境调节设备的运行参数。而在本发明中，对环境调节设备的运行参数，将根据四类环境因素码和实时日期等要素，进行必要的调整，使环境监控系统在保障工作设备(如基站等)的稳定运行环境的同时，实现尽可能多的节能。本发明的主要技术方案体现在1)在控制中心处设置拨码开关(例如在基站机箱的背板设计拨码开关)，拨码开关中包含了四类因素码环境监控系统所处区域人口分布类型，机房室内外热交换通风口使能，具体地貌类型，时区码。这四类因素码反映了环境监控系统所处的具体环境因素，对合理设定节能环境监控系统运行参数具有非常重要的意义，有利于提高基站系统的节能效率。2)结合上述的四类因素码，引入严格/宽松监控模式概念，分别对业务负荷量大和业务负荷量小的时间段，对环境监控要素的上下限控制范围进行区分设定，根据具体环境因素设定合理运行的上下限阈值，以及确定各环境调节设备运行的状态调节条件，从而根据实际环境情况进行节能监控。由于这样的监控参数切实反映了具体地域环境差异，能使环境监控系统在保障系统稳定运行环境，因此监控节能运行流程可自动选择最节能的运行状态和监控流程，有助于绿色节能基站的建设。3)将环境监控系统所处时区和M节气昼夜的时长规律相结合，获得第二天环境监控系统所处环境的昼夜起止点，进而估算出严格/宽松监控模式下各自运行的时间起止
7点。在严格/宽松监控模式下，两种模式的运行原理基本相同，其差异在监控下参数调节控制门限范围大小不一样。在严格监控模式运行时间段内，一般业务负荷较大，因此，其对环境要素要求相对严格；在宽松监控模式运行时间段内，一般业务负荷较小，对环境要素要求相对宽松，因此将其监控运行参数门限范围放宽。严格/宽松监控模式的结合运行，可以在保障机房环境不影响系统业务质量的同时，有效降低环境监控系统的能耗。4)在昼夜起止点，依据环境湿度、四类要素码中的通风使能码以及室内外温差，进行室内外热交换的控制。在昼夜起止点进行热交换，可使机房环境在升温过程的起点获得环境监控范围内的低温调节，在降温过程的起点获得环境监控范围内的升温调节。这种热交换调节方式，可有效利用室内外热平衡，减少空调和风扇的运行时间及功耗。5)在环境监控系统建设时，例如在基站建站时，由于利用了拨码开关，上述四类环境因素码可一次设置到位，发布软件升级版本时，无需考虑各基站由于分布的具体地理位置和环境因素对监控节能监控参数和流程造成的影响。升级后，基站监控系统利用拨码就可根据当站的实际运行环境自动调整节能监控参数。无需像现有技术方案那样，在涉及到节能及环境监控因素条件改变的升级版本时，需逐一根据基站所处具体环境特性修改配置文件，然后升级配置文件；或通过远端控制中心逐一配置各基站的环境运行参数，这既耗时又耗力，需要很大的人力成本。而本发明的监控系统节能升级改造简单，升级流程简单，无需增加大量的开发和维护人力成本，工作流程简单，有利于系统的维护运营。基于上述分析，下面对本发明的方案进行详细介绍。—、拨码开关的设计拨码开关数以二进制码体现，本发明的实施例中，采用10比特(bit)进行拨码设置，各bit位对应的参数设置域如表1所示。
bit位bit9bit8bit7~bit5bit4~bit0
参数域类人口分布类室内外热交换地貌类型时区型说明型通风口使能表 1如表1所示1)用1个比特位表示人口分布类型码，用该1个比特的两个状态分别表示人口密集区域和人口稀疏区域。例如bit9 = 1，表示基站所处位置为办公或居住区，人口密集度较大。bit9 = 0，表示基站所处位置为非办公和非居住区，为人口稀疏区域，通常为郊野外， 夜间时段人口密度通常很少。2)用1个比特位表示室内外热交换通风口使能码，用该比特的两个状态分别表示室内外热交换通风口允许开启和不允许开启。例如= 0，表示机房所处区域不允许开启通风口进行室内外热交换，主要为极度潮湿和风沙较重区域。bU8 = 1，表示在适宜的情况下，机房所处地理环境可开启通风口进行热交换。3)用3个比特位表示地貌类型码，用该3个比特的7个状态分别表示山区、林区、 平原、沙漠、沿海/江/河/湖、高原、雪山。例如bit7 bit5000山区(平均气温较同一经纬度平原地区低，湿度较平原地区同一经纬度高)001林区(平均气温较同一经纬度平原地区低，湿度较平原地区同一经纬度高)010平原(一般气温和湿度比较平和)
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011沙漠(昼夜气温温差大，较干燥，沙尘多)100沿海、沿江、沿河、沿湖(气温较非河、海、湖、江区域低，相对湿度高)101高原(气温较低，干燥)110雪山(气温低，湿度高4)用5个比特位表示时区码，用该5个比特的M个状态分别表示二十四个时区。 例如:bit4 bitO00000零时区00001第一时区11000第二十三时区二、环境监控系统的相关参数设置以及监控调节流程这里仍以基站环境为例进行说明。基站起站时，控制中心读取基站机箱背板的拨码开关装置，获取四类环境因素码， 并对其进行解译，解译出当前基站所处的时区、具体的地貌类型特征、基站所处的人口分布区域类型，通风热交换使能状况等信息。根据这些解译信息，结合GPS或北斗系统等提供的实时日期和时间信息，设定监控系统的监控运行参数。最后环境监控系统监控流程依照运行参数及监控流程进行节能监控运行，以实现环境监控系统的节能运行。环境监控系统的一个周期为M小时(每天的零点零分到第二天的零点零分)。在每个日常监控流程运行周期过程中，都将结合四类环境因素码和具体气温、相对湿度、沙尘等环境要素，自适应的调整监控运行参数及环境要素调节的上下限阈值。具体流程如图2所示。图2是本发明实施例中的控制中心的工作流程图。如图2所示包括一下步骤201 (201')，每当到达环境监控系统的节能运行时间节点则执行步骤202 204的过程，否则执行步骤205。其中，环境监控系统的节能运行时间节点包括(1)基站起站的时刻；( 新一天的零点零分时刻。202，根据实时日期和时间以及时区码确定昼夜的起止时间。203，根据人口分布类型码和昼夜起止时间确定每个M小时周期中的严格监控模式和宽松监控模式的起止时间。204，根据地貌类型码分别确定严格监控模式和宽松监控模式下的环境因素控制门限范围。205，24小时环境节能监控运行流程。图2所示的步骤202中所述的根据实时日期和时间以及时区码确定昼夜的起止时间具体为控制中心保存有基准时区昼夜时间表；所述基准时区昼夜时间表中保存了基准时区在不同节气的昼夜起止时间；控制中心根据时区码计算出本系统所在时区与基准时区之间的时差，然后根据实时日期从所述基准时区昼夜时间表中找出基准时区所对应的节气的昼夜起止时间，根据所述基准时区所对应的节气的昼夜起止时间和所述时差确定本系统所在时区的昼夜起止时间。昼夜起止时间包括天亮时间点和夜幕时间点；下面予以举例说明。这里以北京时间为基准参考，即北京时区(东八区)为基准时区。北京时区的昼夜时间表如表2所示
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权利要求
1.一种节能的环境监控系统，其特征在于，该系统包括控制中心、空调、风扇、室内外温度传感器、室内外湿度传感器和室内外通风单元；控制中心包括拨码开关，该拨码开关设置有四类环境因素码人口分布类型码、室内外热交换通风口使能码、地貌类型码、时区码；控制中心，用于读取拨码开关的四类环境因素码、获取实时日期和时间，根据实时日期和时间以及时区码确定昼夜的起止时间，根据人口分布类型码和昼夜起止时间确定每个M 小时周期中的严格监控模式和宽松监控模式的起止时间，根据地貌类型码分别确定严格监控模式和宽松监控模式下的环境因素控制门限范围；用于根据室内外热交换通风口使能码控制室内外通风单元；用于根据环境因素控制门限范围，以及室内外温度传感器和室内外湿度传感器所采集的数据对空调和风扇进行控制；室内外温度传感器和室内外湿度传感器分别用于采集室内外的温度和湿度，并提供给控制中心；室内外通风单元，用于在控制中心的控制下实现室内外的通风；空调和风扇，用于在控制中心的控制下对温度和湿度进行调节。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述拨码开关包含10个比特位，其中用1个比特位表示人口分布类型码，用该1个比特的两个状态分别表示人口密集区域和人口稀疏区域；用1个比特位表示室内外热交换通风口使能码，用该比特的两个状态分别表示室内外热交换通风口允许开启和不允许开启；用3个比特位表示地貌类型码，用该3个比特的7个状态分别表示山区、林区、平原、 沙漠、沿海/江/河/湖、高原、雪山；用5个比特位表示时区码，用该5个比特的M个状态分别表示二十四个时区。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制中心保存有基准时区昼夜时间表；所述基准时区昼夜时间表中保存了基准时区在不同节气的昼夜起止时间；所述控制中心，用于根据时区码计算出本系统所在时区与基准时区之间的时差，然后根据实时日期从所述基准时区昼夜时间表中找出基准时区所对应的节气的昼夜起止时间， 根据所述基准时区所对应的节气的昼夜起止时间和所述时差确定本系统所在时区的昼夜起止时间。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述昼夜起止时间包括天亮时间点和夜幕时间点；控制中心，用于将严格监控模式的时间段设置为DT_start至DT_end时间段，将宽松监控模式的时间段设置为零点零分时刻到DT_start时间段以及DT_end到第二天的零点零分时刻；控制中心，用于在人口分布类型码表示人口密集区域时，令DT_start =天亮时间点-Al，令DT_end =夜幕时间点+A2 ；用于在人口分布类型码表示人口稀疏区域时，令DT_ start =天亮时间点，令DT_end =夜幕时间点+A3 ；其中Al取0. 5 2小时之间的值；A2和A3取1 5小时之间的值，且A2大于A3。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述环境因素控制门限范围包括温度控制上下限和湿度控制上下线限；控制中心，用于根据地貌类型码所表示的地貌，将环境因素控制门限范围在预设的标准环境因素控制门限范围的基础上做出相应的调整，得到设定的温度控制上限TEMPhigh_ limit、设定的温度控制下限TEMPlow_limit、设定的湿度控制上限HUhigh_limit、设定的湿度控制下限HUlow_limit ；其中，严格监控模式和宽松监控模式下的TEMPhigh_limit、TEMPlow_limit, HUhigh_ limit 和 HUlow_limit 不同。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制中心在严格监控模式或宽松监控模式下的温度监控流程如下A、检测室内温度是否小于TEMPlow_limit，是则执行步骤Bl至B5，否则执行步骤Cl至C6 ；Bi、检查风扇是否在运转，是则关闭风扇；B2、检查空调是否处于关闭状态，是则开启空调，执行步骤B3 ；否则，查看空调是否处于制冷状态，是则执行步骤B3，否则执行步骤B4 ；B3、向空调发送控制指令，将空调设定为暖风模式； B4、将室内的温度调节目标值设置为TEMPloW_limit+预设值1 ； B5、检测室内温度是否达到温度调节目标值，如果是则向空调发送控制指令，使空调减速或关闭；结束流程；Cl、检测室内温度是否大于TEMPhigh_limit，是则执行步骤C2，否则结束流程； C2、检查风扇是否处于关闭状态，是则开启风扇并提高风扇转速；否则提高风扇转速； C3、查看空调是否处于关闭状态，是则开启空调，执行步骤C4，否则查看空调是否处于暖风状态，是则执行步骤C4，否则执行步骤C5 ；C4、向空调发送控制指令，将空调设定为制冷模式； C5、将室内的温度调节目标值设置为TEMPhigh_limit-预设值2 ； C6、检测室内温度是否达到温度调节目标值，如果是则向空调和风扇发送控制指令，使空调和风扇降速或关闭；结束流程。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，每当天亮时间点到达时，所述控制中心执行流程如下X、查看地貌类型码，判断是否为山区、林区、平原或高原，是则执行步骤Y1，否则确定不进行室内外热交换，结束流程；Y1、检测室外温度是否比室内温度低，是则执行步骤Y2，否则确定不进行室内外热交换，结束流程；Y2、判断是否符合条件HUloW_limit彡室外湿度彡HUhigh_limit，是则执行步骤TO， 否则确定不进行室内外热交换，结束流程；Y3、判断室内温度是否大于TEMPlow_limit+预设值3，是则执行步骤Y4，否则确定不进行室内外热交换，结束流程；Y4、判断室外温度是否小于所述TEMPlow_limit+预设值3，是则执行步骤TO至Y7，否则执行步骤Y8至YlO ；Y5、将关闭室内外热交换的条件设置为室内温度=TEMPlow_limit+预设值3 ； Y6、开启室内通风单元，进行室内外热交换；Y7、当室内温度=TEMPlow_limit+预设值3时，关闭室内外通风单元； Y8、将关闭室内外热交换的条件设置为室内温度=室外温度； Y9、开启室内通风单元，进行室内外热交换； Y10、当室内温度=室外温度时，关闭室内外通风单元。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，每当夜幕时间点到达时，所述控制中心执行流程如下M、查看地貌类型码，判断是否为山区、林区、平原或高原，是则执行步骤m，否则确定不进行室内外热交换，结束流程；Ni、检测室外温度是否比室内温度高，是则执行步骤N2，否则确定不进行室内外热交换，结束流程；N2、判断是否符合条件HUloW_limit彡室外湿度彡HUhigh_limit，是则执行步骤N3， 否则确定不进行室内外热交换，结束流程；N3、判断室内温度是否小于TEMPlow_l imit+预设值4，是则执行步骤N4，否则确定不进行室内外热交换，结束流程；N4、判断室外温度是否小于所述TEMPlow_limit+预设值4，是则执行步骤N5至N7，否则执行步骤N8至mo ；N5、将关闭室内外热交换的条件设置为室内温度=室外温度；N6、开启室内通风单元，进行室内外热交换；N7、当室内温度=室外温度时，关闭室内外通风单元；N8、将关闭室内外热交换的条件设置为室内温度=TEMPlow_limit+预设值4 ； N9、开启室内通风单元，进行室内外热交换；附0、当室内温度=TEMPlow_limit+预设值4时，关闭室内外通风单元。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制中心，用于在启动时以及在每一天的零点零分时刻，执行所述读取拨码开关的四类环境因素码、获取实时日期和时间，确定昼夜的起止时间，确定每个M小时周期中的严格监控模式和宽松监控模式的起止时间，确定严格监控模式和宽松监控模式下的环境因素控制门限范围的步骤。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括远程监控中心，用于向控制中心发送控制命令；所述控制中心，用于根据远程监控中心所发送的命令调整环境因素控制门限范围。
全文摘要
本发明公开了一种节能的环境监控系统。该系统包括控制中心、空调、风扇、室内外温度传感器、室内外湿度传感器和室内外通风单元；控制中心读取拨码开关的四类环境因素码，根据实时日期和时间以及时区码确定昼夜的起止时间，根据人口分布类型码和昼夜起止时间确定每个24小时周期中的严格监控模式和宽松监控模式的起止时间，根据地貌类型码分别确定严格监控模式和宽松监控模式下的环境因素控制门限范围；用于根据室内外热交换通风口使能码控制室内外通风单元；用于根据环境因素控制门限范围，以及室内外温度传感器和室内外湿度传感器所采集的数据对空调和风扇进行控制。本发明的技术方案相比于现有的方案，能够进一步地实现节能。
文档编号G05D27/02GK102393771SQ20111022611
公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月8日 优先权日2011年8月8日
发明者何定润 申请人:新邮通信设备有限公司