摘要：嵌入式技术是一种将软件和硬件有机结合起来变成独立工作设备的技术，嵌入式技术在生活和工作中的应用非常广泛。随着电子通信技术的快速发展，人们对电子通信设备的能耗要求也越来越高，节能控制系统应运而生。传统基于嵌入式电子通信设备节能控制研究如下，基于嵌入式的智能电气节能控制系统传输端未利用芯片监控设备数据，节能效果不明显，基于嵌入式Linux的智能家居照明节能控制系统，该系统维护成本高，不适用于通信设备较多区域的节能。为解决以上系统存在的问题，设计嵌入式电子通信设备节能控制系统，提高电子通信设备的节能效果。本文对嵌入式技术在电子通信节能中的应用进行研究。
关键词：嵌入式技术；电子通信；节能控制；传输端；无线通信模块；执行电路
一、嵌入式电子通信设备节能控制系统设计
1、系统整体架构设计
嵌入式电子通信设备节能控制系统包括应用端、终端、控制端和传输端，其整体架构如图1所示。该系统的终端负责嵌入式数据的统计、解析和通信，它的主要部件为网关服务器；应用端主要负责嵌入式电子通信设备的监控和分析；控制端依据嵌入式理论，采用软硬件相结合的控制方式，实现嵌入式电子通信设备的高效节能；传输端负责数据的传输。
图1 系统整体架构图
2、传输端设计
传输端在嵌入式电子通信设备节能控制系统中是核心部分，它接收网关服务器利用传输控制协议与应用端传输的数据，采用RS488总线与控制端连接，网关服务器是应用端、终端、控制端和传输端的通信枢纽。图2为传输端芯片的RS488总线传输串口图。
图2 RS488总线传输串口图
由图2可以看出，嵌入式电子通信设备数据是通过应用端获取的，终端采用TCP/IP协议接收这些数据，并通过RS488总线传输串口将数据发送到控制端。RS488总线传输串口采取射频差分无线传输方法与控制端半双全工通信，同时采用SN65LB芯片控制嵌入式通信设备数据的监控和解析。SN65LB芯片可以完成125个嵌入式电子通信设备数据的并行传输，它的传输准确率较高，同时能够提高系统的节能效果。
3、节能控制执行电路设计
节能控制执行电路是控制端的核心，负责电子通信设备的节能控制，它包括STC89C57RC单片机、继电器和单相稳定继电器。继电器能够隔离单片机和单相稳定继电器，保护单片机，同时启动单相稳定继电器的运行，并设置单相稳定继电器的监控指示器。电路采用DC⁃ACSSR⁃73FB清零型单相稳定继电器控制电压和电流，节能控制执行电路的电压是DC3~30V，电流是4~12mA，额定工作电压是AC22~360V，额定最大工作电流是53A。节能控制执行电路如图3所示。
图3 节能控制执行电路
4、无线通信模块电路
终端中的无线通信模块通过电路进行通信，图4为无线通信模块电路图，电子通信网络中全部节点均采用该电路进行信息通信，通过软件划分无线通信网络中调节器、路由器和终端的功能。
图4 无线通信模块电路
5、系统软件设计
系统采用控制软件控制节能控制指令。控制软件是通过网页发出指令，该网页的页面简单明了且方便操作，它可以完成节能场所中所有嵌入式电子通信设备的节能控制。指令操作界面如图5所示。
图5 指令操作界面
由图5可以看出，指令操作界面由4个部分组成，按用户使用顺序划分：第1部分可完成系统用户注册、登录和退出；第2部分查询嵌入式电子通信设备的房间；第3部分可完成所需节能区域中所有嵌入式设备信息的汇总；第4部分为系统软件的核心，该部分可展示控制端输出的节能控制方案，系统的节能控制结果也能够在此被用户查看到。
二、系统性能分析
为验证本文系统的节能控制能力，对比分析本文系统和传统组合式补偿节能控制系统的节能控制性能。表3为本文系统与传统组合式补偿节能控制系统，在不同阻性负载下的节能控制输出电压情况。表4为不同直流母线电压下两个系统的空载输出电压情况。由表3可以看出，在负载电流不断增加的情况下，本文系统的输出电压一直保持在220V，而传统组合式补偿节能控制系统的输出电压随着负载电流的增加无规律的不断变化，无法维持在固定值。由此说明，本文系统能够在不同负载条件下输出平稳电压。由表4可知，当直流母线电压不断变化时，本文系统的交流输出电压始终为220V，此时传统组合式补偿节能控制系统的交流输出电压随着直流母线电压的增加而不断增加，从227V一直增加至261V，这在实际应用中存在较大安全隐患。由此可知，本文系统在直流母线电压不稳定时，依旧可以将交流输出电压控制在稳定值，提高了实际应用中的安全系数。
表3 阻性负载下两个系统的输出电压
表4 不同直流母线电压下两个系统的空载输出电压
结束语
本文设计并实现一种基于嵌入式技术的电子通信设备节能控制系统。系统包括应用端、终端、控制端和传输端四个部分。系统中的设备控制器通过获取电源温度，将数据传递给节能控制执行电路，调控电源运行状态，以达到节能效果。实验结果表明，所设计的系统节能控制后的设备能耗为4.8335kW·h，较节能控制前的设备能耗5.8424kW·h相比有大幅降低，节能效果显著；在不同负载电流下，本文系统的输出电压一直保持在220V，系统性能稳定。
参考文献：
[1]王颖锋，张彦周，高韬.多核嵌入式系统总线冲突避免的节能调度综述[J].计算机应用研究，2014，31（4）：961⁃964.
[2]陆彩霞.基于嵌入式Linux的智能家居照明节能控制系统研究与实现[J].微电子学与计算机，2016，33（10）：139⁃142.
论文作者:陈经建
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
标签：节能论文; 嵌入式论文; 电压论文; 系统论文; 通信设备论文; 控制系统论文; 电子论文; 《电力设备》2019年第4期论文;