基站天線角度遠(yuǎn)程智能自動監(jiān)控系統(tǒng)

1、成果上報申請書成果名稱基站天線角度遠(yuǎn)程智能自動監(jiān)控系統(tǒng)成果申報單位 湖南移動通信公司成果承擔(dān)部門/分公司湖南網(wǎng)管中心 項目負(fù)責(zé)人姓名項目負(fù)責(zé)人聯(lián)系電話和Email成果專業(yè)類別*無線成果研究類別*相關(guān)網(wǎng)絡(luò)解決方案省內(nèi)評審結(jié)果*優(yōu)秀關(guān)鍵詞索引（35個）基站天線 方位角 傾角 遠(yuǎn)程監(jiān)控 應(yīng)用投資基本型檢測終端（不含橫滾檢測）：300元/套；增強(qiáng)型檢測終端（含橫滾檢測，可選）：360元/套；GPRS通信集中采集器：280元/臺（通信集中收發(fā)，無需自動控制時每基站需安裝一臺，可選）；帶控制功能GPRS通信集中采集控制器：500元/臺（含通信集中收發(fā)，步進(jìn)伺服電機(jī)驅(qū)動，需自動控制功能時每基站需安裝一臺）；

2、雙軸精密電動數(shù)控伺服調(diào)整裝置：1430元/套（每面天線需安裝一套，可選）；詳細(xì)報價情況請參見集團(tuán)技通201073號文件。產(chǎn)品版權(quán)歸屬單位 湖南移動通信公司對企業(yè)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的符合度：（按填寫說明4）完全符合現(xiàn)有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)成果簡介：【簡要描述成果目的和意義，解決的問題，取得的社會和經(jīng)濟(jì)效益】一、 研究背景基站天線的方位角、俯仰角是移動通信中重要的工程參數(shù)，其基本決定了無線信號的覆蓋范圍。目前國內(nèi)電信運(yùn)營商對基站天線的方位角、俯仰角的測量和調(diào)整還基本依靠傳統(tǒng)人工方式，尚沒有能夠?qū)μ炀€的方向角、俯仰角進(jìn)行自動測量并實(shí)施遠(yuǎn)程調(diào)整的輔助工具。傳統(tǒng)人工方式調(diào)天線的下傾角，方向角無法進(jìn)行有效監(jiān)控，不但十分煩瑣

3、、工作量大、效率低、容易出錯，而且很難應(yīng)對目前網(wǎng)絡(luò)的頻繁調(diào)整，維護(hù)人員往往只能被動地、比用戶晚發(fā)現(xiàn)問題，從而直接導(dǎo)致用戶滿意度的下降。然而在實(shí)際生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)的人工維護(hù)基站天線參數(shù)方式難以滿足以下幾種情況：部分基站地處相對偏遠(yuǎn)地區(qū)，往返一次時間周期長、效率低；部分基站地處居民區(qū)或物業(yè)協(xié)調(diào)困難的位置，移動人員不便于在現(xiàn)場進(jìn)行維護(hù)；網(wǎng)優(yōu)人員在路測過程中對部分基站需要反復(fù)調(diào)整天線方位角和俯仰角，才能達(dá)到最佳測試效果，如果測試人員要多次等待人工調(diào)整天線后再進(jìn)行測試，優(yōu)化效率太低，優(yōu)化效果也不好；遇有大風(fēng)、雨、雪等不能進(jìn)行室外作業(yè)情況時，不能及時調(diào)整調(diào)整天線角度，延長了問題處理時間，影響客戶感知；另一

4、方面，面包天線平面與設(shè)定的俯仰角平面之間的橫滾角度應(yīng)為0，否則天線發(fā)射信號將偏離預(yù)定范圍，但是對天線面橫滾角度的測量完全依靠人工目測，受人為因素較大；由于因大風(fēng)、人為破壞等意外因素，天線面及抱桿的固定可能出現(xiàn)問題，需要超能夠及時檢測天線面的角度。鑒于上述原因，研發(fā)一種具有檢測天線的方位角、俯仰角、橫滾角，并能遠(yuǎn)程對其控制和調(diào)整的“天線方位角、傾角遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)”變得非常重要。二、 本系統(tǒng)技術(shù)方案本成果主要解決天線方位角、俯仰角及橫滾角的檢測及遠(yuǎn)程控制問題，能精確測量移動通信天線（面包天線）的下傾斜角度、方位角度和橫滾角測量數(shù)據(jù)可反饋到監(jiān)測平臺進(jìn)行后臺處理；監(jiān)控平臺可對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計。對測

5、量數(shù)據(jù)的收集支持定期測量（每日一次）及臨時測量兩種方式；后臺存儲的測量數(shù)據(jù)支持相應(yīng)接口（文件輸出或數(shù)據(jù)庫采集），可供其他系統(tǒng)采集。監(jiān)控系統(tǒng)由天線地理方位角、垂直俯仰角、橫滾角的數(shù)據(jù)采集運(yùn)算、電動伺服機(jī)構(gòu)、GPRS數(shù)據(jù)傳輸、后臺管理組成。采用傳感器信號獲取、單元信號處理和運(yùn)算、遠(yuǎn)距離通訊、控制中心數(shù)據(jù)集成與處理的多層分布式技術(shù)實(shí)施方案。系統(tǒng)基于湖南移動關(guān)于基站天線方位角傾角自動監(jiān)控需求而開發(fā)，在遠(yuǎn)端基站天線側(cè)安裝天線控制與測量單元(ACMU)，并通過數(shù)據(jù)傳輸終端(DTU)以GPRS的通信方式自動上報測量數(shù)據(jù)到監(jiān)控中心(MC)，監(jiān)控中心由GPRS接口, 天線監(jiān)控終端,監(jiān)控系統(tǒng)軟件,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等組

6、成。ACMU向MC提供天線的方位角, 俯仰角等數(shù)據(jù).同時,在收到MC發(fā)來的天線調(diào)節(jié)指令后,驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu), 調(diào)節(jié)天線的方位角, 俯仰角等參數(shù). ACMU通過RS-485接口與數(shù)據(jù)傳輸終端相聯(lián)接。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見下圖：基站天線角度監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)施方案本系統(tǒng)主要解決天線方位角和俯仰角、橫滾角檢測及遠(yuǎn)程控制問題，能精確測量、調(diào)整移動通信天線（面包天線）的下傾斜角度、方位角度，然后將測量數(shù)據(jù)可反饋到監(jiān)測平臺進(jìn)行后臺處理。監(jiān)控系統(tǒng)由三部分組成: 天線控制與測量單元(ACMU)數(shù)據(jù)傳輸終端(DTU)監(jiān)控中心(MC) ACMU向MC提供天線的方位角, 俯仰角等數(shù)據(jù).同時,在收到MC發(fā)來的天線調(diào)節(jié)指令后,驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu),

7、調(diào)節(jié)天線的方位角, 俯仰角等參數(shù). ACMU通過RS-485接口與數(shù)據(jù)傳輸終端相聯(lián)接.DTU起到上傳下達(dá)的作用:一方面采集基站各ACMU的數(shù)據(jù),打包后,通過GPRS MODEM傳送到MC;另一方, MC下達(dá)的天線調(diào)節(jié)指令,也由DTU轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的ACMU.MC由GPRS接口, 天線監(jiān)控終端,監(jiān)控系統(tǒng)軟件,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等組成.MC的重點(diǎn)是監(jiān)控系統(tǒng)軟件.整個系統(tǒng)組網(wǎng)方案,由二部分組成:在一個基站內(nèi),各ACMU通過RS-485接口與DTU相連,組成一個簡單的主從式通信網(wǎng),最多,可聯(lián)接32個ACMU; 每個基站的DTU, 設(shè)定一個固定的IP地址,通過GPRS MODEM,連接到MC,組成一個點(diǎn)對多點(diǎn)的I

8、P專網(wǎng).GPRS485總線DTUACMUACMUACMUACMU基站1基站n。MCGPRSGPRS485總線DTUACMUACMUACMUACMU【天線控制與測量單元(ACMU)】ACMU是整個系統(tǒng)的技術(shù)核心和難點(diǎn)，方位角、傾角、橫滾角的檢測是基于磁感式和MEMS加速度傳感器由相互正交的三組磁感元件構(gòu)成，假設(shè)三組磁感元件按圖1中X. Y, Z軸方向放置，則一路磁傳感器感應(yīng)X方向的地磁分量Hes，一路感應(yīng)Y分量Hey，另一路感應(yīng)Z分量Hez。對某一固定地點(diǎn)來說，當(dāng)羅盤Z軸在水平面轉(zhuǎn)動時，因?yàn)榈卮艌龇至康拇笮『头较蚨疾粫兓?。但隨著夾角a的變化，在X, Y軸上的分量會有規(guī)律的變化，放置在X. Y軸

9、上的磁感元件感應(yīng)出來的電壓(或電流)值的也隨著變化，根據(jù)公式(1)就可計算出方位角a的具體值:考慮到反正切函數(shù)的值域，則在范圍內(nèi)可用下式計算:上述為處于水平狀態(tài)時的工作原理。然而，我們實(shí)際的情況是并非總處于水平狀態(tài)，為了解決上述的問題，由三個磁傳感器和傾角傳感器組成，根據(jù)傾角傳感器測得俯仰和橫滾，對應(yīng)三軸向的磁場強(qiáng)度，通過坐標(biāo)變換算出地磁的水平方向上的分量，就可以使用公式(2)計算方位角了。如圖1所示的坐標(biāo)系中，對應(yīng)的俯仰角B、橫滾角中磁傳感器測量X,Y,Z軸的地磁場強(qiáng)度分別為He;He,He,。則對應(yīng)的水平分量為:根據(jù)公式(3), (4)可以計算出水平分量可以根據(jù)公式(1)求出對應(yīng)得方位角。

10、如圖1中所指示的方位角a為(X正方向?yàn)榇疟?磁方向角，由于磁北極和地理北極存在磁偏角D，所以真北方向角。系統(tǒng)工作原理圖如下所示：【監(jiān)控后臺系統(tǒng)：】監(jiān)控平臺可對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計。對測量數(shù)據(jù)的收集支持定期測量（每日一次）及臨時測量兩種方式；后臺存儲的測量數(shù)據(jù)支持相應(yīng)接口（文件輸出或數(shù)據(jù)庫采集），可供其他系統(tǒng)采集。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)特點(diǎn)：（1）系統(tǒng)建設(shè)基于客戶服務(wù)器體系結(jié)構(gòu),并支持三層結(jié)構(gòu)。（2）系統(tǒng)事務(wù)處理能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快。（3）支持網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)分布處理。（4）系統(tǒng)具有較高的可靠性，提供可靠的數(shù)據(jù)熱備份/網(wǎng)絡(luò)容錯機(jī)制。（5）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)支持大容量數(shù)據(jù)。（6）支持各種硬件結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)。（7）系

11、統(tǒng)具有高的安全性。（8）系統(tǒng)具有實(shí)用性，先進(jìn)性和良好的擴(kuò)展性。（9）系統(tǒng)具有較高的性能價格比。三、 本系統(tǒng)技術(shù)上的主要創(chuàng)新點(diǎn)：1、 有效實(shí)時測量移動通信天線的下傾斜角度、方位角度、橫滾角度。測量數(shù)據(jù)可反饋到監(jiān)測平臺進(jìn)行后臺處理；監(jiān)測平臺也可對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計。對測量數(shù)據(jù)的收集支持定期測量及臨時測量兩種方式；2、 天線角度的測量及預(yù)警實(shí)現(xiàn)了對天線固定狀態(tài)異常情況的預(yù)警。針對天線因大風(fēng)、人為破壞等意外因素，導(dǎo)致天線面超出正常范圍時，基站會主動向后臺提出報警，使維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)問題并及時處理。同時，此功能亦能起到破壞告警及防范非許可操作的目的。3、 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控調(diào)整天線的方位角和傾角，高效地進(jìn)行網(wǎng)

12、絡(luò)優(yōu)化調(diào)整。通過采用專門研制的由高精度步進(jìn)電機(jī)、減速驅(qū)動機(jī)構(gòu)、高可靠性驅(qū)動電路等組成的戶外型精密數(shù)控伺服機(jī)構(gòu)，靈敏、及時地調(diào)整天線的方位角和傾角，高效地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋調(diào)整，減少路途奔波的時間和成本，減少用戶網(wǎng)絡(luò)投訴，提高了優(yōu)化工作效率效率和用戶滿意度4、 根據(jù)相鄰區(qū)域話務(wù)忙時不同的特點(diǎn)，對天線方位角和俯仰角的調(diào)整可定時執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)了話務(wù)疏忙，充分提高了設(shè)備利用率。5、 國內(nèi)首創(chuàng)角度控制設(shè)定值可下載至專用通信集中控制器內(nèi)，由集中控制器定時采集比較設(shè)定值，一旦發(fā)現(xiàn)超出設(shè)定偏移值后可立即主動上報后臺系統(tǒng)告警。采用這種技術(shù)，可避免一般系統(tǒng)在安裝數(shù)量大時，系統(tǒng)實(shí)時性隨安裝數(shù)量增加而迅速下降甚至造成網(wǎng)絡(luò)擁堵崩

13、潰和在查詢數(shù)據(jù)時大量占用網(wǎng)絡(luò)帶寬影響用戶使用的缺點(diǎn)。同時，這種功能還能在第一時間發(fā)現(xiàn)如盜竊、人為破壞、違規(guī)操作及其他諸如大風(fēng)、冰雹、撞擊等意外原因引起的網(wǎng)絡(luò)故障從而及時解決問題，保障網(wǎng)絡(luò)安全可靠，同時也在節(jié)省大量GPRS傳輸數(shù)據(jù)量的同時，充分保證角度參數(shù)的實(shí)時性；6、 本系統(tǒng)可單獨(dú)構(gòu)成天饋管理系統(tǒng)，存儲的測量數(shù)據(jù)可支持相應(yīng)接口（文件輸出或數(shù)據(jù)庫采集），可供其他系統(tǒng)采集（如網(wǎng)優(yōu)平臺、頻率規(guī)劃系統(tǒng)）；7、 終端底層軟件，完全獨(dú)立設(shè)計研發(fā)，補(bǔ)償算法具有完全自有知識產(chǎn)權(quán)，測量精度和穩(wěn)定性優(yōu)于現(xiàn)有國內(nèi)引進(jìn)民用版（特別是帶橫滾測量補(bǔ)償）；基本型即包含方位角和傾角檢測，非單一方位角；8、 室外工作可靠性高。

14、為滿足實(shí)際現(xiàn)場的雷擊、日曬雨淋、冰凍、高溫等苛刻環(huán)境，在終端上的天線傾角和方位角檢測及控制，其傳感器部分采用全球先進(jìn)的美國PNI和芬蘭VTI公司的專業(yè)產(chǎn)品，遙控執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分采用由高精度步進(jìn)電機(jī)、減速驅(qū)動機(jī)構(gòu)、高可靠性驅(qū)動電路等組成的精密數(shù)控伺服機(jī)構(gòu)。整體技術(shù)達(dá)到如下要求：·抗干擾能力強(qiáng)；·動態(tài)性能好；·全密封防潮、防塵、防震、防冰凍設(shè)計；·具有自檢和溫度自動補(bǔ)償功能，具有寬溫度工作范圍，和極低的溫度漂移；·低功耗，小尺寸，結(jié)構(gòu)簡單,穩(wěn)定性高；四、 本系統(tǒng)產(chǎn)生的社會效益：1、 從根本上解決了部分路途遙遠(yuǎn)基站、物業(yè)協(xié)調(diào)困難基站難以對天線進(jìn)行測量、調(diào)

15、整的問題。 2、 縮短了問題處理周期。對于需要進(jìn)行天線角度調(diào)整的基站，不必再派人到現(xiàn)場處理，可以直接進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)整，顯著提高了優(yōu)化效率。對于優(yōu)化中個別天線角度需要調(diào)整頻繁站點(diǎn)，效果更加明顯。3、 對于安裝了本系統(tǒng)的基站，避免了因天氣不良不能進(jìn)行天饋測量及調(diào)整的情況。4、 避免了員工素質(zhì)因素，提高了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集可靠性，為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作提供了良好基礎(chǔ)。5、 有效降低網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和維護(hù)成本，節(jié)省維護(hù)人員的時間與精力，節(jié)省車輛的使用成本；6、 縮短問題發(fā)現(xiàn)周期。能在第一時間發(fā)現(xiàn)如盜竊、人為破壞、違規(guī)操作及其他諸如大風(fēng)、冰雹、撞擊等意外原因引起的天線故障從而及時解決問題，保障網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行，提高故障分析處理能

16、力，使系統(tǒng)具有一定的故障預(yù)警能力；7、 提升網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的安全性。由于檢測和調(diào)整天線參數(shù)再也無需人工攀爬天線，避免可能的致命的人身傷害，消除不安全生產(chǎn)因素帶來的潛在風(fēng)險；8、 通過對系統(tǒng)具有的操作歷史記錄和其他相關(guān)記錄分析整理，能更好的總結(jié)網(wǎng)優(yōu)經(jīng)驗(yàn)，提升網(wǎng)優(yōu)水平，為科學(xué)化、制度化和創(chuàng)新網(wǎng)優(yōu)管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)；五、 本系統(tǒng)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益：在整套系統(tǒng)安裝后，由于網(wǎng)絡(luò)可靠性的提高，減少了網(wǎng)優(yōu)和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的工作量，可測算到的節(jié)省人工維護(hù)成本費(fèi)為：以每基站代維費(fèi)用及日常優(yōu)化調(diào)整成本5000元的20%計算，每個基站每年至少可節(jié)約成本1000元。六、省內(nèi)試運(yùn)行效果：【描述成果引入后在本省試運(yùn)行方案、取得的效果、推廣

17、價值和建議等?！亢瞎驹陂L沙針對性選取部分路途遙遠(yuǎn)，或物業(yè)協(xié)調(diào)困難，或調(diào)整頻繁的站點(diǎn)進(jìn)行安裝試點(diǎn)。從試運(yùn)行情況來看，系統(tǒng)有效解決了實(shí)際生產(chǎn)中的相關(guān)困難，顯著提升了維護(hù)、優(yōu)化效率。計劃在全省范圍內(nèi)擴(kuò)大推廣。文章主體（3000字以上，可附在表格后）：【根據(jù)成果研究類別，主體內(nèi)容的要求有差異，具體要求見表格后的“填寫說明5”?！?“成果上報申請書”的填寫說明：1、“成果專業(yè)類別”指：核心網(wǎng)、無線、傳輸、IP、網(wǎng)管、業(yè)務(wù)支撐、管理信息系統(tǒng)、市場研究、通信電源、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、其他。2、“成果研究類別”指：超前研究、新產(chǎn)品開發(fā)、相關(guān)網(wǎng)絡(luò)解決方案、現(xiàn)有業(yè)務(wù)優(yōu)化、其他。3、“省內(nèi)評審結(jié)果”指：優(yōu)秀、通過。4、“

18、對企業(yè)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的符合度”指：列舉該成果使用并符合的中國移動統(tǒng)一發(fā)布的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的名稱和編號，詳細(xì)描述該成果在現(xiàn)有的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上所需新增的功能要求（如業(yè)務(wù)流程的改變、設(shè)備新增的功能要求等）。5、“文章主體”：根據(jù)不同科技成果分類實(shí)施不同的主體要求，具體如下：1）超前研究類成果主體包括：ü 背景情況ü 技術(shù)特點(diǎn)分析ü 標(biāo)準(zhǔn)化情況ü 其他運(yùn)營商應(yīng)用情況（可選）ü 技術(shù)發(fā)展趨勢ü 引入策略分析2）相關(guān)網(wǎng)絡(luò)解決方案類成果主體包括：ü 背景情況ü 技術(shù)方案：概述、網(wǎng)絡(luò)解決方案（如果涉及到網(wǎng)絡(luò)方面的改造，信令改造，路由改造等，應(yīng)有詳細(xì)的描述）、設(shè)備及系統(tǒng)改造/建設(shè)要求、碼號資源需求ü 效果（解決了哪些問題）ü 本省應(yīng)用推廣情況3）新產(chǎn)品開發(fā)類成果主體包括：ü 業(yè)務(wù)及功能簡介：業(yè)務(wù)概述、業(yè)務(wù)主要功能介紹ü 技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案：包括業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖、相關(guān)系統(tǒng)（平臺、終端）功能和要求、業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)流程、碼號要求等ü 業(yè)務(wù)申請和開通：包括用戶范圍及業(yè)務(wù)使用范圍、業(yè)務(wù)申請與注銷等ü 業(yè)務(wù)商務(wù)模式及