摘要：随着科技的不断发展，当前社会对于一体化电源系统的需求也越来越多，目前，针对以传统连接的一体化电源网络存在的响应问题，可以通过基于CAN总线设计理念的改善来进行完善，且拥有更为卓越的性能，根据应用结果可以看出，这种措施不但可以有效地解决网络传输存在的速度慢、距离短问题，并且还可以建立一种高效可靠、稳定性更强的响应模式，因此，下面将从CAN总线技术角度，分析一体化电源系统网络的设计和实现方法。

关键词：CAN总线;一体化电源;RS-485总线;5G通信基站; 电源产业智能化

随着科技的不断进步，当前社会对于通信基站特别是5G基站的智能化要求逐渐变高。对于5G基站而言，一体化电源系统可谓是组成核心，由于智能化的5G通信基站要求不断提高，一体化电源系统实时检测的直流遥测和遥信的数据量也随之增大，同时也要求实时处理的数据越来越迅速，要求几个5G通信基站同时发送所需数据时，可以快速实现网络总线的正确合理分配。而传统的整流模块电源系统在设计上使用的是485总线，无法对环形或者星型的网络支持，不能仅用一条电缆作为总线，将所有节点进行串联，因此需要采用CAN技术进行改造，改善传统问题造成的信号传输质量下降，推动相关技术的发展与进步。

1 当前移动通信电源系统网络的使用现状及问题分析

1.1 现状分析

户外一体化电源是当前移动通信基站电源系统网络智能科技发展的重点方向，可以称之为自动化领域中的局域网，目前绝大多数一体化电源采用的是RS-485总线型结构，且被广泛的应用在多个大型基站场合[1]。

1.2 问题分析

1.2.1 性能差

距离短、效率低，同时网络容量也比较小，而随着社会的发展，大众需要传输距离长、效率高和容量大的电源系统网络。

1.2.2总线网络容错性低

采用485总线必须将各个节点并接在同一总线中，不支持环形或星型网络，当一个节点出错后，会影响整个网络。

1.2.3 结构单一

结构单一是传统一体化电源网络所存在的主要问题，而这种单一也限制了一体化电源网络通信方式多元化的发展，因此，数据的可靠性和产品的兼容性都相对不足。

2 基于CAN总线的一体化电源系统网络的设计

2.1 网络设计

2.1.1 网络结构

（1）一体化电源模块接入总的CAN网络系统，而该模块也会作为电源系统的设计核心，为主导系统，负责为基站的主要设备进行供电，同时也会收集各个子系统的数据进行汇总、上传。

（2）交流进线的监测模块，主要负责交流电的电压电流数据采集，并根据相关系统指示完成交流系统的操作，例如自动投切等，是重要的准确数据来源区域[2]。

（3）直流监测模块，同样用于负责直流电的电压电流数据采集，并根据相关系统指令完成直流系统的操作，同时还要负责重要开关信号的采集。

（4）馈线监测模块，馈线主要作用于各单元的支路，用于采集遥测和遥信量的数据信号，能够作用于交直流电中，再反馈给监控模块进行数据整合。

（5）协议转换模块，传统模块协议无法兼容CAN协议，需要进行统一的转换整合，协议转换模块将各模块输出的RS-485协议转换成为CAN协议接口。

（6）电池巡检模块，重要的应用模块，负责采集电池组的电压信息和温度。

2.1.2 同步性功能

2.1.2.1 软件设置

设置系统波特率以及相同相位的调整，包括断场、同步跳转宽度等，通过这种方式来定义CAN总线在传输过程中的位面的时间长度与位置。

2.1.2.2 在协议中定义

软件中的协议可以保障双方的在保持自身运行规则的情况下共同协作。CAN协议中要明确定义固定帧结构，这样一体化的电源监控模块才能对CAN系统进行检测和信息收集。

2.1.2.3 硬同步与再同步功能的共同实现

硬同步指CAN系统开始工作时，一体化的电源监控模块能同时苏醒，保持同步工作的能力，而再同步则是指数据传输过程中，一体化电源监控模块能够对CAN系统传输数据进行修正和调整，确保二者之间只存在较小的误差。

2.1.3 地址机制和仲裁方式

（1）CAN系统总线是没有固定节点的，因此每一个节点都需要配备ID表，同时总线数据包中的ID码必须在ID表中，否则信息会被过滤。除此之外，ID应当有底层模块通过远程更新的方式进行设置，灵活性更强，具有更强的通信能力[3]。

（2）网络设计采用无破坏性的仲裁机制，便于节点数据多发。

2.2 基于CAN总线的一体化电源系统网络的设计应用

（1）传输距离不超过十千米，速率在五千比特每秒到一兆比特每秒之间，网络节点数量不能超过110个，在这样的范围内，能够实现一对一或多对一的数据传播模式。

（2）当两个节点同时对外发出信息时，按照优先级，低优先级会主动停止工作，高优先级则不受干扰，减少了仲裁时间，提高了工作效率，优化网络负载。

（3）当CAN系统中的节点出现错误时，会选择自动关闭，减少对于其他节点和总系统的干扰，加强通信效果。

（4）CAN各节点之间具有较强的包容性，能互通多个操作协议，例如电气特性、数据解释等，所以产品的互换性较强，便于后期的管理与维修。

3 设计应用效果

（1）其性能上有了显著的提升，更远的传播距离，更快的传输速度，已经能够兼容更多通信模式的工作系统，同时能够实现一对一或多对一的传播模式。

（2）不同于传统的地址编码，CAN ID模式有效利用通讯数据进行，具有更高的灵活性，摒弃了传统单一的操作模式，能够实现多主方式运行，促进技术的发展[4]。

（3）摒弃了传统的信息裁决方式，采用非破坏性仲裁技术，低优先级会主动停止工作，避免冲突问题。

（4）协议里规定了固定帧，而CAN总线的一体化电源系统网络采用了短帧结构，时间较短，受外界干扰少，出现任何问题也能及时修正。

（5）因为增强了相关的效验措施，提高了检错系统的工作能力，同时也提高了数据传输可靠性，让系统拥有更强的稳定性，适应多种工作场合。

（6）CAN系统节点在发生严重错误时会主动停止工作，不会对系统其他节点造成干扰，提高了系统的稳定性。

结语：综上所述，基于CAN总线的一体化电源系统网络的设计能够改善传统一体化电源网络系统存在的问题，如传输距离短、效率低、模式单一等，更好的应用于现代社会电力工作场合，能够推动电源产业智能化、自动化的发展。

参考文献：

[1]宋海龙，史磊，赵晓健.基于CAN总线的一体化电源系统网络设计[J].宁夏电力，2018（04）：57-61.

[2]吴新保. 变电站一体化电源在线监控系统设计与实现[D].电子科技大学，2017.

[3]刘春成. 一体化电源主控系统的研究[D].河北工程大学，2016.

[4]刘春成，贺洪江.一体化电源智能采集终端的研究与实现[J].自动化与仪表，2016，31（02）：73-76.