基于QNX操作系統(tǒng)的智能電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鄒鶴敏

摘 要：在地鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程之中，電能是地鐵運(yùn)營(yíng)的最大消耗，因此地鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程之中對(duì)電能管理非常重視。QNX操作系統(tǒng)是一種分布式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，能夠運(yùn)行在多種操作硬件環(huán)境之下，有著良好的適應(yīng)性。在文中從地鐵電能消耗實(shí)際情況出發(fā)，介紹了一種基于QNX操作系統(tǒng)的智能電源管理系統(tǒng)，以期可以有效地改善地鐵用電情況。

關(guān)鍵詞：QNX操作系統(tǒng)；智能電源管理系統(tǒng)；地鐵

1 項(xiàng)目背景

近年來(lái)，隨著地鐵運(yùn)營(yíng)事業(yè)的發(fā)展，公司不斷推崇的陽(yáng)光企業(yè)文化，也大力提倡節(jié)能降耗，走環(huán)保路線，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。目前地鐵運(yùn)營(yíng)最大的消耗是電能，各項(xiàng)設(shè)備的運(yùn)營(yíng)都離不開(kāi)電，因此節(jié)約用電是節(jié)能降耗工作中的重中之重。為了響應(yīng)國(guó)家及公司節(jié)能降耗的號(hào)召，為公司建設(shè)綠色企業(yè)作貢獻(xiàn)，本項(xiàng)目組提出基于QNX操作系統(tǒng)的智能電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。

本項(xiàng)目主要是通過(guò)控制基于QNX操作系統(tǒng)閘機(jī)液晶顯示器的顯示時(shí)間來(lái)達(dá)到節(jié)能降耗的目的。由于閘機(jī)非運(yùn)營(yíng)時(shí)間內(nèi)設(shè)備的顯示屏沒(méi)有使用的必要，因?yàn)榉植抗茌爟?nèi)的其他設(shè)備都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在非運(yùn)營(yíng)時(shí)間息屏，在運(yùn)營(yíng)時(shí)間內(nèi)自動(dòng)開(kāi)屏的功能，而閘機(jī)采用QNX操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)裁剪，所以并未實(shí)現(xiàn)息屏功能，且閘機(jī)的數(shù)量很多，故專(zhuān)門(mén)整針對(duì)QNX操作系統(tǒng)的閘機(jī)進(jìn)行處理，使得這種閘機(jī)可以在非運(yùn)營(yíng)之間內(nèi)自動(dòng)息屏，并在運(yùn)營(yíng)時(shí)間內(nèi)自動(dòng)開(kāi)屏，在不影響乘客使用的情況下節(jié)能降耗。

2 實(shí)現(xiàn)方法

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)的簡(jiǎn)述

QNX系統(tǒng)是一個(gè)分布式、嵌入式、可規(guī)模擴(kuò)展的硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)嵌入式微內(nèi)核操作系統(tǒng)，內(nèi)核很小，速度快，整個(gè)操作系統(tǒng)可以根據(jù)需求進(jìn)行定制系統(tǒng)需要的模塊，定制后的系統(tǒng)占用的空間也很小，而且不失實(shí)時(shí)性、多任務(wù)等特性，因此，整個(gè)操作系統(tǒng)是靈活可伸縮的，目前在三北線使用的設(shè)備的操作系統(tǒng)都是根據(jù)需求定制而成，它裁剪了一些不必要的系統(tǒng)功能，只保留部分必要的系統(tǒng)功能，經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)三北線閘機(jī)保留了顯示屏電源管理系統(tǒng)（Display Power Management System，DPMS）的功能。它是單獨(dú)一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行，與現(xiàn)有的閘機(jī)程序互不干擾。但該模塊是本項(xiàng)目通過(guò)屏保來(lái)節(jié)能降耗的必備條件。

2.2 關(guān)屏軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.2.1 關(guān)屏?xí)r間的配置

關(guān)屏?xí)r間設(shè)置主要包括兩個(gè)點(diǎn)：關(guān)屏開(kāi)始時(shí)間和關(guān)屏結(jié)束時(shí)間。每當(dāng)?shù)搅岁P(guān)屏?xí)r間，閘機(jī)自動(dòng)關(guān)屏，直到關(guān)屏結(jié)束時(shí)間，顯示器自動(dòng)恢復(fù)顯示。在息屏的過(guò)程中設(shè)備仍在運(yùn)行，讀卡器依然正常工作。為了適應(yīng)生產(chǎn)，本項(xiàng)目采用配置文件的方式控制關(guān)屏開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，讓此款關(guān)屏軟件可以靈活的設(shè)置閘機(jī)關(guān)屏?xí)r間。

程序在初始化的過(guò)程會(huì)首先判斷配置文件的設(shè)置的關(guān)屏開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間是否合理，如果不合理將自動(dòng)退出程序。

2.2.2 關(guān)屏的核心控制

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中其他設(shè)備也有關(guān)屏的功能，且都是通過(guò)設(shè)置屏幕保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)對(duì)三北閘機(jī)上的QNX系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，控制乘客顯示器開(kāi)關(guān)屏關(guān)鍵在于對(duì)saver進(jìn)程的調(diào)用。因?yàn)橹皼](méi)有設(shè)置過(guò)屏保，為了能夠在不影響運(yùn)營(yíng)的前提下最大限度的節(jié)能降耗，這里將程序中需要使用到的saver.cfg文件進(jìn)行修改，且只啟用Power Off模式，等待時(shí)間為1分鐘（最小值）。因此，此項(xiàng)目的核心思想是設(shè)計(jì)一個(gè)定時(shí)器，通過(guò)讀取配置文件中的開(kāi)關(guān)屏?xí)r間信息開(kāi)啟和退出屏保進(jìn)程。

2.2.3 關(guān)屏軟件模塊介紹

本款關(guān)屏軟件簡(jiǎn)單輕便，配置靈活。主要分為5個(gè)模塊：開(kāi)啟屏保進(jìn)程模塊、關(guān)閉屏保進(jìn)程模塊、關(guān)屏開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間配置模塊、定時(shí)器模塊以及日志模塊。

其中定時(shí)器是主程序，它不斷調(diào)用其他4個(gè)模塊，首先用戶寫(xiě)配置文件，主程序讀取配置文件中的信息，判斷是否需要啟動(dòng)關(guān)屏功能，并將一些關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)本程序正在執(zhí)行的操作寫(xiě)進(jìn)日志，方便軟件開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行故障跟蹤和軟件維護(hù)。當(dāng)?shù)竭_(dá)關(guān)屏?xí)r間開(kāi)始時(shí)，調(diào)用屏保啟動(dòng)模塊，到達(dá)關(guān)屏?xí)r間結(jié)束時(shí)，退出屏保關(guān)閉模塊，并在每個(gè)關(guān)鍵時(shí)間記錄日志，保存關(guān)鍵點(diǎn)信息。通過(guò)設(shè)置/etc/rc.d/rc.local文件，將關(guān)屏軟件設(shè)置為開(kāi)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，讓程序在后臺(tái)運(yùn)行，減少手動(dòng)操作，簡(jiǎn)單方便地達(dá)到了節(jié)能降耗的效果。具體軟件操作和設(shè)置詳見(jiàn)附件2：三北線液晶顯示器關(guān)屏軟件的安裝操作指引。

3 用戶評(píng)估

本項(xiàng)目中閘機(jī)采用臺(tái)灣元太顯示屏，額定電壓為12V，啟用智能電源管理系統(tǒng)前后的顯示屏的效果如圖所示：

閘機(jī)顯示屏在正常顯示的情況下電流為DC0.589A左右，取值0.59A，P=UI=12V*0.59A=7.08W。到達(dá)關(guān)屏?xí)r間后，閘機(jī)顯示器關(guān)屏（閘機(jī)程序在后臺(tái)正常運(yùn)行），直流電流為DC0.037A左右，取值0.037A，P=UI=12V*0.037A=0.444W。

目前地鐵線網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)時(shí)間基本上到凌晨24時(shí)已經(jīng)結(jié)束，項(xiàng)目組計(jì)劃實(shí)施的關(guān)屏?xí)r間用戶可以根據(jù)需求設(shè)置，只要在非運(yùn)營(yíng)時(shí)間范圍內(nèi)即可。

4 結(jié)論

通過(guò)實(shí)現(xiàn)閘機(jī)的顯示屏電源管理系統(tǒng)，可以通過(guò)屏保發(fā)給你是來(lái)實(shí)現(xiàn)息屏效果，并在達(dá)到節(jié)能降耗效果的同時(shí)，這些閘機(jī)顯示器比24h常開(kāi)的閘機(jī)顯示屏使用壽命更長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]陳海春，傅鵬，吳勇.基于QNX的實(shí)時(shí)電源控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2004，12（5）：431-434.

（作者單位：廣州地鐵集團(tuán)有限公司）