原创 野外电子设备设计中的注意事项

    野外电子设备常常安装于工作人员不能经常去的地方，高山大川、崇山峻岭之中，将人力劳动解放出来。由于无人职守，电子设备的稳定可靠是非常重要的技术要求。

     野外电子设备的工作环境非常复杂，多雨、强风、高温、低温及人为破坏非常常见，这样就对电路设计和防护材料有着特殊的要求。以下几点是在工作过程中遇到的一些问题，总结为以下几个方面。

     1.电源设计

     野外电子设备的供电一般是采用220V市电和蓄电池两种方式。采用市电供电设备要着重设计电源的浪涌保护电路和主控制器复位电路。野外市电用户有很多路桥公司、农田灌溉、路灯控制器等，这些设备都会有专用的变压器供电，如果电子设备也处于变压器下，当这些大功率的设备启动时会带来电网的电压暂降，形成浪涌冲击，电子设备在这样的干扰下非常容易出现复位、跑飞等情况，而且长时间受浪涌冲击还会大大缩短电子元件的使用寿命。

     安装于高压铁塔上的电子设备由于没有市电供给，只能采用风力发电机和太阳能电池板与蓄电池的联合电源系统。此类电源受环境影响非常大，有些地区日照时间不均匀，对于日照时间较少的地区当选用较大容量的蓄电池。选型固然重要，安装中的细节也不容忽视，由于风力发电机和太阳能电池板不断的受风力影响，支架不断的处于震动之中，所以长时间工作后固定螺丝非常容易脱落，因此螺丝上要套上垫片、弹片，必要时还应涂上固定胶，保证螺丝不易脱落。电力系统与设备连接的电源线也要选择保护层抗老化的材质，最好内部有屏蔽层，导线要与周围物体进行固定，不能让导线摆动。设备安装时务必检查充电电路是否正常，因为在安装过程中非常容易使接线头脱落或松动，设备工作时用的蓄电池的电，所以充电部分容易被忽视。

     设备如果有空间的话最好能配备一块备用电池，一旦主电源没电后由备用电池启动通信设备，告知控制室主设备断电时间及一些重要参数，这样虽然不能解决断电故障，但是明确了故障原因可以帮助维护人员准备维修工具，做到有备而来。另外在一些关键时刻不能停电的情况下，备用电池可以支持一段时间，等待主电源充电完成。

     2.通信设计

     野外设备的通信是非常让人头疼的问题，现在多数采用GPRS、3G模块，使用TCP或者UDP方式进行数据通信，通过发送心跳包的方式保持永远在线。大家都知道GPRS通信方式受天气的影响是非常大的，在天气不好的情况下容易出现通信中断，另外GPRS收发数据时的电流也很大，如果电源供应不足，也会出现通信中断的情况。很多设备通信中断后就会不断的重新连接服务器，这样反而加速电源消耗，通信质量进一步降低。也行通过加长连接请求的发送间隔可以得到改善，但是这样对于设备安装调试带来很多的不便，试想设备安装时第一次没有连接成功，那么要等待很长一段时间进行第二次连接，等待时间太长在安装时是不合理的。

     比较合理的通信方式应该是复合通信，GPRS和短信。GPRS与服务器通信需要服务器IP、端口号、APN、终端地址、行政区域码等一些关键参数，这些参数往往存储在非易失存储器中。由于设备工作环境的影响，这些参数任意一个出错都会与服务器永远无法连接，维护人员只能到现场重设参数，这样就加重了维护人员的工作量和用户对设备的认可程度。但是有个参数是不会改变的，那就是SIM卡号，维护人员通过短信重新配置参数就可以减小很多的工作量。在天气不佳的情况下也可以通过短信将设备状态及重要参数传递给控制台。

     3.防止意外损坏

     雷击，野外设备多数采用金属外壳，只要和地紧密连接，雷击的概率是很小的，关键是天线。雷电流从天线进入设备后要对地放电，这样必然要击穿某些电子元件，所以天线最好用绝缘外壳密封，横贴到机箱上，不能有明显的突出部分，这样可以减小雷击概率。

     防雨，设备的外壳是防雨的第一道保护层，由于风吹日晒防水层容易出现老化，时间长了就会漏雨，所以内部电路板也要有防水外壳，由于没有风吹日晒，老化时间要长的多。另外一点也比较重要，机箱内导线接头尽量不要裸露，因为很多小鸟选择在机箱内做巢，而机箱的空间一般都是很小的，如果小鸟羽毛潮湿的话很容易引起电路短路。