基于QNX操作系统的智能电源管理系统设计

邹鹤敏

摘 要：在地铁运营过程之中，电能是地铁运营的最大消耗，因此地铁运营过程之中对电能管理非常重视。QNX操作系统是一种分布式实时操作系统，能够运行在多种操作硬件环境之下，有着良好的适应性。在文中从地铁电能消耗实际情况出发，介绍了一种基于QNX操作系统的智能电源管理系统，以期可以有效地改善地铁用电情况。

关键词：QNX操作系统；智能电源管理系统；地铁

1 项目背景

近年来，随着地铁运营事业的发展，公司不断推崇的阳光企业文化，也大力提倡节能降耗，走环保路线，坚持可持续发展战略。目前地铁运营最大的消耗是电能，各项设备的运营都离不开电，因此节约用电是节能降耗工作中的重中之重。为了响应国家及公司节能降耗的号召，为公司建设绿色企業作贡献，本项目组提出基于QNX操作系统的智能电源管理系统设计项目。

本项目主要是通过控制基于QNX操作系统闸机液晶显示器的显示时间来达到节能降耗的目的。由于闸机非运营时间内设备的显示屏没有使用的必要，因为分部管辖内的其他设备都已经实现了在非运营时间息屏，在运营时间内自动开屏的功能，而闸机采用QNX操作系统，该系统经过裁剪，所以并未实现息屏功能，且闸机的数量很多，故专门整针对QNX操作系统的闸机进行处理，使得这种闸机可以在非运营之间内自动息屏，并在运营时间内自动开屏，在不影响乘客使用的情况下节能降耗。

2 实现方法

2.1 系统架构的简述

QNX系统是一个分布式、嵌入式、可规模扩展的硬实时操作系统嵌入式微内核操作系统，内核很小，速度快，整个操作系统可以根据需求进行定制系统需要的模块，定制后的系统占用的空间也很小，而且不失实时性、多任务等特性，因此，整个操作系统是灵活可伸缩的，目前在三北线使用的设备的操作系统都是根据需求定制而成，它裁剪了一些不必要的系统功能，只保留部分必要的系统功能，经过测试发现三北线闸机保留了显示屏电源管理系统（Display Power Management System，DPMS）的功能。它是单独一个进程运行，与现有的闸机程序互不干扰。但该模块是本项目通过屏保来节能降耗的必备条件。

2.2 关屏软件详细设计

2.2.1 关屏时间的配置

关屏时间设置主要包括两个点：关屏开始时间和关屏结束时间。每当到了关屏时间，闸机自动关屏，直到关屏结束时间，显示器自动恢复显示。在息屏的过程中设备仍在运行，读卡器依然正常工作。为了适应生产，本项目采用配置文件的方式控制关屏开始时间和结束时间，让此款关屏软件可以灵活的设置闸机关屏时间。

程序在初始化的过程会首先判断配置文件的设置的关屏开始时间和结束时间是否合理，如果不合理将自动退出程序。

2.2.2 关屏的核心控制

实际生产过程中其他设备也有关屏的功能，且都是通过设置屏幕保护来实现的。通过对三北闸机上的QNX系统研究发现，控制乘客显示器开关屏关键在于对saver进程的调用。因为之前没有设置过屏保，为了能够在不影响运营的前提下最大限度的节能降耗，这里将程序中需要使用到的saver.cfg文件进行修改，且只启用Power Off模式，等待时间为1分钟（最小值）。因此，此项目的核心思想是设计一个定时器，通过读取配置文件中的开关屏时间信息开启和退出屏保进程。

2.2.3 关屏软件模块介绍

本款关屏软件简单轻便，配置灵活。主要分为5个模块：开启屏保进程模块、关闭屏保进程模块、关屏开始和结束时间配置模块、定时器模块以及日志模块。

其中定时器是主程序，它不断调用其他4个模块，首先用户写配置文件，主程序读取配置文件中的信息，判断是否需要启动关屏功能，并将一些关键时间点本程序正在执行的操作写进日志，方便软件开发人员进行故障跟踪和软件维护。当到达关屏时间开始时，调用屏保启动模块，到达关屏时间结束时，退出屏保关闭模块，并在每个关键时间记录日志，保存关键点信息。通过设置/etc/rc.d/rc.local文件，将关屏软件设置为开机自动启动，让程序在后台运行，减少手动操作，简单方便地达到了节能降耗的效果。具体软件操作和设置详见附件2：三北线液晶显示器关屏软件的安装操作指引。

3 用户评估

本项目中闸机采用台湾元太显示屏，额定电压为12V，启用智能电源管理系统前后的显示屏的效果如图所示：

闸机显示屏在正常显示的情况下电流为DC0.589A左右，取值0.59A，P=UI=12V*0.59A=7.08W。到达关屏时间后，闸机显示器关屏（闸机程序在后台正常运行），直流电流为DC0.037A左右，取值0.037A，P=UI=12V*0.037A=0.444W。

目前地铁线网的运营时间基本上到凌晨24时已经结束，项目组计划实施的关屏时间用户可以根据需求设置，只要在非运营时间范围内即可。

4 结论

通过实现闸机的显示屏电源管理系统，可以通过屏保发给你是来实现息屏效果，并在达到节能降耗效果的同时，这些闸机显示器比24h常开的闸机显示屏使用寿命更长。

参考文献

[1]陈海春，傅鹏，吴勇.基于QNX的实时电源控制系统的设计[J].计算机测量与控制，2004，12（5）：431-434.

（作者单位：广州地铁集团有限公司）