无源机柜是宽带通信系统的一个重要组成部分,其数量多、分布范围广、距离远、所处环境较为复杂。目前,我国三大通信运营商的大部分机柜锁采用的是传统的机械式机柜锁,巡检人员在维护、配置工作时需要携带大量钥匙,使用钥匙开锁极为不方便,常常因为找不到钥匙而不能及时开锁,造成工作效率下降。另外,因为众所周知的原因,无源机柜锁损坏众多,机柜内部组件长期裸露,通信网络异常中断时有发生。如何提高无源机柜的安全,提高巡检工作效率,降低通信网络中断事故,已经成为通信运营部门普遍关心的问题。而智能锁具相对于传统的机械锁便于管理,具有更高的安全性。因此,对无源机柜智能锁的研究具有十分重要的意义。本文在对比分析当前几种无线通信技术的功耗、传输距离等基础上,基于窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IOT)通信提出了一种的无源机柜智能锁的设计与优化方案。重点对以下三个方面进行研究:(1)无源机柜智能锁的总体方案设计。无源机柜智能锁以微控制器MSP430为核心,外围电路主要包括稳压电路、锁状态检测、锁具电机、NB-IOT通信模块。智能锁采用电池供电,锁具电机使用直流推拉式电磁阀,通过微控制器MSP430控制电机稳压电路通断达到开关锁的目的。智能锁通过NB-IOT与服务器连接,将检测到的锁状态信息上传到服务器。(2)供电控制电路设计。设计的无源机柜智能锁使用BC95通信模块,在通信和电机驱动时需要瞬时大电流,并且通信模块和电机驱动需要的供电电位不一致,它们工作时需要的大电流会相互影响。为了使智能锁能稳定工作,设计了两个稳压电路分别给通信模块和电机供电。而使用多种供电电源存在静态功耗增加的问题,为了降低功耗,设计了供电开关电路单独对通信模块和电机进行供电控制,当智能锁不工作时,关闭供电开关电路切断通信模块和电机的供电。(3)软件设计以及休眠策略优化。实现对各功能模块的程序控制,主要包括供电控制、锁具开关控制、电压检测、BC95通信等。无源机柜智能锁存在有效通信与低功耗相冲突的问题,为了满足有效通信的同时降低功耗,基于双目标优化的方法对无源智能锁的休眠进行策略优化。