通信企業(yè)電能監(jiān)測管理系統(tǒng)建設(shè)方案探討

婁潔良，李 峰，宋 蒙

（1.中國電信上海分公司信息網(wǎng)絡(luò)部，上海200085；2.上海郵電設(shè)計(jì)咨詢研究院有限公司 ，上海200092）

0 引 言

2010年國資委發(fā)布了《中央企業(yè)節(jié)能減排監(jiān)督管理暫行辦法》，辦法中明確要求中央企業(yè)在推進(jìn)節(jié)能減排工作方面要建立健全節(jié)能減排統(tǒng)計(jì)監(jiān)測體系，對能源消耗數(shù)據(jù)要定期收集、匯總和分析，并確保統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，提升節(jié)能減排的信息化水平。

作為負(fù)責(zé)任的國有大型企業(yè)，通信企業(yè)紛紛響應(yīng)國家建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的號召，積極推進(jìn)節(jié)能減排工作，踐行社會責(zé)任，實(shí)現(xiàn)降本增效。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，通信企業(yè)電力能耗占其企業(yè)能耗總量的90%以上，而當(dāng)前通信企業(yè)對電能的統(tǒng)計(jì)、匯總和分析大多采用手工或半自動方式進(jìn)行，原因是：雖然通過十幾年的建設(shè)，通信企業(yè)都已具有完善的動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，可對動力、空調(diào)和環(huán)境等設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)（電流電壓等）進(jìn)行采集、展現(xiàn)，對故障進(jìn)行告警，但是系統(tǒng)中沒有對局房的電能作單獨(dú)的分類監(jiān)測，各級動力環(huán)境監(jiān)控平臺也沒有對局房的電能值作專門的統(tǒng)計(jì)分析。所以要統(tǒng)計(jì)出一個(gè)周期內(nèi)集團(tuán)企業(yè)的電能數(shù)據(jù)，通常作法是：每固定周期內(nèi)以省公司為單位，由維護(hù)人員將各地市公司的電能數(shù)據(jù)用人工收集后進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)，最后上報(bào)集團(tuán)，再進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)。由于在采集電能和統(tǒng)計(jì)分析中存在較多的人工操作，工作量大，時(shí)效性差，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性受到限制，導(dǎo)致后期數(shù)據(jù)分析困難，也直接影響到節(jié)能減排工作的順利開展。由此，通信企業(yè)有必要建立一套電能監(jiān)測管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電能數(shù)據(jù)的自動采集，自動統(tǒng)計(jì)和分析，對企業(yè)的電能進(jìn)行精確化管理，為節(jié)能減排工作提供決策依據(jù)。

1 電能監(jiān)測管理系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)和基本要求

通過建立電能監(jiān)測管理系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)三部分功能：電能計(jì)量、電能統(tǒng)計(jì)和電能分析。其建設(shè)的思路是：通過設(shè)置分散計(jì)量裝置采集原始電力能耗數(shù)據(jù)，依托原有動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸通道或新建有線、無線傳輸通道，將電能數(shù)據(jù)上傳至電能管理平臺，構(gòu)建電力能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，并運(yùn)用各種分析方法，對電能數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，以達(dá)到下列目標(biāo)：

（1）實(shí)時(shí)掌握企業(yè)電能消耗數(shù)據(jù)，電能增長趨勢及完成相關(guān)考核指標(biāo)情況；

（2）了解各類機(jī)房、業(yè)務(wù)和設(shè)備的電能消耗現(xiàn)狀，指導(dǎo)節(jié)能措施的實(shí)施重點(diǎn)，并為綠色采購、綠色運(yùn)營提供參考；

（3）對比采用節(jié)能技術(shù)前、后的能耗值，檢驗(yàn)評估節(jié)能技術(shù)的有效性和實(shí)用性；

（4）為合同能源管理提供準(zhǔn)確、權(quán)威的基礎(chǔ)能耗數(shù)據(jù)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，建設(shè)電能監(jiān)測管理系統(tǒng)的基本要求是：

（1）對電能數(shù)據(jù)進(jìn)行定期收集、定期分析、定期匯報(bào)，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性和及時(shí)性；

（2）電能監(jiān)測管理系統(tǒng)的建設(shè)不應(yīng)影響被監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行安全，當(dāng)依托原有動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，應(yīng)不影響原有動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的正常使用；

（3）電能監(jiān)測管理系統(tǒng)軟、硬件均應(yīng)采用模塊化設(shè)計(jì)，以利于擴(kuò)展和融合；

（4）電能監(jiān)測管理系統(tǒng)應(yīng)具有通信接口，可實(shí)現(xiàn)與外部其它各專業(yè)管理系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

2 電能監(jiān)測管理系統(tǒng)的架構(gòu)與組網(wǎng)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

電能監(jiān)測管理系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集層和電能管理平臺組成。數(shù)據(jù)采集層由電能計(jì)量表、采集模塊構(gòu)成，負(fù)責(zé)采集各類用電設(shè)備的電力能耗數(shù)據(jù)；電能管理平臺由各類服務(wù)器、交換機(jī)及存儲設(shè)備組成，負(fù)責(zé)電能數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析。數(shù)據(jù)采集層和電能管理平臺間以一定的傳輸方式進(jìn)行連接。電能管理平臺的層級設(shè)置應(yīng)與企業(yè)管理層次及職責(zé)相對應(yīng)，從下至上可分別設(shè)置地市級、省級和集團(tuán)級管理平臺，電能數(shù)據(jù)逐級上報(bào)匯總，亦可重點(diǎn)建設(shè)一個(gè)平臺（比如省級平臺），但進(jìn)行多級管理，即其他層次只設(shè)邏輯上的管理平臺，通過反拉終端或WEB頁面訪問等方式分權(quán)分域獲取各自管理范圍內(nèi)的電能數(shù)據(jù)及各類報(bào)表，并進(jìn)行個(gè)性化的功能開發(fā)。

2.2 組網(wǎng)方案

鑒于通信企業(yè)都已建成了大規(guī)模的動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，盡管電能監(jiān)測管理系統(tǒng)與前者的建設(shè)目的及功能不盡相同，但兩者對監(jiān)測對象都有廣覆蓋要求，部分采集量的特性基本相似，傳輸通道的要求也相近，故可使兩套系統(tǒng)互相耦合，以減少工程投資，加快建設(shè)步伐。

2.2.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集層應(yīng)涵蓋企業(yè)內(nèi)所有局所，當(dāng)局所中已建有動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，一般以一個(gè)動力環(huán)境監(jiān)控單元作為一個(gè)能耗監(jiān)測單元，通信用房內(nèi)多個(gè)電能計(jì)量表作為原有動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的新增監(jiān)控模塊，通過總線連接后，按照動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的要求接入動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控單元中，再利用原有動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸通道將電能數(shù)據(jù)傳輸至電能管理平臺。

若原有監(jiān)控單元沒有富余數(shù)據(jù)接口但具備擴(kuò)容條件的，可將原有監(jiān)控單元適當(dāng)擴(kuò)容，以滿足電能計(jì)量表的接入要求。若原監(jiān)控單元無法擴(kuò)容數(shù)據(jù)接口，或數(shù)據(jù)處理能力不足時(shí)，則應(yīng)新建電能監(jiān)測單元，通過原有動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸通道或通過2M/IP/無線等新建傳輸路由將電能數(shù)據(jù)傳輸至電能管理平臺。

當(dāng)局所未建有動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，或由于各種原因希望獨(dú)立建設(shè)電能監(jiān)測采集層時(shí)，一般以一個(gè)獨(dú)立的局所作為一個(gè)電能監(jiān)測單元，電能計(jì)量表和采集模塊之間采用專用數(shù)據(jù)總線、無線等各種開放性好，組網(wǎng)簡單的接口方式傳輸，采集模塊則通過2M/IP/無線等新建傳輸路由將電能數(shù)據(jù)傳輸至電能管理平臺。

在新建電能數(shù)據(jù)的采集和傳輸通道時(shí)，對今后將建動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的可一并考慮其建設(shè)要求，預(yù)留動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)資源。

2.2.2 電能平臺建設(shè)

電能管理平臺一般應(yīng)獨(dú)立建設(shè)，相應(yīng)的主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和存儲設(shè)備等可根據(jù)需要進(jìn)行配置或與其他系統(tǒng)共享。

為了滿足電能指標(biāo)分析的要求，獲取機(jī)房信息、業(yè)務(wù)收入、流量等數(shù)據(jù)，平臺應(yīng)留有與現(xiàn)有的動力環(huán)境監(jiān)控平臺或網(wǎng)絡(luò)資源系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)等其他管理平臺相連接的接口。當(dāng)原動力環(huán)境監(jiān)控平臺易于擴(kuò)展時(shí)，企業(yè)也可以根據(jù)維護(hù)便利或管理需要，在原有同級動力環(huán)境監(jiān)控平臺上進(jìn)行功能擴(kuò)展，電能管理系統(tǒng)作為其子系統(tǒng)，對電能數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、處理及報(bào)表展現(xiàn)。

電能管理平臺一般由電能管理服務(wù)器和電能管理客戶端組成。電能管理服務(wù)器負(fù)責(zé)將從數(shù)據(jù)采集層上傳的電能數(shù)據(jù)進(jìn)行后臺統(tǒng)計(jì)分析，并對生成電能管理報(bào)表的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。電能管理客戶端則作為電能管理的業(yè)務(wù)臺，提供用戶界面，一方面實(shí)現(xiàn)局所基礎(chǔ)信息錄入和管理功能，將局所基礎(chǔ)信息存儲到電能管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，另一方面將統(tǒng)計(jì)分析所生成的各類數(shù)據(jù)，如電能匯總數(shù)據(jù)、同比數(shù)據(jù)、環(huán)比數(shù)據(jù)、單位產(chǎn)值耗電、單位流量耗電等分析數(shù)據(jù)，以報(bào)表形式進(jìn)行處理。

2.2.3 電能數(shù)據(jù)傳輸方式

電能數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集層傳送到電能管理平臺，在不同的局所，由于其傳輸資源條件不同，也就采用不同的傳輸方式。

當(dāng)利用原有動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸通道進(jìn)行傳輸時(shí)，電能數(shù)據(jù)可以在傳輸至動力環(huán)境監(jiān)控平臺的前置機(jī)后，通過B接口將電能數(shù)據(jù)送至電能管理平臺的服務(wù)器中，也可進(jìn)入動力環(huán)境監(jiān)控平臺的數(shù)據(jù)庫，再通過C接口傳送至電能管理平臺。如果局所內(nèi)未建有動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，或原有動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸通道無法共享時(shí)，則可根據(jù)機(jī)房的實(shí)際傳輸資源情況，確定相應(yīng)的傳輸方式，如IP城域網(wǎng)、2M專線、ADSL或短信回傳等。

3 電能監(jiān)測內(nèi)容及監(jiān)測方法

電能監(jiān)測管理系統(tǒng)計(jì)量局所內(nèi)的用電量時(shí)要求自動、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確，而且為了后期的統(tǒng)計(jì)分析，應(yīng)是分項(xiàng)計(jì)量。所以應(yīng)該將電能采集點(diǎn)涉及的局所按諸如通信機(jī)樓、數(shù)據(jù)中心、移動基站、接入局所分類；涉及的用電設(shè)備按諸如通信設(shè)備、空調(diào)設(shè)備和其他配套設(shè)備分類；涉及的業(yè)務(wù)類型按諸如固話業(yè)務(wù)、寬帶業(yè)務(wù)、移動業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)分類；這樣就可使檢測到的電量值帶上標(biāo)簽，滿足電能管理平臺進(jìn)行多維度的數(shù)據(jù)加工。

由于企業(yè)內(nèi)局所數(shù)量眾多，從節(jié)省工程投資及縮短工期出發(fā)，要統(tǒng)計(jì)出企業(yè)的耗電量總量及各維度的用電量，有必要根據(jù)局所的實(shí)際情況，對耗電量采取精確計(jì)量和抽樣計(jì)量兩種方式。

精確計(jì)量是按需要監(jiān)測的最小顆粒度進(jìn)行計(jì)量。最小顆粒度可根據(jù)需要按照各種維度劃分后交叉要求確定，比如對通信機(jī)樓的總電量、涉及節(jié)能措施的用電設(shè)備耗電量、按耗電進(jìn)行業(yè)務(wù)結(jié)算的機(jī)架等都可采用精確計(jì)量。而對一些數(shù)量多，標(biāo)準(zhǔn)化程度高的機(jī)房如移動基站等的耗電量，在建設(shè)初期則可采用抽樣計(jì)量，即選取一定比例的，在機(jī)房面積、機(jī)房建筑材質(zhì)、通信能力、空調(diào)冷源形式等方面有代表性的機(jī)房作為樣本機(jī)房，對樣本機(jī)房進(jìn)行多維度的精確計(jì)量，其他同類型機(jī)房可按測得的樣本機(jī)房相關(guān)數(shù)據(jù)予以類推、估算。今后隨著系統(tǒng)的不斷完善，逐步擴(kuò)大樣本機(jī)房數(shù)量，并根據(jù)類推值與實(shí)測值的對比，修訂類推公式，以提高測量值的精確度。

4 軟硬件要求

4.1 軟件要求

電能監(jiān)測管理系統(tǒng)軟件應(yīng)遵循開放性、安全可靠性、高效性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性等原則，包括：所采用的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和程序設(shè)計(jì)語言等應(yīng)采用通用的系統(tǒng)；充分考慮與其他系統(tǒng)的接口，滿足系統(tǒng)的互聯(lián)要求，并具有二次開發(fā)功能；提供多方式的人機(jī)操作界面以便于維護(hù)管理操作；充分考慮擴(kuò)展性，能夠以多種方式支持系統(tǒng)的擴(kuò)展，包括業(yè)務(wù)功能的增加，系統(tǒng)升級以及系統(tǒng)擴(kuò)容；監(jiān)測系統(tǒng)的任何故障不得影響被監(jiān)測設(shè)備的正常工作；監(jiān)測系統(tǒng)的局部故障不得影響監(jiān)測系統(tǒng)其它部分的正常工作。

4.2 硬件要求

電能監(jiān)測管理系統(tǒng)的硬件涉及數(shù)據(jù)采集層和電能管理平臺兩部分。在數(shù)據(jù)采集層，電能計(jì)量表應(yīng)具有電能計(jì)量、存儲、顯示、計(jì)時(shí)、校時(shí)和重要數(shù)據(jù)凍結(jié)等功能。由于計(jì)量的電能主要是企業(yè)內(nèi)部作為技術(shù)經(jīng)濟(jì)考核依據(jù)，故其精度要求應(yīng)不小于2.0級。另外為了與采集模塊通信，進(jìn)行電能數(shù)據(jù)的交換，電能計(jì)量表還應(yīng)具有RS485的通信接口。如果供電部門對電信企業(yè)執(zhí)行峰谷分時(shí)計(jì)費(fèi)，那么電能計(jì)量表還應(yīng)具備分時(shí)計(jì)量功能。采集模塊主要是采集電能計(jì)量表的電度值，向電能管理平臺發(fā)送告警信息和電能數(shù)據(jù)，接收執(zhí)行來自電能管理平臺的監(jiān)測命令。采集模塊應(yīng)支持對電能數(shù)據(jù)的三種采集方式：定時(shí)自動采集，主動上報(bào)數(shù)據(jù)和隨機(jī)召測，具備與電能計(jì)量表的本地通信信道接口和與電能管理平臺的遠(yuǎn)程通信信道接口。

在電能管理平臺的硬件配置上，則要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用通用主流設(shè)備，支持虛擬化技術(shù)，具有較強(qiáng)的擴(kuò)充能力，包括系統(tǒng)處理能力的擴(kuò)充、存儲容量的擴(kuò)充及I/O能力的擴(kuò)充等；支持CPU升級；在可靠性、可管理性、開放性、安全性等幾方面能達(dá)到電信級的水準(zhǔn)。

5 安全要求

由于電能監(jiān)測管理系統(tǒng)需要與其它網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)互連，故在系統(tǒng)建設(shè)時(shí)應(yīng)建立完善的網(wǎng)絡(luò)安全管理功能，包括系統(tǒng)的物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全等，使系統(tǒng)具有完整的操作權(quán)限管理功能和完善的系統(tǒng)安全機(jī)制，可提供完整的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控、報(bào)警和故障處理功能。一般來說，應(yīng)著重考慮以下方面：

（1）用戶密碼的存儲安全性

在數(shù)據(jù)庫中對用戶密碼進(jìn)行加密，避免以明文方式保存用戶密碼。

（2）分級權(quán)限控制

在軟件系統(tǒng)用戶認(rèn)證與授權(quán)管理中，應(yīng)進(jìn)行分級權(quán)限管理，對功能模塊的操作權(quán)限進(jìn)行分級、分職能授權(quán)。

（3）防攻擊和病毒

使用硬件防火墻和防病毒軟件。防病毒軟件應(yīng)具備全面查殺病毒，管理方便，病毒特征碼自動更新，安裝簡單等特點(diǎn)。

（4）操作日志

用戶登錄時(shí)有安全密碼認(rèn)證。系統(tǒng)應(yīng)有相應(yīng)的操作日志，對于系統(tǒng)自身的任何操作，包括操作人、操作設(shè)備、操作日期、時(shí)間和操作內(nèi)容等均可查詢、統(tǒng)計(jì)，且不可擦除。

（5）數(shù)據(jù)備份

系統(tǒng)應(yīng)采取定期備份或作數(shù)據(jù)容災(zāi)備份等措施來保證數(shù)據(jù)的安全。

6 結(jié)束語

電能監(jiān)測管理系統(tǒng)的建立是通信企業(yè)在節(jié)能減排工作方面實(shí)現(xiàn)精確化管理的一個(gè)重要手段。借助電能監(jiān)測管理系統(tǒng)，通信企業(yè)既可以實(shí)現(xiàn)電能數(shù)據(jù)的自動采集監(jiān)測、配置管理、查詢分析、節(jié)能改造評估，也為能耗預(yù)算管理，合同能源管理工作的開展提供有效支撐。電能監(jiān)測管理系統(tǒng)雖然本身不會直接產(chǎn)生節(jié)能減排效益，但系統(tǒng)的建設(shè)可以使企業(yè)節(jié)能減排工作增強(qiáng)針對性，起到事半功倍的效果。建設(shè)越早，對提升節(jié)能減排的成效就越早顯現(xiàn)，收益就越大。