電源及機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)建議

■ 姜秋妍

電源及機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)建議

■ 姜秋妍

20世紀(jì)90年代，隨著通信和工業(yè)控制技術(shù)的快速發(fā)展，電源及機(jī)房環(huán)境集中監(jiān)控技術(shù)日趨完善并得到大力推廣，通過(guò)集中監(jiān)控，鐵路沿線車(chē)站、中間站、基站、直放站的電源設(shè)備運(yùn)行情況和機(jī)房環(huán)境信息都能時(shí)時(shí)傳送到位于樞紐節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控中心。值班人員在監(jiān)控中心值守，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)各監(jiān)控站的告警信息，并通知維護(hù)人員進(jìn)行故障處理。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用大大減少維護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)巡視工作，縮短了故障發(fā)現(xiàn)和處理時(shí)間，成為機(jī)房和供電安全的有力保障。截至2012年底，全路共有環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)約200套，監(jiān)控站點(diǎn)9 424個(gè)，電源及機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)環(huán)監(jiān)系統(tǒng)）基本覆蓋全路無(wú)人值守機(jī)房，成為現(xiàn)代化鐵路通信基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)工作不可或缺的必要手段。

1 鐵路通信環(huán)監(jiān)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能

環(huán)監(jiān)系統(tǒng)在鐵路、通信、電力等多個(gè)行業(yè)均有廣泛應(yīng)用，各行業(yè)又因維護(hù)管理模式不同，對(duì)環(huán)監(jiān)系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)和功能要求不同，《鐵路通信電源及機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)條件》（報(bào)批稿）中對(duì)環(huán)監(jiān)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能做了相應(yīng)規(guī)定。

1.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1.1.1 環(huán)監(jiān)系統(tǒng)內(nèi)部組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

鐵路環(huán)監(jiān)系統(tǒng)由監(jiān)控中心（SC）、監(jiān)控站（SS）、監(jiān)控終端和通信通道組成，采用兩級(jí)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）。

監(jiān)控中心設(shè)備包括服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等，服務(wù)器用于存儲(chǔ)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

監(jiān)控終端是對(duì)通信電源及機(jī)房環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控管理的用戶(hù)終端設(shè)備，是監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)界面，一套系統(tǒng)根據(jù)維護(hù)需要，會(huì)在不同地點(diǎn)設(shè)置多套終端。

圖1 鐵路環(huán)監(jiān)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

監(jiān)控站設(shè)備由監(jiān)控單元、監(jiān)控模塊、通信單元、傳感器等組成。監(jiān)控單元是監(jiān)控站的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，與監(jiān)控模塊、傳感器協(xié)同工作，完成被監(jiān)控機(jī)房?jī)?nèi)相關(guān)設(shè)備和環(huán)境的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)、處理、存儲(chǔ)、控制操作，并通過(guò)通信單元和傳輸通道完成與監(jiān)控中心之間的信息傳送。

通信通道是監(jiān)控中心和監(jiān)控站之間的信息傳輸通道，通常采用IP網(wǎng)絡(luò)、2M方式，早期也有采用音頻專(zhuān)線方式。

1.1.2 與其他系統(tǒng)的互聯(lián)

目前鐵路通信電源及機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)通常在監(jiān)控中心與以下4個(gè)系統(tǒng)互聯(lián)：

監(jiān)控中心接入綜合網(wǎng)管系統(tǒng)，向通信綜合網(wǎng)管系統(tǒng)提供告警、資源情況等信息。目前已在武廣客專(zhuān)通信綜合網(wǎng)管系統(tǒng)中試點(diǎn)實(shí)施。

監(jiān)控中心與直放站網(wǎng)管系統(tǒng)互聯(lián)，接收直放站網(wǎng)管系統(tǒng)提供的電源及環(huán)境監(jiān)測(cè)信息，進(jìn)行統(tǒng)一管理。目前在京石、武高鐵等部分客專(zhuān)線系統(tǒng)實(shí)施。

監(jiān)控中心與綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)告警聯(lián)動(dòng)，監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到設(shè)定的告警時(shí)啟動(dòng)照明燈，并將告警信息傳送給綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。目前各線對(duì)此功能的實(shí)現(xiàn)均不太完善，視頻監(jiān)控與電源環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)均能啟動(dòng)機(jī)房照明。

監(jiān)控中心采用以太網(wǎng)接口與時(shí)間同步系統(tǒng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)與時(shí)間同步系統(tǒng)時(shí)間同步的功能。目前各鐵路局均已將此項(xiàng)功能列入實(shí)施計(jì)劃，上海鐵路局高鐵線路已實(shí)現(xiàn)與時(shí)間同步系統(tǒng)互連。

1.2 環(huán)監(jiān)系統(tǒng)的功能

1.2.1 監(jiān)控對(duì)象和監(jiān)控內(nèi)容

監(jiān)控對(duì)象是指被監(jiān)控設(shè)備，目前鐵路在用監(jiān)控系統(tǒng)中接入的監(jiān)控對(duì)象通常為電源、空調(diào)和機(jī)房環(huán)境。電源設(shè)備通常包括交、直流配電設(shè)備、高頻開(kāi)關(guān)電源、UPS、逆變器、鉛酸蓄電池組、發(fā)電機(jī)、電源防雷箱等?？照{(diào)設(shè)備通常分為普通民用空調(diào)和機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)2類(lèi)。機(jī)房環(huán)境通常包括溫濕度、煙感（溫感）、水浸、紅外入侵探測(cè)、門(mén)磁、玻璃破碎等監(jiān)控項(xiàng)目。另外，一些高鐵線路的環(huán)監(jiān)系統(tǒng)還包含智能門(mén)禁系統(tǒng)，一些普速線路的環(huán)監(jiān)系統(tǒng)包含機(jī)房的視頻監(jiān)控。隨著新技術(shù)發(fā)展和維護(hù)需求提高出現(xiàn)的新型設(shè)備，如太陽(yáng)能供電設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、磷酸鐵鋰電池、熱交換設(shè)備及節(jié)能設(shè)備，也逐漸納入環(huán)監(jiān)系統(tǒng)。

監(jiān)控內(nèi)容是指被監(jiān)控設(shè)備的具體監(jiān)測(cè)和控制項(xiàng)目，在《鐵路通信電源及機(jī)房環(huán)境監(jiān)控技術(shù)條件》中規(guī)定監(jiān)控系統(tǒng)的常見(jiàn)監(jiān)控對(duì)象及其主要監(jiān)控內(nèi)容，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于被監(jiān)控設(shè)備智能化程度的提高，監(jiān)測(cè)內(nèi)容已由傳統(tǒng)的電壓、電流等主要供電指標(biāo)發(fā)展到監(jiān)測(cè)設(shè)備內(nèi)部的每個(gè)模塊的數(shù)據(jù)和每個(gè)部件的狀態(tài)。監(jiān)測(cè)內(nèi)容日趨精細(xì)，數(shù)據(jù)量日益龐大，使值班人員的工作量和工作難度大為增加。

1.2.2 環(huán)監(jiān)系統(tǒng)的基本功能

環(huán)監(jiān)系統(tǒng)的功能基本上分為3部分：數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制功能，運(yùn)行、維護(hù)功能和管理功能（見(jiàn)圖2）。

（1）數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制。數(shù)據(jù)采集是環(huán)監(jiān)系統(tǒng)最基本的功能要求，必須實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確；設(shè)備控制是為實(shí)現(xiàn)維護(hù)要求而立即改變系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的手段，應(yīng)安全、可靠?！惰F路通信有線維護(hù)規(guī)則》對(duì)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精度有明確要求，維護(hù)單位應(yīng)定期按照計(jì)表要求進(jìn)行精度校對(duì)。

（2）運(yùn)行和維護(hù)。運(yùn)行和維護(hù)是基于數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制之上的系統(tǒng)核心功能，完成日常運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控、告警處理、規(guī)定的數(shù)據(jù)記錄和相關(guān)的控制操作等。

（3）管理功能。管理功能主要包括以下幾個(gè)方面：

配置管理：提供收集、鑒別、控制來(lái)自下層數(shù)據(jù)和將數(shù)據(jù)提供給上級(jí)的功能；

故障管理：提供對(duì)監(jiān)控對(duì)象運(yùn)行情況異常進(jìn)行檢測(cè)、報(bào)告和校正的功能；

性能管理：提供對(duì)監(jiān)控對(duì)象的狀態(tài)以及網(wǎng)絡(luò)的有效性評(píng)估和報(bào)告的功能；

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

安全管理：提供保證運(yùn)行中的監(jiān)控系統(tǒng)安全的功能。

2 鐵路通信環(huán)監(jiān)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)中存在問(wèn)題及解決建議

通過(guò)對(duì)若干鐵路局環(huán)監(jiān)系統(tǒng)的調(diào)研，目前鐵路環(huán)監(jiān)系統(tǒng)在運(yùn)維中所發(fā)揮的功能還停留在采集、記錄、存儲(chǔ)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和發(fā)現(xiàn)、處理設(shè)備告警這一層面，而環(huán)監(jiān)系統(tǒng)的管理功能，如通過(guò)存儲(chǔ)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)對(duì)監(jiān)控對(duì)象的運(yùn)行狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析等功能并未得到很好的應(yīng)用。探究其原因，一方面監(jiān)控系統(tǒng)和被監(jiān)控設(shè)備廠家數(shù)量眾多，產(chǎn)品差異性較大；另一方面用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)應(yīng)提供的報(bào)表統(tǒng)計(jì)管理功能沒(méi)有明確要求，對(duì)告警信息名稱(chēng)、告警等級(jí)等沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定，造成告警信息龐雜甚至混亂。這勢(shì)必會(huì)影響監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)效率，使基于其上的管理功能得不到充分發(fā)揮。

2.1 存在問(wèn)題

（1）告警信息量大，容易導(dǎo)致值班人員懈怠，忽視重要告警。各鐵路局環(huán)監(jiān)系統(tǒng)在建設(shè)時(shí)通常一條線一套系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)量和廠家繁多，各鐵路局監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)量多則二十幾套，少則五六套。為了便于集中管理，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，目前各鐵路局通常設(shè)一個(gè)或幾個(gè)動(dòng)環(huán)網(wǎng)管中心，將各監(jiān)控系統(tǒng)的終端集中到動(dòng)環(huán)網(wǎng)管中心，每班的值班員數(shù)量通常為1～2人，以某鐵路局一套高鐵環(huán)監(jiān)系統(tǒng)為例，監(jiān)控站點(diǎn)120個(gè)，2013年4月份日均告警數(shù)量480條，值班員平均每3 min處理一條告警，由于高鐵環(huán)監(jiān)系統(tǒng)普遍監(jiān)控了UPS、蓄電池、機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)等設(shè)備，告警量較普速線要大很多，如果一個(gè)網(wǎng)管中心放置兩套高鐵環(huán)監(jiān)系統(tǒng)，平均1 min 30 s會(huì)有一條告警發(fā)生，值班員要查閱、確認(rèn)告警，分析后通知維護(hù)人員，工作量非常大。

（2）告警門(mén)限值設(shè)置不統(tǒng)一、不合理，導(dǎo)致告警數(shù)量增多，或告警不及時(shí)。比如設(shè)置交流電壓門(mén)限值時(shí)，應(yīng)結(jié)合本地的供電條件，重點(diǎn)考慮高頻開(kāi)關(guān)電源和UPS等通信電源設(shè)備能允許的輸入電壓范圍（鐵標(biāo)規(guī)定為額定值±20%），如果設(shè)置范圍過(guò)寬，就失去了對(duì)用電設(shè)備的保護(hù)作用，如果設(shè)置范圍較窄，電網(wǎng)中的干擾（如供電單位在進(jìn)行倒閘時(shí)產(chǎn)生的操作過(guò)電壓）就會(huì)頻繁引發(fā)告警。又如一些用戶(hù)將直流電壓高門(mén)限值設(shè)置過(guò)低，設(shè)置為均充電壓，導(dǎo)致系統(tǒng)正常均充時(shí)就發(fā)生電壓高告警。

（3）各使用單位沒(méi)有統(tǒng)一的告警級(jí)別規(guī)定，各環(huán)監(jiān)系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，告警級(jí)別通常按照各監(jiān)控廠家的默認(rèn)值設(shè)定，由于監(jiān)控系統(tǒng)廠家數(shù)量繁多，各廠家告警級(jí)別設(shè)置不統(tǒng)一，一些重要告警被設(shè)置的級(jí)別較低，不能引起值班員的充分重視，導(dǎo)致值班員分不清主次，容易延誤重要告警的處理時(shí)機(jī)。

（4）告警名稱(chēng)不統(tǒng)一、不標(biāo)準(zhǔn)，使值班人員對(duì)告警含義判斷困難。由于被監(jiān)控設(shè)備廠家和監(jiān)控系統(tǒng)廠家繁多，同一條告警，不同的設(shè)備廠家命名不一致，不同的監(jiān)控廠家進(jìn)行協(xié)議解析后的名稱(chēng)也不一致，使值班人員難以理解各項(xiàng)告警的準(zhǔn)確含義，也不利于告警的統(tǒng)計(jì)和分析。

2.2 解決建議

在工程中，環(huán)監(jiān)廠家可以根據(jù)用戶(hù)的具體要求對(duì)告警名稱(chēng)、等級(jí)、報(bào)表格式等進(jìn)行調(diào)整。目前中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信都在著手制定各自的告警信息字典表，對(duì)告警信息進(jìn)行梳理，對(duì)其中重要的告警信息加以明確，使各監(jiān)控廠家按照用戶(hù)統(tǒng)一規(guī)定調(diào)整各自系統(tǒng)，便于運(yùn)行維護(hù)和統(tǒng)計(jì)管理。針對(duì)上述問(wèn)題，建議采取以下解決措施：

（1）將監(jiān)控系統(tǒng)告警信息分為3個(gè)等級(jí)并對(duì)各級(jí)告警的重要性及告警信息的顯示顏色進(jìn)行定義（見(jiàn)表1）。

（2）梳理必要告警，形成標(biāo)準(zhǔn)化字典表。由于監(jiān)控系統(tǒng)廠家和被監(jiān)控設(shè)備廠家眾多，告警類(lèi)型和告警名稱(chēng)也千差萬(wàn)別，不同廠家設(shè)備又因型號(hào)、容量不同，告警監(jiān)測(cè)點(diǎn)有100到200個(gè)不等。通過(guò)梳理，歸納并篩選出運(yùn)維中關(guān)注的29條告警項(xiàng)目，規(guī)定其標(biāo)準(zhǔn)的告警名稱(chēng)、告警編號(hào)、告警級(jí)別，并給出告警含義，對(duì)于其他告警項(xiàng)目，使用單位可以根據(jù)維護(hù)需要取舍。在此基礎(chǔ)上，將目前在線運(yùn)行的被監(jiān)控設(shè)備分為11個(gè)類(lèi)型，初步確定118條告警信息，形成標(biāo)準(zhǔn)化字典表（見(jiàn)表2）。

表1 告警等級(jí)定義

表2 鐵路通信環(huán)監(jiān)系統(tǒng)告警標(biāo)準(zhǔn)化字典

續(xù)表1

續(xù)表2

（3）結(jié)合使用單位實(shí)際情況規(guī)定告警門(mén)限值。用戶(hù)應(yīng)結(jié)合機(jī)房狀況、供電情況及《鐵路通信有線維護(hù)規(guī)則》的相關(guān)規(guī)定，統(tǒng)一規(guī)定告警門(mén)限值，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)重要告警項(xiàng)目（見(jiàn)表3）。

（4）加強(qiáng)告警項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)分析。有了統(tǒng)一的告警級(jí)別定義、告警門(mén)限值和告警名稱(chēng)，用戶(hù)可以快速準(zhǔn)確地對(duì)特定告警進(jìn)行篩選，制定標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)表格式。如按月統(tǒng)計(jì)高頻開(kāi)關(guān)電源的模塊故障率、機(jī)房溫度超限率、停電時(shí)長(zhǎng)和停電次數(shù)，裝有智能電表的機(jī)房還可以統(tǒng)計(jì)機(jī)房的用電量。將這些性能數(shù)據(jù)生成報(bào)表，同時(shí)傳送給綜合網(wǎng)管，管理人員按月度、年度對(duì)報(bào)表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，形成設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量和維護(hù)質(zhì)量報(bào)告。

3 強(qiáng)化環(huán)監(jiān)系統(tǒng)通用管理功能，充分發(fā)揮環(huán)監(jiān)系統(tǒng)在運(yùn)維管理中的作用

環(huán)監(jiān)系統(tǒng)除上述數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制功能，運(yùn)行、維護(hù)功能和管理功能三項(xiàng)基本功能外外，還可根據(jù)用戶(hù)需求開(kāi)發(fā)很多通用管理功能，這些功能可以進(jìn)一步優(yōu)化監(jiān)控系統(tǒng)和被監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行方式，節(jié)約人力、物力，提高運(yùn)維效率。

3.1 發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的資源管理功能

資源管理功能是系統(tǒng)的一項(xiàng)輔助管理功能。它可以將被監(jiān)測(cè)設(shè)備的型號(hào)、廠家、開(kāi)通時(shí)間、維護(hù)人員、技術(shù)資料等內(nèi)容歸納整理，進(jìn)行統(tǒng)一管理。尤為重要的是，電源設(shè)備數(shù)量眾多，通過(guò)這項(xiàng)功能可以方便地按廠家、按型號(hào)統(tǒng)計(jì)出在用電源設(shè)備數(shù)量，這一數(shù)據(jù)還可作為考核各型號(hào)設(shè)備故障率的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.2 適時(shí)引入節(jié)能功能

節(jié)約能源，較少浪費(fèi)始終是生產(chǎn)建設(shè)的重要課題。監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)輔助節(jié)能功能，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)機(jī)房室內(nèi)外環(huán)境量和電源、空調(diào)設(shè)備的監(jiān)控，在保證通信系統(tǒng)正常工作環(huán)境和通信系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，對(duì)機(jī)房環(huán)境和電源、空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到減少用電量的目的。

3.3 油機(jī)調(diào)度功能

對(duì)于供電不穩(wěn)定地區(qū)，監(jiān)控系統(tǒng)可以綜合考慮基站負(fù)荷、電池放電時(shí)間、剩余容量多方面的因素，形成移動(dòng)油機(jī)調(diào)度計(jì)劃，保證基站設(shè)備不間斷運(yùn)行，合理安排油機(jī)上站發(fā)電，有效降低油機(jī)調(diào)度次數(shù)、發(fā)電次數(shù)和發(fā)電時(shí)長(zhǎng)，提高油機(jī)發(fā)電的調(diào)度效率。

總之，電源及機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是鐵路通信基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)工作的必要手段，規(guī)范告警信息和報(bào)表格式一方面可以為值班員提供明確告警信息，確保重要告警得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理，為鐵路通信系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供有力保障；另一方面可以為管理工作提供便捷可信的數(shù)據(jù)支持，從而提高運(yùn)行維護(hù)效率和管理水平。此外，環(huán)監(jiān)系統(tǒng)還有強(qiáng)大的通用管理功能，用戶(hù)應(yīng)結(jié)合使用需求，深入挖掘，必定能使鐵路通信電源及機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)維管理工作中發(fā)揮出巨大的效力。

[1] 鐵路通信電源及機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)條件（報(bào)批稿）[S].

[2] 鐵路通信有線維護(hù)規(guī)則[S].

[3] YD/T 1363.1—2012 通信局站電源、空調(diào)及環(huán)境集中監(jiān)控管理系統(tǒng)（報(bào)批稿）[S].

表3 部分告警門(mén)限建議設(shè)置值

姜秋妍：北京鐵路通信技術(shù)中心，工程師，北京，100038

責(zé)任編輯 王志明