環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)在電力通信上的應(yīng)用

顧煥之 孫衛(wèi)軍

（昌吉電業(yè)局信息通信公司，新疆 昌吉831100）

1 環(huán)境與動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)概述

1.1 應(yīng)用環(huán)境與動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)的目的

隨著西部大建設(shè)、大發(fā)展時(shí)代的到來(lái)，城鄉(xiāng)用電量激增，電網(wǎng)建設(shè)飛速發(fā)展，電力通信網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)大，業(yè)務(wù)種類(lèi)多樣、通信站點(diǎn)劇增，電力通信人員面對(duì)越來(lái)越多的通信局（站）。

傳統(tǒng)的以分散式人工看守為主的維護(hù)和管理方法、手段和體制已不能適應(yīng)新形勢(shì)的要求。 環(huán)境及動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)與配置，使通信人員可以做到對(duì)設(shè)備故障、環(huán)境情況及安全性的迅速、準(zhǔn)確反應(yīng)和有目的性的維護(hù)，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的維護(hù)管理質(zhì)量，降低系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用；同時(shí)保證系統(tǒng)運(yùn)行處于良好的工作狀態(tài)，降低運(yùn)行成本，解決了電力通信人員面臨的包括設(shè)備運(yùn)行環(huán)境要求高、機(jī)房多、人員配備少等問(wèn)題。智能化的環(huán)境動(dòng)力集中監(jiān)控系統(tǒng)向集中監(jiān)控、集中維護(hù)、集中管理方向發(fā)展，提高設(shè)備維護(hù)質(zhì)量，降低維護(hù)成本，為設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提供良好的保障。

1.2 昌吉電力通信網(wǎng)概況

新疆昌吉電業(yè)局現(xiàn)有110kV 及以上站點(diǎn)座，由于地勢(shì)狹長(zhǎng)、維護(hù)區(qū)域大將通信網(wǎng)分為東部、西部?jī)蓮埦W(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)主要通過(guò)SDH 傳輸設(shè)備搭建， 傳輸帶寬622M， 目前東西部通信網(wǎng)各自已形成通信自愈環(huán)網(wǎng)，具體方式如圖1 所示。

昌吉地區(qū)地勢(shì)狹長(zhǎng)，東西跨度500 公里，南北跨度200 公里，通信站點(diǎn)多，通信維護(hù)人員少，對(duì)于通信站點(diǎn)的動(dòng)力及環(huán)境維護(hù)只能按季度或者結(jié)合日常工作進(jìn)行巡視檢查，維護(hù)效率低、維護(hù)成本高、維護(hù)站點(diǎn)存在盲點(diǎn)。

2 環(huán)境及動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組網(wǎng)邏輯

2.1 環(huán)境與動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及組網(wǎng)方案概述

圖1 昌吉東西部通信網(wǎng)拓?fù)鋱D

環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用了逐級(jí)匯接的倒樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由監(jiān)控中心及分布的各個(gè)監(jiān)控端局構(gòu)成。 昌吉東西部通信網(wǎng)上各個(gè)站點(diǎn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)站內(nèi)SDH 設(shè)備分配的以太網(wǎng)端口傳送至調(diào)度樓中心站點(diǎn)，監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)及通信協(xié)議采用統(tǒng)一的格式，為逐步實(shí)現(xiàn)多級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)作好基本架構(gòu)。監(jiān)控中心除了負(fù)責(zé)本機(jī)房的動(dòng)力與環(huán)境監(jiān)控外，還把其它端局傳來(lái)的監(jiān)控信號(hào)進(jìn)行合并處理。

環(huán)境與動(dòng)力監(jiān)控的監(jiān)控對(duì)象包括逆變電源、開(kāi)關(guān)電源、UPS 系統(tǒng)、市電、低壓配電系統(tǒng)、空調(diào)、蓄電池組、溫度、濕度、煙霧等[1]。

環(huán)境動(dòng)力集中監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸采用以太網(wǎng)方式，避免數(shù)據(jù)在多次轉(zhuǎn)換中出現(xiàn)誤碼。 根據(jù)邊緣接點(diǎn)機(jī)房的設(shè)備特點(diǎn)，每個(gè)端局配置一臺(tái)通用采集器和一臺(tái)蓄電池采集器，利用端局傳輸設(shè)備提供的以太網(wǎng)通道，將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)通過(guò)傳送到調(diào)度樓監(jiān)控中心。

圖2 環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2.1 監(jiān)測(cè)中心設(shè)計(jì)

1）硬件結(jié)構(gòu)

配置數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB 服務(wù)器、協(xié)議轉(zhuǎn)換服務(wù)器、1 套采集平臺(tái)等設(shè)備構(gòu)成系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，通過(guò)配置網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、單向隔離裝置、組成LAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖2。

2）服務(wù)端設(shè)備

●數(shù)據(jù)服務(wù)器/應(yīng)用服務(wù)器

采用PC 服務(wù)器作為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器/應(yīng)用服務(wù)器，采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，儲(chǔ)存歷史數(shù)據(jù)，提供應(yīng)用服務(wù)。

●協(xié)議轉(zhuǎn)換器

協(xié)議轉(zhuǎn)換器對(duì)網(wǎng)管設(shè)備、智能設(shè)備（光傳輸、接入、交換、電源等）進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，并將獲得的信息通過(guò)以太網(wǎng)送往數(shù)據(jù)服務(wù)器。

3）客戶(hù)端設(shè)備

●工作站

調(diào)度工作站主要提供給調(diào)度人員全網(wǎng)的監(jiān)視功能，實(shí)時(shí)顯示網(wǎng)絡(luò)各種告警信號(hào)，并具備聲光告警方式。

維護(hù)工作站主要給維護(hù)人員提供后臺(tái)數(shù)據(jù)的編輯功能， 負(fù)責(zé)整個(gè)通信網(wǎng)內(nèi)后臺(tái)數(shù)據(jù)的更改、增加、刪除。

4）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

●網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)

服務(wù)端設(shè)備、客戶(hù)端設(shè)備、數(shù)據(jù)采集平臺(tái)通過(guò)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。

●正向物理隔離裝置

實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)到三區(qū)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)單向傳輸。

5）采集平臺(tái)

數(shù)據(jù)采集平臺(tái)采用分布式結(jié)構(gòu)，方便擴(kuò)容,將接口服務(wù)器、通用數(shù)據(jù)采集單元設(shè)計(jì)在統(tǒng)一框架結(jié)構(gòu)內(nèi)。

接口服務(wù)器：匯集通用采集器和各類(lèi)智能通信設(shè)備信息。

PTU 通用數(shù)據(jù)采集單元：負(fù)責(zé)采集硬件節(jié)點(diǎn)信息，如機(jī)房環(huán)境數(shù)據(jù)：溫濕度、空調(diào)設(shè)備等。

圖3 主站采集平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6）主站功能

●系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)具有可擴(kuò)展性， 通信站及通信設(shè)備增加，系統(tǒng)功能的擴(kuò)充，原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不能改動(dòng)。

●系統(tǒng)具有綜合性，可對(duì)各種通信設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能兼容其它監(jiān)控系統(tǒng)，可接入具有智能監(jiān)控系統(tǒng)通信設(shè)備的數(shù)據(jù)。

●系統(tǒng)具有可維護(hù)性。 系統(tǒng)要有網(wǎng)絡(luò)自檢功能，監(jiān)測(cè)設(shè)備具有自診斷功能故障時(shí)要及時(shí)告警，能反映系統(tǒng)自身運(yùn)行情況。

●系統(tǒng)具有良好的兼容性。 應(yīng)用軟件要采用模塊化結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要配置不同功能模塊。 軟件對(duì)硬件具有兼容性和適應(yīng)性。 硬件要采用分布式結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要可以隨時(shí)增加或減少設(shè)備，相互之間不受任何影響。

●系統(tǒng)的硬件及軟件具有高可靠性。 系統(tǒng)硬件、軟件應(yīng)有冗余配置，降級(jí)運(yùn)行等措施，保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行。

●系統(tǒng)具有安全性。 系統(tǒng)要有安全管理功能，不同的用戶(hù)給以不同的保安級(jí)別，使不被授權(quán)的人無(wú)法進(jìn)入系統(tǒng)，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)不被破壞。

●以形象直觀的圖形界面方式實(shí)時(shí)顯示所轄范圍內(nèi)各監(jiān)測(cè)對(duì)象的分布狀況、工作狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)。 具體描述如下：

（1）系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)以圖形和表格的方式顯示；

（2）圖形界面支持設(shè)備連線(xiàn)圖、原理圖、實(shí)象圖和分布圖等多種圖形方式及以上各種方式的組合；

（3）圖形界面通過(guò)圖形動(dòng)畫(huà)、顏色變化、開(kāi)關(guān)閘位變化和圖形閃爍等多種方式來(lái)表現(xiàn)監(jiān)測(cè)對(duì)象的工作狀態(tài)；

（4）實(shí)時(shí)顯示設(shè)備信號(hào)曲線(xiàn)。

●具備與其他廠家的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主站連接功能。

●監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不影響站內(nèi)通信設(shè)備運(yùn)行。

●具備遠(yuǎn)程維護(hù)功能。 可在主站對(duì)各級(jí)子站進(jìn)行配置參數(shù)修改。

●具備對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的初始化功能，系統(tǒng)每次重啟必須對(duì)所有時(shí)實(shí)數(shù)據(jù)的狀態(tài)進(jìn)行初始化，使其與當(dāng)時(shí)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)保持一致。

●具有歷史數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)全網(wǎng)的告警事件、模擬量數(shù)據(jù)及系統(tǒng)操作記錄,歷史數(shù)據(jù)庫(kù)為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)格式以便其他系統(tǒng)訪(fǎng)問(wèn)。 歷史數(shù)據(jù)可保存兩年,可定時(shí)刪除,可遠(yuǎn)端維護(hù)。

●可查看實(shí)時(shí)和歷史曲線(xiàn),曲線(xiàn)取點(diǎn)可定時(shí)定量設(shè)置(多長(zhǎng)時(shí)間或變化多少取一個(gè)點(diǎn))

●系統(tǒng)具有打印功能。可選擇歷史數(shù)據(jù)庫(kù)字段內(nèi)容和時(shí)間段打印歷史事件和模擬量數(shù)據(jù)。

●上報(bào)的告警具備根告警分析功能,自動(dòng)從同時(shí)產(chǎn)生的若干告警中判斷出引發(fā)故障的根告警，判斷準(zhǔn)確率要達(dá)到99%以上.同時(shí)系統(tǒng)需要有屏蔽告警。

2.2.2 分站采集平臺(tái)設(shè)計(jì)

1）硬件結(jié)構(gòu)

圖4 分站采集平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2）數(shù)據(jù)采集分站硬件要求

●通過(guò)四級(jí)電磁兼容試驗(yàn)；

●采用嵌入式CPU 及LINUX 操作系統(tǒng)保證其安全性；

●提供2 個(gè)以上獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)接口；

●提供8 個(gè)以上RS232 接口；

●提供至少24 遙信、16 遙測(cè)、4 遙控的硬件采集接入能力；

●具備智能設(shè)備協(xié)議轉(zhuǎn)換本地處理；

●具備向第三方數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力；

●具備軟件在線(xiàn)升級(jí)能力，升級(jí)軟件無(wú)需更換芯片；

●配備文件遠(yuǎn)程修改，具備在線(xiàn)調(diào)試能力，可以遠(yuǎn)程觀測(cè)分站監(jiān)控單元數(shù)據(jù)碼流。

3）分站功能

●采集被監(jiān)測(cè)設(shè)備及機(jī)房環(huán)境的運(yùn)行參數(shù)和工作狀態(tài)。

●接收并執(zhí)行來(lái)自上級(jí)監(jiān)測(cè)中心的控制命令。

●具備接入計(jì)算機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)操作的功能。

●擁有一定數(shù)量的RS232、RS422/485 接口。

●采用模塊化設(shè)計(jì)具有可擴(kuò)展性， 通信機(jī)房及通信設(shè)備增加，系統(tǒng)功能的擴(kuò)充，原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不能改動(dòng)。

●系統(tǒng)具有綜合性，可對(duì)各種通信設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能兼容其它監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可接入具有智能監(jiān)控系統(tǒng)通信設(shè)備的數(shù)據(jù)。

●系統(tǒng)具有可維護(hù)性。 監(jiān)測(cè)設(shè)備具有自診斷功能，故障時(shí)及時(shí)告警，反映系統(tǒng)自身運(yùn)行情況。

●系統(tǒng)具有良好的兼容性。 應(yīng)用軟件要采用模塊化結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要配置不同功能模塊。 軟件對(duì)硬件具有兼容性和適應(yīng)性。 硬件要采用分布式結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要可以隨時(shí)增加或減少設(shè)備，相互之間不受任何影響。

●系統(tǒng)的硬件及軟具有高可靠性,保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行。

●監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不能影響站內(nèi)通信設(shè)備運(yùn)行。

●具備通道選擇功能,支持多通道傳輸。

●具備遠(yuǎn)程維護(hù)功能?？稍谥髡緦?duì)各數(shù)據(jù)采集站進(jìn)行配置參數(shù)修改。

●具備對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的初始化功能，系統(tǒng)每次重啟必須對(duì)所有時(shí)實(shí)數(shù)據(jù)的狀態(tài)進(jìn)行初始化，使其與當(dāng)時(shí)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)保持一致。

●具有歷史數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)本站的告警事件記錄。

●具備對(duì)本地接入設(shè)備進(jìn)行協(xié)議解析并上傳的能力,各種接入設(shè)備及智能電源等設(shè)備必須在本站進(jìn)行協(xié)議解析并以固定數(shù)據(jù)格式向外報(bào)送。

2.3 環(huán)境與動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)中的資源管理子系統(tǒng)

資源管理系統(tǒng)是環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)，資源管理子系統(tǒng)和環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控主系統(tǒng)的良好的連接和數(shù)據(jù)交互，能夠保證系統(tǒng)管理員對(duì)機(jī)房動(dòng)力系統(tǒng)和環(huán)境的精確掌握，對(duì)環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)的良好運(yùn)行具有重要意義。

根據(jù)環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件邏輯，資源管理子系統(tǒng)對(duì)環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件資源二次分析，形成新的邏輯，保證資源管理按照不同需求的數(shù)據(jù)提取接口，使系統(tǒng)管理員能夠根據(jù)不同的邏輯，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)，提高了環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。

資源管理子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：

由于環(huán)境與動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控的是運(yùn)營(yíng)商的動(dòng)力機(jī)房的智能設(shè)備和機(jī)房環(huán)境量， 各種資源分布在不同的遠(yuǎn)程局站中，資源管理相互獨(dú)立，資源之間的邏輯關(guān)系復(fù)雜，因此需要一個(gè)專(zhuān)門(mén)的資源管理系統(tǒng)來(lái)集中管理。

環(huán)境與動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)的資源管理子系統(tǒng)涉及的管理范圍，可以劃分為空間資源、局站資源、網(wǎng)絡(luò)資源、維修持資源、其他資源等類(lèi)。

資源管理子系統(tǒng)采用三層體系架構(gòu)， 從邏輯上分成接口適配層、應(yīng)用邏輯層和界面表示層。 接口適配層完成各種實(shí)時(shí)信息的采集；應(yīng)用邏輯層完成各種實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)的應(yīng)用邏輯服務(wù)；界面表示層完成用戶(hù)界面展現(xiàn)和用戶(hù)交互。 系統(tǒng)總體框架如下：

圖5 系統(tǒng)總體框架結(jié)構(gòu)

資源管理子系統(tǒng)平臺(tái)建立電力通信網(wǎng)統(tǒng)一的信息模型、 數(shù)據(jù)庫(kù)、軟件框架和數(shù)據(jù)交換平臺(tái)。 在此平臺(tái)上構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視子系統(tǒng)、業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視子系統(tǒng)提供告警和性能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、處理、存儲(chǔ)、查詢(xún)統(tǒng)計(jì)和分析功能；業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)提供值班日志、統(tǒng)計(jì)分析和報(bào)表等功能。

3 結(jié)束語(yǔ)

環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)的形成，為電力通信設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)和環(huán)境量的監(jiān)測(cè)提供良好的保障。環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源的數(shù)據(jù)往往分散在網(wǎng)管、設(shè)計(jì)文稿、資產(chǎn)卡片、各種獨(dú)立的信息管理系統(tǒng)中，缺乏集中的管理。網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)建成后，將形成一個(gè)全面的企業(yè)資源倉(cāng)庫(kù)，其管理的網(wǎng)絡(luò)資源將是綜合的、多層次、多角度的[3]，在全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持下提高網(wǎng)絡(luò)配置的利用率和合理性。同時(shí)，資源管理系統(tǒng)豐富、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析功能，能夠?yàn)殡娏νㄐ啪W(wǎng)絡(luò)建設(shè)和規(guī)劃提供決策支持。 環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)在集中掌握各種網(wǎng)絡(luò)資源后，可提高資源調(diào)配的靈活性，適應(yīng)業(yè)務(wù)的多樣化發(fā)展趨勢(shì)，提高資源的利用率和通信站點(diǎn)的維護(hù)效率，充分發(fā)揮電力通信網(wǎng)絡(luò)的綜合優(yōu)勢(shì)。

［1］陳淑榮.電力通信網(wǎng)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)電力出版社,1995.

［2］ECM-3000 電力通信綜合監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)手冊(cè)[Z].南京南瑞通信公司,2011.

［3］王英赫.綜合資源管理系統(tǒng)的分析[J].通信管理與技術(shù),2006,10.