西安電信電源監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

摘要：論文依托西安電信電源監(jiān)控系統(tǒng)工程，從通信電源系統(tǒng)的特征、電源監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)以及功能等方面，系統(tǒng)地分析了西安電信電源系統(tǒng)的特征及電源監(jiān)控系統(tǒng)的需求，設(shè)計了由SC（監(jiān)控中心）、SS（監(jiān)控站）、SU（監(jiān)控單元）及SM（監(jiān)控模塊）構(gòu)成的通信電源監(jiān)控系統(tǒng)框架。重點針對系統(tǒng)實現(xiàn)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析與研究，解決了現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集的問題。從而保證了通信電源監(jiān)控數(shù)據(jù)上報的準(zhǔn)確性和實時性。

關(guān)鍵詞：通信電源 監(jiān)控系統(tǒng) 實時監(jiān)控 數(shù)據(jù)采集

1 通信電源監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在通信行業(yè)，電源設(shè)備通常被人們比作通信系統(tǒng)的“心臟”，通信網(wǎng)運行質(zhì)量和通信安全取決于通信電源系統(tǒng)的運行質(zhì)量。如圖1所示，交流供電系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)以及接地系統(tǒng)共同組成了電信局站的電源系統(tǒng)。

主用交流供電系統(tǒng)均采用市電，此外還采用油機發(fā)電機等設(shè)備作為備用交流電源以防備市電停電。一般大中型的電信局站均采用10KV高壓市電，而小型局站一般采用地壓市電電源。按照安裝電源設(shè)備的地點不同，可將直流供電系統(tǒng)分為集中直流供電系統(tǒng)和分散直流供電系統(tǒng)。

根據(jù)原郵電部1996年頒布的《通信電源和空調(diào)集中監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求（暫行規(guī)定）》（YDN023-1996），以及1997年原郵電部電信總局電網(wǎng)綜[1997]472號文《通信電源、機房空調(diào)集中監(jiān)控管理系統(tǒng)（暫行規(guī)定）》的規(guī)定：監(jiān)控系統(tǒng)的建立和實施應(yīng)以電信局（站）為基本單位，通過分布式計算機控制系統(tǒng)，逐步建成區(qū)/縣監(jiān)控系統(tǒng)和本地網(wǎng)（城市級）監(jiān)控系統(tǒng)。

根據(jù)圖2可看出，整個監(jiān)控系統(tǒng)是由多個監(jiān)控級自下而上逐級以匯接的方式組成的一個分布式計算機控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，分別對應(yīng)通信局、區(qū)縣以及地市三級電信管理體制。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來看，監(jiān)控系統(tǒng)采用逐級匯接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每個上級監(jiān)控級均呈輻射狀與若干下級監(jiān)控級形成一點對多點的網(wǎng)絡(luò)連接，最后通過監(jiān)控模塊與被監(jiān)控的若干設(shè)備相連。

電源和空調(diào)設(shè)備在通信局內(nèi)分散的安裝于不同的機房，由SM采集這些設(shè)備的運行參數(shù)和告警信息后實時傳遞給SU，因此，局監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢圆捎眯切谓Y(jié)構(gòu)或總線結(jié)構(gòu)。由于在區(qū)/縣監(jiān)控系統(tǒng)中，SU將SM傳送來的監(jiān)控數(shù)據(jù)加以處理后傳送給SS，SS向SU下達(dá)控制命令，而SU之間不需要相互傳送數(shù)據(jù)，因此，此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用星形結(jié)構(gòu)。

2 采集內(nèi)容分析

2.1 被監(jiān)控設(shè)備

2.1.1 按照用途可將監(jiān)控對象分為通信動力系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)。

①通信動力系統(tǒng)是電源監(jiān)控系統(tǒng)的主要監(jiān)控對象，包括高壓配電、低壓配電、UPS（三相電壓、三相電流、功率、功率因數(shù)等），柴油發(fā)電機組（三相電壓、三相電流、頻率、柴油油位、啟動電池電壓等），整流器（輸出電壓、電流等）、蓄電池組（電池組總電壓、電池單體電壓、電池表面溫度、電池組充放電電流）等動力設(shè)備。

②環(huán)境系統(tǒng)包括空調(diào)、局房環(huán)境（門禁、溫濕度、紅外、煙霧、水浸等）。電源監(jiān)控系統(tǒng)通過對動力設(shè)備和環(huán)境合理布置監(jiān)測點，就能準(zhǔn)確地將設(shè)備運行狀態(tài)和運行數(shù)據(jù)集中反應(yīng)到監(jiān)控中心。

2.1.2 按照監(jiān)控設(shè)備本身的特性，可將監(jiān)控對象分為智能設(shè)備和非智能設(shè)備。

①智能設(shè)備指設(shè)備本身具有一定的數(shù)據(jù)采集和處理能力，并帶有智能接口（口和網(wǎng)絡(luò)接口），可以直接與計算機進(jìn)行通信，如艾默生電源、Liebert UPS、海洛斯空調(diào)、卡特彼勒油機等。

②非智能設(shè)備本身不具備數(shù)據(jù)采集和處理能力，無智能接口，如低壓配電柜、普通分體空調(diào)、蓄電池組等。

對于智能設(shè)備，可通過獲取智能設(shè)備協(xié)議（包括智能設(shè)備通信協(xié)議、接口方式、數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容），直接納入監(jiān)控系統(tǒng)。對于非智能設(shè)備則需通過專門的信號采集器使其智能化再接入監(jiān)控系統(tǒng)。

2.2 被監(jiān)控信號

2.2.1 被監(jiān)控信號有非電量信號和電量信號。對于溫度、濕度以及郵箱油位等非電量信號應(yīng)當(dāng)通過傳感器將其變成電量信號后接入采集設(shè)備；對于三相電壓以及電流等不能直接測量的電量信號則應(yīng)當(dāng)通過變送器變換成適合采集信號后接入采集設(shè)備。

2.2.2 信號有模擬量，也有數(shù)字量。模擬量指隨時間連續(xù)變化的量（如交流電壓、交流電流、溫度等），對這些信號的測量，需采用模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備把模擬量變成數(shù)字量后才能適合計算機采集；而數(shù)字量指不連續(xù)變化的、具有確定的幾種狀態(tài)的量，計算機一般可以直接測量。

3 采集方案的設(shè)計

3.1 模塊局、AG及接入網(wǎng)數(shù)據(jù)采集

3.1.1 以艾默生公司PMC-3設(shè)備作為現(xiàn)場監(jiān)控單元（SU）方式。

PMC-3設(shè)備適用于市話模塊局、AG及接入網(wǎng)等小規(guī)模局站。PMC-3采用模板結(jié)構(gòu)設(shè)計，內(nèi)部有四個擴展槽，可插入四塊采集板，對采集板又分為三種類型：相控電源專用采集板、通用模擬量采集板和通用開關(guān)量采集板。相控電源專用采集板用于對一組-48V或24V通信電源的總電壓和分流器輸出進(jìn)行測量；通用模擬量采集板設(shè)有12路模擬量輸入及1路頻率輸入；通用開關(guān)量采集板設(shè)有12路開關(guān)量輸入和兩路開關(guān)量輸出。開關(guān)量輸入可以是有源信號，也可以是無源干接點以及LED燈輸入。RS422、RS232用于CPU板同上位機的通信。模塊局PMC-3現(xiàn)場接入方式如圖3所示。

3.1.2 采用ESC板作為動力設(shè)備監(jiān)控裝置的監(jiān)控方案分析。

這個方案利用華為公司的ESC板作為動力設(shè)備監(jiān)控裝置對端局設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，ESC板有302，303兩種型號，對于302板，只能接入數(shù)字開關(guān)量，對于接入網(wǎng)供電系統(tǒng)，無法在停電、電池放電等告警發(fā)生時進(jìn)行現(xiàn)場搶修，只有在模擬量采集上后，通過告警等級及相應(yīng)閥值設(shè)定，進(jìn)行判斷后才決定是否進(jìn)行現(xiàn)場故障處理，302板實現(xiàn)不了這些功能，無法達(dá)到集中監(jiān)控要求，故舍棄此方案。ESC303板方案采用華為ESC303板做為端局采集設(shè)備，通過RS232接口與華為接入網(wǎng)設(shè)備內(nèi)部網(wǎng)管傳輸時隙連接，網(wǎng)管中心通過客戶端軟件讀取監(jiān)控數(shù)據(jù)。

ESC303板方案在兩個模塊局及接入網(wǎng)機房進(jìn)行了試點。在完成了ESC303動力環(huán)境監(jiān)控箱的安裝與調(diào)試工作后，對該方案進(jìn)行了專門的數(shù)據(jù)采集對比和調(diào)查分析，并與華為技術(shù)中研部開發(fā)人員座談，試點結(jié)果如下：

①ESC板采用一48VDC工作電源，滿足通信供電要求。

②掛壁式安裝，具有6個模擬量擴展通道，16個數(shù)字量擴展通道，一個智能設(shè)備端口，能夠?qū)C房溫濕度、煙感、水浸、門禁等環(huán)境量以及華為整流器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

③在客戶端軟件，可以設(shè)定告警門限值，并以不同顏色區(qū)分告警與正常狀態(tài)。

④具備遙控功能，如對整流器進(jìn)行遠(yuǎn)程均浮沖，或模塊的開關(guān)機。

⑤能提供報表功能，如電池組放電電壓曲線、電壓波動曲線的報表?？刹樵儦v史告警數(shù)據(jù)。

但該方案仍存在較大不足，主要有：

①只能接入華為公司HONENT產(chǎn)品，對于其他公司設(shè)備均無法接入。

②智能設(shè)備接入端口僅有一個，該接口只能接入華為幾種類型的電源。這對于智能設(shè)備多于一個及非華為電源的機房來說，將是一個不容忽視的問題。

③ESC板采集溫度時，發(fā)現(xiàn)有近2攝氏度的誤差。

④系統(tǒng)運行時，讀取端局交換設(shè)備初始化數(shù)據(jù)較緩慢，且經(jīng)常失敗。

⑤當(dāng)前界面顯示的機房信息，無法對需欲查詢機房進(jìn)行迅速定位，端局過多時難以及時了解所關(guān)心的機房情況。

⑥沒有單獨的當(dāng)前告警一覽表，且沒有單獨的聲光提示，若想查看各個機房有無動力環(huán)境告警，需在華為接入網(wǎng)網(wǎng)管界面上所有網(wǎng)管告警上逐個瀏覽，而網(wǎng)管告警是海量數(shù)據(jù)。

⑦告警不分級別，如一般、重要、緊急等，使得維護(hù)人員不便于對告警的輕重緩急進(jìn)行區(qū)別對待。

⑧雖然能提供歷史告警數(shù)據(jù)查詢，但查詢結(jié)果無法打印，查詢到的數(shù)據(jù)沒有進(jìn)行分析統(tǒng)計功能。

⑨動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)利用接入網(wǎng)網(wǎng)管內(nèi)部控制通道傳輸。數(shù)據(jù)配置、上報及存儲均在端局交換設(shè)備上完成，數(shù)據(jù)量過大時是否會對V5產(chǎn)生影響待觀察。

⑩該系統(tǒng)底端采用專用的采集板；且傳輸利用華為交換的控制通道，日后維護(hù)將會帶來極大不便。

綜合上述，利用ESC303板作為模塊局動力設(shè)備監(jiān)控的裝置方案可以達(dá)到基本的監(jiān)控要求，但如果采用該方案只能接入華為設(shè)備?？紤]到西安電信本地網(wǎng)中接入網(wǎng)設(shè)備大多采用華為公司HONENT產(chǎn)品，因此在華為設(shè)備接入網(wǎng)中采用此種數(shù)據(jù)采集方案。

3.2 端局?jǐn)?shù)據(jù)采集

目前電源監(jiān)控系統(tǒng)對西安電信所有的端局相關(guān)設(shè)備都進(jìn)行了監(jiān)控，在端局采用的現(xiàn)場監(jiān)控單元（SU）是艾默生公司的PMC-3設(shè)備，PMC-3與現(xiàn)場被監(jiān)控設(shè)備的連接如圖4所示。其中AMS-1是數(shù)據(jù)處理單元，OCI-4是協(xié)議轉(zhuǎn)換器。每一個AMS-1都可以接入模擬量、開關(guān)量或控制量信號。如果這些信號是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號，可以直接接入，否則，可以通過加裝傳感器、變送器接入。端局的專用空調(diào)如Lfabert，Hirnss，Atlas等型號的專用空調(diào)可以通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器OCI-4接入系統(tǒng)。

4 結(jié)論

本論文以西安電信電源監(jiān)控系統(tǒng)工程為背景，根據(jù)西安電信通信網(wǎng)絡(luò)的實際情況，設(shè)計并確定了電源監(jiān)控系統(tǒng)的管理層次及系統(tǒng)設(shè)備組網(wǎng)結(jié)構(gòu)；并通過對監(jiān)控對象的確定，對采集設(shè)備的分析研究，對模塊局、AG、接入網(wǎng)及端局進(jìn)行數(shù)據(jù)采集方案的設(shè)計，保證了通信電源監(jiān)控數(shù)據(jù)上報的準(zhǔn)確性和實時性。

參考文獻(xiàn)：

[1]候振義，夏崢編.通信電源站原理及設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社，2002.

[2]電信總局.通信電源、機房空調(diào)集中監(jiān)控管理系統(tǒng)技術(shù)要求[S].1996.

[3]電信總局.通信電源、機房空調(diào)集中監(jiān)控管理系統(tǒng)暫行規(guī)定[S].1997.

[4]李崇建.通信電源技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及測量[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2002.

[5]侯永濤.現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展及在通信電源監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].通信電源技術(shù)，2000（3）：9-13.

作者簡介：

任彥臻（1977-），女，陜西人，工程師，主要從事電信系統(tǒng)通訊設(shè)備的維護(hù)工作。