開展數(shù)據(jù)挖掘，提升動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控效能

施建榮，何 霞

（1.中國移動(dòng)江蘇公司南通分公司，江蘇 南通226007；2.中國移動(dòng)江蘇公司，江蘇 南京210020）

1 概 述

隨著2013年12月5日4G牌照的發(fā)放，中國移動(dòng)通信已正式跨進(jìn)4G時(shí)代，GSM（2G）、TD（3G）、TD－LTE（4G）、WLAN四網(wǎng)協(xié)同運(yùn)營已促使通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)（簡稱網(wǎng)管網(wǎng)）具備了大數(shù)據(jù)特質(zhì)，而動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)直接服務(wù)于這個(gè)龐大通信網(wǎng)。

大數(shù)據(jù)泛指巨量的數(shù)據(jù)集，因可從中挖掘出有價(jià)值的信息而受到重視。麥肯錫公司的報(bào)告指出數(shù)據(jù)是一種生產(chǎn)資料，大數(shù)據(jù)是下一個(gè)創(chuàng)新、競爭、生產(chǎn)力提高的前沿。在開發(fā)利用大數(shù)據(jù)背景下，挖掘動(dòng)環(huán)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、用好動(dòng)環(huán)監(jiān)控平臺(tái)既是動(dòng)環(huán)監(jiān)控的機(jī)遇，也是不可回避的新挑戰(zhàn)。

動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是采用數(shù)據(jù)采集技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電源供電設(shè)備的運(yùn)行情況及機(jī)房環(huán)境狀況進(jìn)行監(jiān)控的平臺(tái)。其中數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性是數(shù)據(jù)采集的前提，這也是對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)最基本的功能要求。而目前的運(yùn)行維護(hù)工作往往只強(qiáng)調(diào)及時(shí)性，而忽視了準(zhǔn)確性。隨著4G時(shí)代的到來，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成倍增加，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也越來越多，如何保證并提高海量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性越來越引起人們的重視。此外很多重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)據(jù)、告警、基站節(jié)點(diǎn)的電壓、電流、溫度，通信機(jī)房節(jié)能減排數(shù)據(jù)等，基本上都是從“動(dòng)環(huán)”系統(tǒng)獲取，如果這些數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性都得不到保證，那么設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析也就失去了意義。準(zhǔn)確獲取原始數(shù)據(jù)的重要性可見一斑。

2 研究現(xiàn)狀與問題分析

動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)針對(duì)各種通訊局站的電源設(shè)備特點(diǎn)和工作環(huán)境，對(duì)局站內(nèi)的通信電源、蓄電池、UPS、發(fā)電機(jī)、智能空調(diào)等智能、非智能設(shè)備以及溫濕度、煙霧、水浸、門禁等環(huán)境實(shí)現(xiàn)“五遙”功能：遙測、遙信、遙控、遙調(diào)、遙視。這些功能的實(shí)現(xiàn)都與數(shù)據(jù)采集密切相關(guān)。

真實(shí)可靠和實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)是維護(hù)工作的靈魂，管理工作的基礎(chǔ)，是維護(hù)人員進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)和系統(tǒng)安全決策必不可少的依據(jù)。

當(dāng)前運(yùn)營商后端系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要有故障告警數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)等，本文選取動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控中較重要，問題也比較明顯的兩種數(shù)據(jù)（告警數(shù)據(jù)和智能電表數(shù)據(jù)）來進(jìn)行研究、分析。

告警數(shù)據(jù)主要包含以下幾方面：（1）設(shè)備故障告警，如：電源模塊告警。（2）環(huán)境異常告警，如：水浸告警、高溫告警。（3）電源供電情況告警，如：停電、低壓告警等。動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)告警信息，派專業(yè)維護(hù)隊(duì)伍到現(xiàn)場處理，并依據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)基站動(dòng)力設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程開關(guān)和運(yùn)行參數(shù)設(shè)置調(diào)整?？梢?，如果告警數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤，維護(hù)工作將失去正確的方向。

2.1 告警數(shù)據(jù)未能反映真實(shí)情況

以圖1中如皋基站告警量最大的“電池單體｛0｝電壓低告警”為例，一天的低壓告警就達(dá)到73次。

實(shí)際情況，在對(duì)這些電壓低的電池進(jìn)行現(xiàn)場核查工作后表明，很多其實(shí)不是電池本身的問題，而是電池監(jiān)控采集線或者連接輔件含緊固件接觸不良（壓接不緊或者接觸氧化）等問題，導(dǎo)致監(jiān)控采集的數(shù)據(jù)缺乏準(zhǔn)確性。

圖1 如皋分公司基站告警量排名統(tǒng)計(jì)表

圖2中，電池單體電壓告警數(shù)量相比較其他告警，數(shù)量非常大，僅低壓告警就高達(dá)1 123次，有的基站中電池告警占到總告警的56%。而這些數(shù)據(jù)是不是真實(shí)信息的反映？通過對(duì)現(xiàn)狀的梳理、分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些告警信息只會(huì)將維護(hù)工作帶入歧途。因此，告警關(guān)聯(lián)的準(zhǔn)確性急需改善。

圖2 按設(shè)備種類標(biāo)準(zhǔn)告警統(tǒng)計(jì)表

2.2 智能電表數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題

智能電表數(shù)據(jù)常常不準(zhǔn)確。通過日常數(shù)據(jù)分析，有的數(shù)據(jù)偏大，有的數(shù)據(jù)偏小，有的電表甚至沒有數(shù)據(jù)。結(jié)合現(xiàn)場排查，發(fā)現(xiàn)智能電表數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確帶來數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性不夠是基站維護(hù)工作中的常見問題。

圖3 分公司全網(wǎng)智能電表數(shù)據(jù)匹配統(tǒng)計(jì)占比

從圖3可以看出，匹配不成功率高達(dá)54%，經(jīng)現(xiàn)場核查發(fā)現(xiàn)一般存在以下幾個(gè)問題：

a.各相電壓、電流采集線纜對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)位。

b.PT或者CT設(shè)置錯(cuò)誤。

c.電流采集線進(jìn)出反向。

動(dòng)環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)中智能電表監(jiān)測系統(tǒng)常出現(xiàn)的狀況：

（1）監(jiān)測中斷，無數(shù)據(jù)

監(jiān)控中斷的情況如圖4所示。

圖4 智能電表檢測中斷

（2）數(shù)據(jù)不合理，無告警

圖5所示為數(shù)據(jù)不合理卻無告警的情況。

圖5 三相電流明顯不平衡，A相電流為0

下面以南通分公司各個(gè)基站和節(jié)點(diǎn)的三相電流為例：以下數(shù)據(jù)為對(duì)照動(dòng)環(huán)整理所得，由于數(shù)據(jù)太多，取幾組典型數(shù)據(jù)加以分析，如表1所示。

表1 各站點(diǎn)三相電流監(jiān)測記錄表

表1為南通市2181個(gè)站點(diǎn)中，列舉的具有典型意義的站點(diǎn)數(shù)據(jù)。

表2為南通移動(dòng)分公司各站點(diǎn)智能電表故障比（三相電流監(jiān)測）匯總表。

表2 各站點(diǎn)智能電表故障比（三相電流監(jiān)測）匯總表

表2中的電表故障包括：

（1）監(jiān)測中斷，沒有任何數(shù)據(jù)值。

（2）監(jiān)測未中斷，但數(shù)據(jù)值缺失，讀數(shù)為0。

（3）無法正確顯示設(shè)備工作狀態(tài)。

（4）設(shè)備數(shù)值非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，嚴(yán)重滯后。

對(duì)于明顯不合理的數(shù)據(jù)，比如三相電流數(shù)據(jù)均有，而且偏差均在合理范圍之內(nèi)，但是都是很小的數(shù)據(jù)，明顯和實(shí)際情況不符合的，因所設(shè)計(jì)三相電流平衡算法并未考慮此種情況，故表2中并未納入統(tǒng)計(jì)，具體算法會(huì)在下文中闡述。

表2中，全市的電表故障率平均達(dá)到了13.76%，個(gè)別故障率比較高的縣市達(dá)到了20%，如果統(tǒng)計(jì)進(jìn)不合理的數(shù)值較小的節(jié)點(diǎn)，故障率將會(huì)進(jìn)一步增大，較高的電表故障率將直接導(dǎo)致采集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性大大降低，其結(jié)果就是坐在動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)前的工作人員不能做出及時(shí)、準(zhǔn)確、有效的判斷，給動(dòng)環(huán)維護(hù)工作埋下了隱患。通過分析，我們開展了為期3個(gè)月的基站動(dòng)環(huán)監(jiān)控可用率專項(xiàng)整治活動(dòng)，通過整治，可用率穩(wěn)定在98%以上。

3 結(jié)論與解決措施

通過對(duì)上述情況和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以清楚的得出，動(dòng)環(huán)告警量大，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不高，除了真正因?yàn)楸槐O(jiān)控設(shè)備工作狀態(tài)以及數(shù)據(jù)異常外，很多情況是由于諸如設(shè)備安裝不到位、網(wǎng)絡(luò)傳輸故障、器件的維護(hù)與校對(duì)工作不及時(shí)，監(jiān)測儀器質(zhì)量問題等原因造成的。

數(shù)據(jù)的真實(shí)性離不開系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)的穩(wěn)定性又離不開工程前期的安裝質(zhì)量與日常維護(hù)工作，實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集如果沒有穩(wěn)定的傳輸支持，維護(hù)部門的各項(xiàng)預(yù)防決策也就無從下達(dá)，原始數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的缺失將導(dǎo)致維護(hù)人員搞不清設(shè)備運(yùn)行的真實(shí)情況，進(jìn)而做出錯(cuò)位的決策方案。針對(duì)以上原因分析，提出以下幾點(diǎn)解決措施：

3.1 器件選擇把關(guān)要嚴(yán)

互感器的精度與質(zhì)量參差不齊，容易導(dǎo)致一些基站，節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場電表計(jì)量不準(zhǔn)，使用效果不理想。針對(duì)有的監(jiān)控平臺(tái)不能在同一時(shí)刻采集到所有的測試數(shù)據(jù)，這就要求儀表具有凍結(jié)存儲(chǔ)一定時(shí)間的數(shù)據(jù)的功能。

要嚴(yán)把器件質(zhì)量關(guān)，從公司利益出發(fā)購買穩(wěn)定可靠，符合技術(shù)要求，又符合部門需求的產(chǎn)品。對(duì)供應(yīng)商的產(chǎn)品、服務(wù)進(jìn)行評(píng)審，參照評(píng)審結(jié)果選擇供應(yīng)商。

3.2 施工監(jiān)察要到位

通信機(jī)房的配電設(shè)計(jì)總是按照最大用電量并留足余量來進(jìn)行開關(guān)大小配置的。而在建設(shè)時(shí)，現(xiàn)場人員會(huì)對(duì)照開關(guān)容量來選配電表的互感器，容易出現(xiàn)配置容量過大，從而導(dǎo)致互感器精度下降?；ジ衅靼惭b過程中，某些互感器的負(fù)載能力比較弱，互感器與儀表間引線過長、線徑較細(xì)、線阻過大等都會(huì)影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

施工過程中要規(guī)范施工，加強(qiáng)對(duì)施工人員的培訓(xùn)，樹立“示范站”進(jìn)行推廣。提高器件的集成化程度，減少現(xiàn)在按照環(huán)節(jié)。

此外，針對(duì)后續(xù)發(fā)展情況，施工設(shè)計(jì)時(shí)要有一定的前瞻性，為將來可能增加的設(shè)備留足空間與通訊口。

3.3 通訊及接口穩(wěn)定性要保證，維護(hù)要及時(shí)到位

很多傳感器的工作環(huán)境非常惡劣，會(huì)發(fā)生偏差、精度退化甚至完全失效等故障，而且傳感器都在低端、數(shù)量巨大、維護(hù)周期又長、需要投入大量的人力物力，為此要增加專業(yè)的維護(hù)人員，提高維護(hù)人員的素質(zhì)，加強(qiáng)分析和管控的能力。

中國移動(dòng)江蘇公司在網(wǎng)絡(luò)一體化維護(hù)解決模式上進(jìn)行了試點(diǎn)、研究，并穩(wěn)步推進(jìn)，促進(jìn)了代維工作的提升，提高了網(wǎng)絡(luò)滿意度。

3.4 提高數(shù)據(jù)處理與分析能力

“世界的本質(zhì)是數(shù)據(jù)”。動(dòng)環(huán)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量巨大，以江蘇移動(dòng)為例，目前已運(yùn)行基站達(dá)2萬多個(gè)，監(jiān)控點(diǎn)在20萬以上，每天原始告警量10萬條以上，模擬量的存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)庫的讀寫記錄在200萬條以上，而且隨著各類動(dòng)力及環(huán)境設(shè)備的陸續(xù)接入，數(shù)據(jù)量成倍增加。

4G組網(wǎng)時(shí)代，面對(duì)巨大的數(shù)據(jù)，可以采取“故障數(shù)據(jù)優(yōu)先上傳，運(yùn)行數(shù)據(jù)定時(shí)上傳，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)答查詢上傳”的方針。同時(shí)提出合理的數(shù)據(jù)處理算法，加強(qiáng)數(shù)據(jù)的分析能力，提高數(shù)據(jù)敏感度，有效區(qū)分有效數(shù)據(jù)與無效數(shù)據(jù)。

通過大量的動(dòng)環(huán)數(shù)據(jù)分析，可以得出一些對(duì)工作具有指導(dǎo)性的結(jié)論。我們?cè)谔幚硪恍┬⌒推桶l(fā)動(dòng)機(jī)的故障中，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)小型發(fā)電機(jī)組壓控電路損壞的情況占了較大比率。通過小油機(jī)故障發(fā)生時(shí)間再對(duì)應(yīng)到所保障站點(diǎn)的交流負(fù)荷分析，發(fā)現(xiàn)因基站負(fù)載嚴(yán)重不平衡導(dǎo)致小型發(fā)電機(jī)組壓控電路損壞的幾率增大。我們就通過特定的數(shù)據(jù)篩選，將三相嚴(yán)重不平衡的基站列出，通知代維人員進(jìn)行整改。

下面以南通市2181個(gè)站點(diǎn)三相電流的數(shù)據(jù)分析為例說明。

三相電流的理想狀況是三者數(shù)值相差不大，保持在合理偏差范圍之內(nèi)，而實(shí)際電表監(jiān)檢測到的數(shù)據(jù)確實(shí)各種情況都有，那么運(yùn)用合理的算法，有效的區(qū)分出三相電流是否平衡，進(jìn)而指導(dǎo)動(dòng)力維護(hù)工作就具有相當(dāng)大的意義。

設(shè)檢測到的三相電流分別為IA，IB，IC，三者平均值為IP，出一個(gè)具體的簡單區(qū)分算法：

If MAX≥30% 三相電流不平衡；

Else三相電流平衡；舉例如下：

分析：MAX＝9%，區(qū)分效果顯著，三相數(shù)據(jù)差距不大，在合理范圍之內(nèi)即為平衡。

分析整個(gè)南通市2181組三相電流數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)通過此算法可以有效判別三相電流是否平衡，表3為南通移動(dòng)各站點(diǎn)三相電流不平衡比匯總表。

表3 南通移動(dòng)各站點(diǎn)三相電流不平衡比匯總表

通過表3可以發(fā)現(xiàn)，各站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)下來整體的三相電流不平衡比還是比較大的，具體到各個(gè)縣（市），海門的三相電流不平衡比最高，達(dá)到了62.5%，如皋的情況最好48.45%，這些數(shù)據(jù)也從一個(gè)角度客觀反應(yīng)了各縣（市）維護(hù)工作的好壞，得到了動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)工程師的佐證：如皋的維護(hù)工作做得確實(shí)比較好。對(duì)于數(shù)據(jù)較差的縣（市），以后維護(hù)工作就需要相應(yīng)的加強(qiáng)。通過下發(fā)整改工單，布置專項(xiàng)治理工作，調(diào)整基站整流模塊實(shí)現(xiàn)各相相對(duì)平衡。一個(gè)階段后再通過動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析對(duì)比，跟蹤整改進(jìn)展，通過督辦等落實(shí)考評(píng)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理。

4 結(jié)束語

動(dòng)力和傳輸組成的基礎(chǔ)網(wǎng)是整個(gè)通信運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)的根基，維護(hù)質(zhì)量是企業(yè)發(fā)展的重要保障。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，動(dòng)力配套系統(tǒng)的維護(hù)作為一項(xiàng)點(diǎn)多面廣且長期的基礎(chǔ)性維護(hù)工作，更離不開動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)所提供的海量數(shù)據(jù)來支撐、指導(dǎo)。切實(shí)提高動(dòng)環(huán)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確率，做好數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘工作對(duì)提升維護(hù)工作具有十分重要的意義。