網(wǎng)絡時代下通信機房電源的智能控制系統(tǒng)構建研究

劉 欣

（中國鐵塔股份有限公司河北省分公司，河北 石家莊 050000）

0 引 言

智能控制系統(tǒng)下的通信機房電源能夠連續(xù)不斷地向電力通信設施安全穩(wěn)定供電，保障通信系統(tǒng)平穩(wěn)正常運作。機房中通信電源設施發(fā)生問題將帶來巨大損失，因此智能化通信電源的智能控制十分重要。

1 網(wǎng)絡時代下通信機房電源的智能控制系統(tǒng)構建

收集并歸整環(huán)境和末端設施的各種指標，把結果傳輸至控制中心，初步處置、研究環(huán)境信息和設施運轉指標，在出現(xiàn)意外情況時展開警示處置，同時把警示內(nèi)容傳輸至控制中心。詳細記載各種指標數(shù)據(jù)信息與警示情況，為后續(xù)查閱信息、探究數(shù)據(jù)以及傳送結果創(chuàng)造條件。在出現(xiàn)警示時開啟應急智能處理方案，有效調(diào)節(jié)設施運轉情況，認可并落實從控制中心收到的各種命令，按照要求改進設施運轉指標和通信體系。

接收與動態(tài)展示前端收集系統(tǒng)獲得的環(huán)境情況與末端設施運轉情況的各種指標。前端收集系統(tǒng)獲得的警示信息展示在核心界面上，記載并規(guī)范反映實際信息，利用電話或短信等多種方式傳送于員工。記載并存儲示警信息，為后期查閱信息、研究數(shù)據(jù)以及傳送結果提供支撐。此外，設計與傳送控制命令至前端收集系統(tǒng)，遠程控制末端設施，并完成遠程監(jiān)管系統(tǒng)（如網(wǎng)絡查閱）等。

2 動力模塊設計

2.1 三相電量監(jiān)控

國內(nèi)電力供應通常涵蓋三相四線和三相五線制2個指標，即TN-C和TN-S2個系統(tǒng)，而U/V/W為火線，N為零線，G為保護地線。按照通信機房性能、建造規(guī)范以及供電不間斷性的差異，可將電力供應區(qū)分為4個級別，并明確與其匹配的資費規(guī)范[1]。例如：照明和通信系統(tǒng)共用同樣的費率機制，因此能夠銜接在共同的交流配電輸出柜上；若費率機制存在差異，則不可如此連接，需將智能化三相電量監(jiān)控設備配置在主供電線路中，及時監(jiān)控通信設施的電源和電壓情況；監(jiān)控數(shù)據(jù)根據(jù)指定的通信契約轉移后傳送至控制主機中心；有關數(shù)據(jù)將展示在控制主機屏上，并利用曲線直接動態(tài)化展示，同時可查閱數(shù)據(jù)。

2.2 開關通斷情況監(jiān)控

運用D8H（交流開關情況監(jiān)控模塊）監(jiān)控設施的開關情況，運用RS485把數(shù)據(jù)傳送至控制主機。

2.3 UPS監(jiān)管模塊的監(jiān)測

不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）機柜和交流配電柜均配置了零線排和機殼保護地排，這2種標識引線要獨立由地網(wǎng)接入線路[2]。監(jiān)控檢測UPS系統(tǒng)的憑據(jù)是廠家給出的串口通信契約，發(fā)生問題時利用通話和短信等方式自動發(fā)出警示，完成UPS監(jiān)測。通過RS232和RS485總線監(jiān)管檢測設施的電流、電壓、電量以及功率等指標，它接觸的設施組件有充電器、電池以及逆變器等。通信機房UPS運行模式，如圖1所示。

圖1 通信機房UPS運行模式

3 環(huán)境模塊的設計

3.1 監(jiān)測指標

監(jiān)測指標主要包括機房內(nèi)的溫度濕度、鼓風機與壓縮機運轉情況以及送風與回風的溫度濕度。

3.2 監(jiān)測目標

監(jiān)測目標主要包括加濕器、壓縮機、干燥器、冷凝器、加熱器、傳感器、控制器以及鼓風機等。

3.3 控制命令

系統(tǒng)通過對空調(diào)聯(lián)動、遠程開關、溫度濕度參數(shù)遠程配置與改進，實現(xiàn)警示信息、環(huán)境的溫度濕度數(shù)值、空調(diào)配件運轉反常等信息的創(chuàng)建、修正以及控制調(diào)度，按照通信流程設置各調(diào)度路徑數(shù)據(jù)，再與系統(tǒng)監(jiān)測采集的數(shù)據(jù)進行比較，確保通信系統(tǒng)有序將接收的數(shù)據(jù)信息輸入資料庫，選出動態(tài)資料庫內(nèi)數(shù)據(jù)并將其傳送出去[3]。環(huán)境模塊示意如圖2所示。

圖2 環(huán)境模塊示意

4 網(wǎng)絡模塊設計

第一，通道視圖作為智能化通信模塊系統(tǒng)的主要組成部分，作用是展示節(jié)點內(nèi)全部路徑與運用路徑通信的一切裝備組成。將鼠標停在相關設備上，能夠發(fā)現(xiàn)此設備的位置[4]。第二，數(shù)據(jù)視圖展示通道視圖選定設備的即時數(shù)據(jù)。即時數(shù)據(jù)通常用十進制和十六進制展示，方便根據(jù)通信原有代碼研究數(shù)據(jù)，體現(xiàn)出此數(shù)據(jù)當下正常與反常的狀態(tài)。即時數(shù)據(jù)每秒鐘更新1次，應手動更新定值數(shù)據(jù)，而定值數(shù)據(jù)的展示值相較于具體值增加了100倍。第三，原碼視圖展示通道視圖內(nèi)選定路徑的原有通信代碼。第四，消息視圖展示全部路徑、系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)以及問題信息。第五，狀態(tài)條展示通道視圖內(nèi)選定路徑的指標和通信信息，共被劃分成7格。第1格展示使用者登錄情況，第2格展示路徑指標，第3格展示路徑的運轉和停止情況，第4格和第5格展示路徑已經(jīng)傳送和已經(jīng)接收的數(shù)據(jù)頻率，第6格展示路徑已接收的錯誤頻率，第7格展示路徑在正常狀態(tài)下通信的總時長[5]。網(wǎng)絡監(jiān)測示意如圖3所示。

圖3 網(wǎng)絡監(jiān)測示意圖

5 智能控制器設計

5.1 機房遠程控制的處理模式

工程要求短時間內(nèi)改造完畢，壓力非常大，且每個生產(chǎn)經(jīng)營公司均會在智能改造層面縮減成本和資金投入，導致大部分機房均未配置電源系統(tǒng)。大多數(shù)機房共用同一網(wǎng)管中心，遠程檢測機房，工作效率比智能控制系統(tǒng)低得多。本次改造和更新遠程設施傳達的控制指令，但是其余遠程機房中的設施并未具備任何控制性能，如控制電源設施、空調(diào)以及監(jiān)控防盜設施等，技術人員面臨全新的考驗。

5.2 控制器硬件部分

利用智能開關實現(xiàn)通信控制器與空調(diào)機的有效銜接，全面設計電源系統(tǒng)，利用RS485總線通信，將通信控制器配置在機房網(wǎng)點和遠程連接網(wǎng)點上。利用通信控制器進行計算機通信協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（Computer Communication Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）與RS485的協(xié)議轉網(wǎng)，硬件內(nèi)集成控制智能開關的指令。

6 供電監(jiān)控系統(tǒng)及運維管理平臺構建

采用基于分布式總線通信協(xié)議的運行方式，實現(xiàn)智能設備故障與智能電源控制功能的有效關聯(lián)。采用分布式網(wǎng)絡協(xié)議監(jiān)測電能質(zhì)量，通過配電柜斷電及加電狀態(tài)實時關聯(lián)運維管理平臺。運維管理平臺采用面向運維人員的綜合運營服務，依托數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA），實現(xiàn)基于分布式總線的配電設備故障監(jiān)測和實時跟蹤功能。通過為運維人員提供操作方便的管理平臺，根據(jù)用戶的業(yè)務需求，在線查詢配網(wǎng)設備實時狀態(tài)。

7 智能電源控制的實現(xiàn)方案

本文設計一種基于電源狀態(tài)監(jiān)測和智能電源控制的電能回收系統(tǒng)，從電能回收環(huán)節(jié)出發(fā)，利用電源智能控制技術，將電能回收的所有環(huán)節(jié)納入智能電源控制范圍，形成一套完整的電能控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括遠程開關電源、電能回收設備電源狀態(tài)監(jiān)測以及智能電源控制功能。監(jiān)測到電源故障時提前斷開電源，結合網(wǎng)絡通信協(xié)議，確保與電力系統(tǒng)設備之間的通信暢通。該系統(tǒng)可用于電力設備的在線監(jiān)測，必要時可自動關閉電源。

第一，當設備監(jiān)測到異常電源后會自動停機，提前回收電量。遠程開關電源實現(xiàn)遠程供電，控制設備的加電和掉電，通過網(wǎng)絡通信協(xié)議與設備連接。加電時設備自動斷電，并在30 s內(nèi)進行處理。掉電時設備自動進入睡眠模式，不產(chǎn)生任何電力損失。在充電控制時，智能電源能根據(jù)當前狀態(tài)進行優(yōu)化，使得放電結束后不會再次掉電或產(chǎn)生電力損失。通過設定關閉時間，可遠程關閉開關電源。

第二，電能回收設備出現(xiàn)電源故障時，系統(tǒng)會提前斷電，并啟動相關程序，監(jiān)測電容器和開關等設備電流，發(fā)現(xiàn)異常及時報警。在設備上安裝檢測開關電源，快速準確地發(fā)現(xiàn)異常并報警。系統(tǒng)通過監(jiān)測電容器和開關電流大小來判斷是否需要重新開啟電源。當檢測到異常時，電容器被切斷，通信功能通過電容器回路分配斷開后的電流，后續(xù)根據(jù)電容器型號和容量來判斷是否需要重新啟用。

第三，智能電源控制與遠程開關電源配合，在線自動開啟/關閉遠程開關電源。監(jiān)測遠程開關電源內(nèi)的電量、溫度、電量指示燈以及其他相關信息，將開關數(shù)量、電壓、電流以及功率因數(shù)轉換為相應的電能質(zhì)量指標數(shù)據(jù)，判斷用戶是否欠費。如果欠費，智能電源控制程序自動停止供電、加電或者掉電。如果不欠費，智能電源控制程序連接遠程開關電源與用電端的通信模塊，并自動開啟/關閉遠程開關電源。

第四，智能發(fā)電設備在沒有工作或發(fā)生異常但沒有被完全關機時可以向電網(wǎng)傳輸電量，在設備因欠費等問題無法繼續(xù)使用時，及時切換到供電模式，保證電力設備的正常運行。根據(jù)不同電力供應模式的特點，智能發(fā)電設備能夠在不同模式下切換，使電力設備正常運行，提高了電能回收領域的自動化水平。數(shù)字化電能回收系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)過程，為電力領域提供了一種新的解決方案。

第五，利用該系統(tǒng)完成用戶電價計算并生成電費賬單，通過智能電源控制實現(xiàn)用戶設備的自動加電和掉電，根據(jù)運營商需求和電價計算得出運營商電費賬單。對于電網(wǎng)用戶而言，基于電源狀態(tài)的電能回收環(huán)節(jié)可以降低成本，解決儲能裝置運行中電源不穩(wěn)定的問題。對于電網(wǎng)供電企業(yè)而言，它可以解決該領域中用電需求小和投資回報周期長的問題，根據(jù)用戶用電情況實時動態(tài)調(diào)整供電負荷和電力供應規(guī)模，實現(xiàn)電費收取和電費賬單生成等多方面功能。

8 結 論

智能控制系統(tǒng)對通信機房電源至關重要，智能通信電源可以保障通信機房安全高效運轉。伴隨科技的持續(xù)創(chuàng)新，目前通信機房電源已大規(guī)模應用智能控制系統(tǒng)，促使通信機房電源不斷朝著智能化方向發(fā)展。