通信基站數(shù)字化治理能力提升策略研究

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略和“雙碳”戰(zhàn)略的深入實(shí)施，通信基站的穩(wěn)定高效運(yùn)行對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有非常重要的意義。本文對(duì)動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)、智能維護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行探討，通過通信基站的日常巡檢維護(hù)及隱患故障識(shí)別的新老模式對(duì)比可以看出，新模式下配套設(shè)備狀態(tài)分析預(yù)警、隱患故障快速定位修復(fù)、相關(guān)制度執(zhí)行情況監(jiān)督等較傳統(tǒng)模式均得到顯著改善，通信基站數(shù)字化治理能力得到進(jìn)一步提升。

關(guān)鍵詞：通信基站；動(dòng)環(huán)監(jiān)控；智能維護(hù)；數(shù)字化

一、引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)扮演著更加重要的角色?！胺灿腥藷熖?，皆有通信塔”。為了使用戶享受到高質(zhì)量的通信服務(wù)，通信基站廣泛分布在各種場(chǎng)景。在日常維護(hù)中，一般通過傳感器監(jiān)測(cè)及人工現(xiàn)場(chǎng)巡檢的方式來提高通信基站的運(yùn)行穩(wěn)定性。隨著動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)和智能維護(hù)系統(tǒng)的持續(xù)深化部署，隱患故障排查處理效率較低等問題得到不斷改善，有效促進(jìn)了通信基站數(shù)字化、精細(xì)化管理。

二、動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)

（一）系統(tǒng)架構(gòu)

動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)常用于對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景的動(dòng)力配套設(shè)備及運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制，主要由監(jiān)控中心（Supervision Center，SC）、動(dòng)環(huán)監(jiān)控單元（Field Supervision Unit，F(xiàn)SU）和監(jiān)控對(duì)象（Supervision Object，SO）組成。

監(jiān)控中心SC：SC位于動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的最頂層。SC通過預(yù)先設(shè)定的規(guī)則和模型，對(duì)FSU各類信號(hào)值進(jìn)行分類處理，以實(shí)現(xiàn)性能監(jiān)控、告警管理、設(shè)備配置、設(shè)備升級(jí)等管理功能[1]。

動(dòng)環(huán)監(jiān)控單元FSU：FSU主要負(fù)責(zé)SO性能告警信息上傳以及SC控制指令下達(dá)。為保證數(shù)據(jù)傳遞的穩(wěn)定、可靠，F(xiàn)SU與SO之間通過信號(hào)線直接聯(lián)通，并通過通用或?qū)Ｓ脜f(xié)議進(jìn)行解析適配。

監(jiān)控對(duì)象SO：SO位于動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的底層，分為智能設(shè)備和非智能設(shè)備。常見的智能設(shè)備包括開關(guān)電源、空調(diào)、門禁等。常見的非智能設(shè)備包括水浸傳感器、溫濕度傳感器、煙霧傳感器等。

（二）功能應(yīng)用

動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)功能應(yīng)用主要包括數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制、工單管理等[2]。

數(shù)據(jù)采集：對(duì)納入監(jiān)控范圍內(nèi)的各類智能和非智能設(shè)備進(jìn)行性能告警數(shù)據(jù)采集，并將采集到的各類數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在FSU存儲(chǔ)模塊或云端服務(wù)器。

遠(yuǎn)程控制：結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要，SC遠(yuǎn)程對(duì)SO相關(guān)告警參數(shù)（例如高溫告警閾值、低溫告警閾值、開關(guān)電源直流電壓閾值等）進(jìn)行調(diào)整。

工單管理：SC根據(jù)FSU上報(bào)的性能數(shù)據(jù)，結(jié)合系統(tǒng)告警判定規(guī)則，對(duì)不同等級(jí)的告警派發(fā)相應(yīng)工單，維護(hù)人員完成故障處理后實(shí)現(xiàn)工單閉環(huán)。

三、智能維護(hù)系統(tǒng)

（一）系統(tǒng)架構(gòu)

智能維護(hù)系統(tǒng)通過智能化設(shè)備數(shù)據(jù)采集、AI算法識(shí)別、告警自動(dòng)分析等手段來進(jìn)一步增強(qiáng)通信基站數(shù)字化管控能力，主要包括終端層、邊緣層、平臺(tái)層和應(yīng)用層（如圖1所示）。

其中，終端層是整個(gè)智能維護(hù)系統(tǒng)的神經(jīng)末梢，承載著現(xiàn)場(chǎng)多種數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵任務(wù)；邊緣層對(duì)圖片和視頻數(shù)據(jù)等進(jìn)行整合處理后，將相關(guān)數(shù)據(jù)和觸發(fā)事件上傳至AI中臺(tái)及綜合網(wǎng)管平臺(tái)；平臺(tái)層統(tǒng)籌全局?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)處理以及邊緣層的有效管理；應(yīng)用層專注于提供智能巡檢等具體專業(yè)的垂直應(yīng)用服務(wù)。

通信基站現(xiàn)場(chǎng)部署設(shè)備主要包括邊緣網(wǎng)關(guān)和室內(nèi)外攝像頭（如圖2所示）。

邊緣網(wǎng)關(guān)通常安裝在機(jī)房或機(jī)柜內(nèi)部，根據(jù)后臺(tái)指令，執(zhí)行遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)分析、AI算法及數(shù)據(jù)上傳等功能。攝像頭通常安裝在機(jī)房?jī)?nèi)或鐵塔上，實(shí)現(xiàn)對(duì)通信基站配套設(shè)備等的實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)采集，根據(jù)設(shè)定規(guī)則將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至邊緣網(wǎng)關(guān)。

（二）功能應(yīng)用

智能維護(hù)系統(tǒng)目前較成熟應(yīng)用包括智能巡檢、智能資管、智能出入站等。

智能巡檢：通過攝像頭對(duì)通信基站運(yùn)行情況進(jìn)行遠(yuǎn)程巡檢，后臺(tái)人工對(duì)巡檢結(jié)果異常的站址進(jìn)行審核及工單派發(fā)，有效提高基站巡檢及隱患故障識(shí)別效率。

智能資管：通過AI算法對(duì)不同時(shí)刻現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備照片進(jìn)行識(shí)別比對(duì)，后臺(tái)人工對(duì)疑似設(shè)備變動(dòng)事件進(jìn)行審核及工單派發(fā)，有效提高系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)資產(chǎn)數(shù)據(jù)一致性。

智能出入站：通過電子圍欄、人形檢測(cè)等AI算法，有效解決傳統(tǒng)進(jìn)出站管理所存在“身份鑒權(quán)、稽核手段”等問題，進(jìn)一步加強(qiáng)通信基站進(jìn)出管理。

探索中的功能應(yīng)用主要包括預(yù)警分析、隨工驗(yàn)收等。預(yù)警分析將FSU傳感器實(shí)時(shí)性強(qiáng)、智能維護(hù)可靠性高的特性充分互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)隱患故障快速定位。隨工驗(yàn)收通過智能維護(hù)攝像頭對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)事前、事中、事后進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)管，促進(jìn)維護(hù)作業(yè)真實(shí)性、規(guī)范性管控。

四、基站日常巡檢

（一）傳統(tǒng)巡檢

日常巡檢是確保通信基站正常運(yùn)行的重要舉措之一。維護(hù)人員按照一定頻次（一般地，機(jī)房類、鐵塔類巡檢周期分別為每季度、每半年）上站進(jìn)行傳統(tǒng)巡檢，巡檢內(nèi)容主要涵蓋基站環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)、安全性能等。

其中，基站環(huán)境主要包括環(huán)境整潔情況、溫度、濕度等方面；設(shè)備狀態(tài)主要包括設(shè)備外觀、性能參數(shù)等方面；安全性能主要包括門鎖、接地、消防等方面。維護(hù)人員如實(shí)記錄巡檢情況，針對(duì)異常問題，可以現(xiàn)場(chǎng)處理的及時(shí)解決，無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)處理的及時(shí)報(bào)告反饋。

（二）智能巡檢

智能巡檢包括自動(dòng)巡檢和半自動(dòng)巡檢。

1.自動(dòng)巡檢

自動(dòng)巡檢流程包括任務(wù)配置、任務(wù)執(zhí)行、告警核實(shí)、工單閉環(huán)等部分（如圖3所示）。

（1）任務(wù)配置。根據(jù)通信基站日常管理需要，設(shè)置包括門鎖、開關(guān)電源、電池、饋線窗等攝像頭預(yù)置位，同時(shí)自定義巡檢頻次，通常為每日或每周。

（2）任務(wù)執(zhí)行。按照所配置任務(wù)，邊緣網(wǎng)關(guān)調(diào)用攝像頭對(duì)預(yù)置位進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過AI算法進(jìn)行判斷識(shí)別、結(jié)果上傳，AI識(shí)別存在差異的事件進(jìn)入到下一步。

（3）告警核實(shí)。后臺(tái)人工對(duì)（2）中異常事件進(jìn)行校驗(yàn)核實(shí)，根據(jù)預(yù)先設(shè)置規(guī)則，進(jìn)行工單派發(fā)或事件清除。

（4）工單閉環(huán)。維護(hù)人員根據(jù)工單內(nèi)容上站處理相關(guān)問題，處理完成并稽核無(wú)誤后，完成工單歸檔。

2.半自動(dòng)巡檢

考慮到流量使用、巡檢時(shí)長(zhǎng)等問題，一般對(duì)通信基站門鎖等重要位置進(jìn)行自動(dòng)巡檢。如果要涵蓋自動(dòng)巡檢未涉及的區(qū)域，則要進(jìn)行半自動(dòng)巡檢。半自動(dòng)巡檢主要通過后臺(tái)人工調(diào)用攝像頭的方式進(jìn)行。系統(tǒng)定期（如每季度、每月等）為全量部署智能維護(hù)設(shè)備站點(diǎn)下發(fā)半自動(dòng)巡檢計(jì)劃，后臺(tái)人員結(jié)合巡檢計(jì)劃，調(diào)用對(duì)應(yīng)攝像頭，逐項(xiàng)完成遠(yuǎn)程巡檢項(xiàng)目核查，并在系統(tǒng)中詳細(xì)記錄每一項(xiàng)巡檢結(jié)果。根據(jù)預(yù)先設(shè)置規(guī)則，進(jìn)行工單派發(fā)或事件清除。維護(hù)人員根據(jù)工單內(nèi)容上站處理相關(guān)問題，處理完成并稽核無(wú)誤后，完成工單歸檔。

傳統(tǒng)巡檢以人工現(xiàn)場(chǎng)巡檢的方式進(jìn)行，維護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)對(duì)通信基站環(huán)境、配套設(shè)備等進(jìn)行逐項(xiàng)排查，該方式的隱患故障識(shí)別準(zhǔn)確率較高。但是由于通信基站數(shù)量多、分布廣，在一定程度上，傳統(tǒng)巡檢存在巡檢效率低、隱患識(shí)別及時(shí)性差、巡檢質(zhì)量不易把控等問題。隨著智能巡檢的不斷優(yōu)化，可有效提高隱患故障識(shí)別及時(shí)性，通過預(yù)檢預(yù)修，進(jìn)一步提高通信基站運(yùn)行穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)設(shè)備資產(chǎn)延壽增值。

五、基站隱患識(shí)別

（一）傳統(tǒng)隱患識(shí)別

傳統(tǒng)模式下，通信基站的隱患故障識(shí)別手段主要包括定期上站巡檢、系統(tǒng)告警監(jiān)測(cè)、運(yùn)營(yíng)商或業(yè)主通知等。相比于其他方式，定期上站巡檢憑借可以更加準(zhǔn)確地識(shí)別隱患故障，而占到主導(dǎo)地位，但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中，其在隱患故障識(shí)別效率、處理質(zhì)量等方面仍有一定提升空間。系統(tǒng)告警監(jiān)測(cè)作為傳統(tǒng)管控手段，存在告警量大、冗余告警較多等問題，導(dǎo)致維護(hù)人員重復(fù)或無(wú)效上站等現(xiàn)象，相關(guān)告警分析處理亟待優(yōu)化。

（二）數(shù)字化隱患識(shí)別

數(shù)字化隱患識(shí)別旨在對(duì)動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)、智能維護(hù)系統(tǒng)以及其他系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸集整合，將動(dòng)環(huán)監(jiān)控傳感器實(shí)時(shí)性強(qiáng)、智能維護(hù)攝像頭可靠性高的特性充分互補(bǔ)，通過自動(dòng)加權(quán)分析，實(shí)現(xiàn)隱患故障快速定位、工單精準(zhǔn)高效派發(fā)，有效促進(jìn)基站現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量及相關(guān)工作管理效率提升（如圖4所示）。

例如，通過對(duì)告警數(shù)據(jù)（FSU煙霧告警、水浸告警、門禁告警等）、性能數(shù)據(jù)（FSU機(jī)房環(huán)境溫濕度等）、AI算法（智能維護(hù)煙感、水浸、天氣識(shí)別等）和其他數(shù)據(jù)（起租訂單、上站記錄等）關(guān)聯(lián)分析，對(duì)相關(guān)告警真實(shí)性以及現(xiàn)場(chǎng)行為做出快速精準(zhǔn)判斷。在重大活動(dòng)或惡劣天氣下，使用智能維護(hù)攝像頭，結(jié)合FSU數(shù)據(jù)，對(duì)重點(diǎn)場(chǎng)景輪巡監(jiān)控（如圖5所示），以實(shí)時(shí)分析研判現(xiàn)場(chǎng)道路擁堵及受災(zāi)等情況，促進(jìn)搶修調(diào)度、應(yīng)急指揮等工作高效開展。例如在2023年汛期期間，通過對(duì)某地市500余重點(diǎn)保障站址約7000站次輪巡核查，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)進(jìn)水隱患2處并第一時(shí)間完成整改，減少損失預(yù)計(jì)30萬(wàn)元。相比于傳統(tǒng)的隱患識(shí)別方式，數(shù)字化隱患識(shí)別提供了更加便捷、更加準(zhǔn)確的決策支持，但是在直觀性方面有所局限。

在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮不同隱患識(shí)別模式的優(yōu)勢(shì)，逐步提升“制管為基，技管為主，人管為輔”的智能化運(yùn)維能力。

六、結(jié)束語(yǔ)

通過動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)和智能維護(hù)系統(tǒng)的深化應(yīng)用，傳統(tǒng)通信基站的日常巡檢和隱患識(shí)別等效率得到顯著提升，相關(guān)制度執(zhí)行得到有效監(jiān)督，通信基站現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量得到明顯改善。持續(xù)探索FSU、智能維護(hù)及硬件融合的協(xié)同應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)更精準(zhǔn)的故障定位、更快速的故障處理和更全面的數(shù)據(jù)分析。

作者單位：李尚坤 中國(guó)鐵塔股份有限公司河南省分公司

黃偉 中國(guó)鐵塔股份有限公司

周磊 中國(guó)鐵塔股份有限公司鄭州市分公司

參考文獻(xiàn)

[1]胡俊杰.新一代網(wǎng)絡(luò)化智能動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)研究與開發(fā)[D].杭州電子科技大學(xué)， 2016.

[2]魏立斌.通信基站鐵塔動(dòng)力及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化與改進(jìn)[D].蘭州理工大學(xué)， 2019.