电力通信局（站）动力环境监控系统应用研究
2022-06-09
摘要：通过对电力通信局（站）动力环境集中监控系统中几个关键性的概念进行了综合分析，解决电力通信局（站）动力环境集中监控系统在实际建设过程中经常会遇到的几个典型问题，构建电力通信局（站）动力环境集中监控系统的典型结构和典型设备布置模型，为电电力通信局（站）动力环境集中监控系统建设提供可靠依据，提高电力通信维护质量。
关键词：电力 通信 动力环境监控系统
中图分类号：TP277.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）01-0000-00
通信局（站）动力环境集中监控系统（以下简称监控系统）是一个以监控通信电源为主，集机房空调、环境、安全和消防等专业辅助监控功能于一体的综合监控系统。该监控系统利用计算机网络、数据库、通信、自动控制以及各种新型传感等技术，具有多专业技术集成度高、设备及结构多样、建设使用效果受人为因素影响较大等特点。本文针对监控系统中的典型问题进行归纳，构建动力环境集中监控系统的典型结构和设备配置模型为动力环境监控系统建设提供依据。
1 监控系统中的几个关键概念
1.1 监控系统应具备的“功能”
监控系统应具有如下的功能：对监控范围各个独立监控对象进行遥测、遥信，实时监视系统和设备的运行状态，记录和处理相关数据，及时侦测故障，并做必要的遥控操作，通知人员处理，并能按照上级监控系统或网管中心要求提供相应的数据和报表，从而实现通信局（站）的少人或无人值守，以及电源、空调的集中监控维护管理，提高供电系统的可靠性和通信设备的安全性。
1.2 监控对象及监控内容
监控系统的主要监控对象为：高低压配电设备变压器、备用发电机组、不间断电源、逆变器、整流配电设备、蓄电池组、直流-直流变换器、空调设备，以及机房的防火、防盗、温湿度等环境参数。而监控内容则为监控系统从监控对象上选取的特定遥测、遥信以及遥控信息（监控点）的集合。工程中可根据实际情况加以选择。
1.3 监控系统的结构及接口
（1）关于监控系统的结构：监控系统宜采用逐级汇接的三级网络结构。即“监控中心（SS）-监控站（SC）-监控单元（SU）”模式。当然，在此基础上可根据维护管理要求灵活配置网络结构形式。实际上，从功能的角度来考虑，广义的监控单元（SU）这个网络层级上应该包含直接面向监控对象，进行实时具体参数采集的监控模块和负责对监控模块进行管理并与上级进行通信的狭义监控单元两个部分。狭义监控单元一般与监控模块安装在同一机房。（2）关于监控系统中的接口和协议：监控中心、监控站、狭义监控单元、监控模块这些实体物理单元之间要进行联系就要通过一定的接口，并且遵循一定的通信协议。监控模块与监控对象之间应遵循设备厂商内部的电气、机械规程。监控模块与监控单元之间应遵循“前端智能设备协议”，两者之间的接口定义为A接口；监控单元与上级管理单位之间应遵循“局数据接入协议”，它们之间的接口定义为B接口；监控中心之间（或不同的监控系统之间互联）应遵循“系统互联协议”，它们之间的接口定义为C接口；监控中心与上级网管之间应遵循“告警协议”，它们之间的联系时通过D接口来实现的。在实际工程中，通信协议正确与否关系到能否对智能设备进行正常监控，而通信协议获取无法单纯依赖建设单位向设备供应商索取，需要监控厂商现场破译，掌握数量众多的通信协议和协议破译能力需要长期工程积累。
2 监控系统中的几个关键问题
2.1 确定合理的“监控需求”问题
由于通信局（站）的规模和类型较多，而各局（站）机房中的动力设备种类、建设年限、智能化程度更是多种多样，加之不同地区、不同建设方的维护体制也有所不同，所以，在监控系统的建设中，如何合理的确定监控需求（监控对象及监控内容）是一个很重要的问题。考虑建设成本、维护方式、实施风险等多种因素的影响，监控对象和监控内容并非越全越好。应该根据机房具体情况作最优考虑。这就需要设计人员、建设单位维护人员、监控厂家各方通过充分的沟通、论证来确定。动力设备可分为智能设备与非智能设备两大类，对每类可采用不同的监控方法。智能设备内部自带具有监控性能和通信接口的监控模块，可直接或通过协议转换的方式接入监控系统。智能设备上的监控内容接入监控系统时，不需对原有设备进行改造，可靠性高，一般将其监控点全部纳入监控系统。非智能设备采用通用或专用数据采集控制设备进行监控。非智能设备上监控内容如想接入监控系统，需要增加各类传感器、变送器等辅助器件，有时甚至需要对原设备进行改造，实施时必须谨慎，以免对原设备造成损伤。对于这类设备，可根据实际情况并考虑安全等一些其他因素选择对维护有比较重要作用的监控内容进行监测，没有必要照搬规范对监控内容面面俱到，甚至某些设备在系统中的作用不大时，可以不监控。而高压设备的遥测，则须征得当地供电部门的同意才能实施。机房环境量主要监控内容包括：机房温湿度、烟感、水浸、门禁、现场图像、红外告警等。在实际工程建设中，应考虑机房的规模、重要性等级、维护要求、传输资源等因素来确定监控内容。
2.2 如何选择监控系统的“信息上传方式”的问题
实际工程中，在不同历史时期内，监控单元向其上级进行信息传送的时候，Modem、GPRS、CDMA 1X、短信、E1时隙、2M环和IP等传输资源都曾经得到大量的应用。早期受传输资源的限制，电力通信局（站）中的监控系统在信息上传时，大多采用抽取2M传输一个64K时隙的方式，监控系统和电力通信局（站）设备共用一个2M，将多个电力通信局（站）2M中用于监控的64K时隙交叉复用到一个2M中，再传送到监控中心，这种方式存在电力通信局（站）调整、割接时造成监控中断，传输转接环节过多造成调试、维护困难等。目前电力通信局（站）监控系统在信息上传时，采用TCP/IP组网比较普及，是今后监控系统组网发展方向。基于IP的2M组网就是理想的选择。与以往的基于抽取时隙的组网相比，基于IP的2M组网简化监控系统传输收敛设备的复杂性，改变2M时隙方式配置复杂、维护不便的状况，而且使得监控系统更加方便进行应用扩展，可靠性更高。 2.3 监控系统的软、硬件设备如何配置的问题
2.3.1 硬件设备的配置方法
实际的工程建设中，如何在满足规范要求的前提下，根据实际工程情况选择性能合适的硬件设备也是一个很重要的问题，比如监控中心中各种服务器存储容量可按如下方式进行确定。第一步：计算每路媒体每小时所需要的存储容量qi， 单位MByte。qi=di÷8×3600÷1024；（其中：di-码率，单位Kbps）。第二步：确定录像时间要求后，根据式（2）计算单路媒体所需要的存储容量mi，单位MBps。mi=qi×hi ×Di；（其中：hi-每天录像时间（小时），Di-需要保存录像的天数）。第三步：根据式（3）计算全部媒体定时录像时所需总容量（累加）qT。qT=∑mi；（i=1，2…C，其中：C-需要存储的媒体总路数）。以媒体格式为CIF码流（512Kbps），单路录像存储30天为例计算，则计算服务器存储容量为：（512Kbps/8）×3600）/1024/1024×24（小时）×30（天数）×1（路数=158G。另外，监控系统中的一些环境量监测设备，如温湿度传感器、烟感、水浸、门禁等要根据实际机房面积、门窗、及机房内通信设备的情况来确定数量和安装位置。
2.3.2 监控系统软件配置方法
监控系统的软件多由监控设备厂家随硬件设备集成出售，因而各有特色。从设计和建设维护方的角度来看，选用的时候应注意以下几个问题。
（1）软件需满足相关设计规范的基本原则要求。（2）应能以图形、列表、文字、仿真控件等多种形式将被监控设备的运行参数展现在用户面前。通过监控系统用户可以实时监测设备的运行状况，及时提示设备的告警，迅速地对设备进行遥控。（3）应尽量选有开放式软件平台，扩充性好，兼容性强。网络协议应尽量采用国际标准协议。
2.4 施工中需要注意的问题
监控系统中需要加装大量的变送器、传感器等小型设备，布放相当数量的各类线缆，对施工工艺及质量要求比较高。虽然相关规范对于硬件的安装、各种线缆的布放有着明确的规定，但在具体工程实施中，由于各施工单位工程经验的差别，施工质量经常相差很大。这就要求监控施工单位对动力设备、机房环境、传输组网等方面知识都有比较深入的理解，而这能力是需要一个长期的过程来积累、完善的过，所以选择经验丰富、技术力量强的施工单位很重要。由于监控系统不同于开关电源、UPS等相对独立的动力设备，无法在实验室模拟大规模监控系统的运行，在选择监控设备时应注意该厂家产品目前在网运行的数量和规模，避免在施工完成后发生设备生产厂家技术能力不足等造成的监控系统无法正常运行。
3 典型模型
依据对电力通信局（站）动力环境集中监控系统中几个关键概念和监控工程实际建设过程中常遇到的几个典型问题的分析研究研究，本文构建动力环境集中监控系统的典型结构和设备配置模型，具体系统结构详见图1。
4 结语
通信局（站）动力环境监控系统对充分利用人力资源，提高劳动生产率和维护水平，保障设备安全稳定运行，实现机房无人值守，都具有重要、积极的促进作用。因此，应充分理解监控系统的结构，根据维护需求有的放矢的制定监控系统的建设方案，真正使其成为提高维护质量的一种有效手段。
参考文献
[1] YD/T5027-2005 通信电源集中监控系统工程设计规范[S].北京邮电大学出版社，2006.
[2] YD/T1363.1-2005 通信局（站）电源、空调及环境集中监控管理系统第一部分：系统技术要求[S].北京邮电大学出版社，2005.
[3] 侯永涛，动力环境监控系统若干问题的探讨[J].电信工程技术与标准化，2010（4）：83-85.
[4] 邱爱军，刘婉澜.动力环境监控系统组网方案[J].电力系统通信，2008（29）：49.
收稿日期：2015-11-24
作者简介：陆旭（1970—），男，辽宁盘锦人，工程硕士，毕业于华北电力大学，高级工程师，研究方向：电力系统信息通信管理。
关键词：电力 通信 动力环境监控系统
中图分类号：TP277.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）01-0000-00
通信局（站）动力环境集中监控系统（以下简称监控系统）是一个以监控通信电源为主，集机房空调、环境、安全和消防等专业辅助监控功能于一体的综合监控系统。该监控系统利用计算机网络、数据库、通信、自动控制以及各种新型传感等技术，具有多专业技术集成度高、设备及结构多样、建设使用效果受人为因素影响较大等特点。本文针对监控系统中的典型问题进行归纳，构建动力环境集中监控系统的典型结构和设备配置模型为动力环境监控系统建设提供依据。
1 监控系统中的几个关键概念
1.1 监控系统应具备的“功能”
监控系统应具有如下的功能：对监控范围各个独立监控对象进行遥测、遥信，实时监视系统和设备的运行状态，记录和处理相关数据，及时侦测故障，并做必要的遥控操作，通知人员处理，并能按照上级监控系统或网管中心要求提供相应的数据和报表，从而实现通信局（站）的少人或无人值守，以及电源、空调的集中监控维护管理，提高供电系统的可靠性和通信设备的安全性。
1.2 监控对象及监控内容
监控系统的主要监控对象为：高低压配电设备变压器、备用发电机组、不间断电源、逆变器、整流配电设备、蓄电池组、直流-直流变换器、空调设备，以及机房的防火、防盗、温湿度等环境参数。而监控内容则为监控系统从监控对象上选取的特定遥测、遥信以及遥控信息（监控点）的集合。工程中可根据实际情况加以选择。
1.3 监控系统的结构及接口
（1）关于监控系统的结构：监控系统宜采用逐级汇接的三级网络结构。即“监控中心（SS）-监控站（SC）-监控单元（SU）”模式。当然，在此基础上可根据维护管理要求灵活配置网络结构形式。实际上，从功能的角度来考虑，广义的监控单元（SU）这个网络层级上应该包含直接面向监控对象，进行实时具体参数采集的监控模块和负责对监控模块进行管理并与上级进行通信的狭义监控单元两个部分。狭义监控单元一般与监控模块安装在同一机房。（2）关于监控系统中的接口和协议：监控中心、监控站、狭义监控单元、监控模块这些实体物理单元之间要进行联系就要通过一定的接口，并且遵循一定的通信协议。监控模块与监控对象之间应遵循设备厂商内部的电气、机械规程。监控模块与监控单元之间应遵循“前端智能设备协议”，两者之间的接口定义为A接口；监控单元与上级管理单位之间应遵循“局数据接入协议”，它们之间的接口定义为B接口；监控中心之间（或不同的监控系统之间互联）应遵循“系统互联协议”，它们之间的接口定义为C接口；监控中心与上级网管之间应遵循“告警协议”，它们之间的联系时通过D接口来实现的。在实际工程中，通信协议正确与否关系到能否对智能设备进行正常监控，而通信协议获取无法单纯依赖建设单位向设备供应商索取，需要监控厂商现场破译，掌握数量众多的通信协议和协议破译能力需要长期工程积累。
2 监控系统中的几个关键问题
2.1 确定合理的“监控需求”问题
由于通信局（站）的规模和类型较多，而各局（站）机房中的动力设备种类、建设年限、智能化程度更是多种多样，加之不同地区、不同建设方的维护体制也有所不同，所以，在监控系统的建设中，如何合理的确定监控需求（监控对象及监控内容）是一个很重要的问题。考虑建设成本、维护方式、实施风险等多种因素的影响，监控对象和监控内容并非越全越好。应该根据机房具体情况作最优考虑。这就需要设计人员、建设单位维护人员、监控厂家各方通过充分的沟通、论证来确定。动力设备可分为智能设备与非智能设备两大类，对每类可采用不同的监控方法。智能设备内部自带具有监控性能和通信接口的监控模块，可直接或通过协议转换的方式接入监控系统。智能设备上的监控内容接入监控系统时，不需对原有设备进行改造，可靠性高，一般将其监控点全部纳入监控系统。非智能设备采用通用或专用数据采集控制设备进行监控。非智能设备上监控内容如想接入监控系统，需要增加各类传感器、变送器等辅助器件，有时甚至需要对原设备进行改造，实施时必须谨慎，以免对原设备造成损伤。对于这类设备，可根据实际情况并考虑安全等一些其他因素选择对维护有比较重要作用的监控内容进行监测，没有必要照搬规范对监控内容面面俱到，甚至某些设备在系统中的作用不大时，可以不监控。而高压设备的遥测，则须征得当地供电部门的同意才能实施。机房环境量主要监控内容包括：机房温湿度、烟感、水浸、门禁、现场图像、红外告警等。在实际工程建设中，应考虑机房的规模、重要性等级、维护要求、传输资源等因素来确定监控内容。
2.2 如何选择监控系统的“信息上传方式”的问题
实际工程中，在不同历史时期内，监控单元向其上级进行信息传送的时候，Modem、GPRS、CDMA 1X、短信、E1时隙、2M环和IP等传输资源都曾经得到大量的应用。早期受传输资源的限制，电力通信局（站）中的监控系统在信息上传时，大多采用抽取2M传输一个64K时隙的方式，监控系统和电力通信局（站）设备共用一个2M，将多个电力通信局（站）2M中用于监控的64K时隙交叉复用到一个2M中，再传送到监控中心，这种方式存在电力通信局（站）调整、割接时造成监控中断，传输转接环节过多造成调试、维护困难等。目前电力通信局（站）监控系统在信息上传时，采用TCP/IP组网比较普及，是今后监控系统组网发展方向。基于IP的2M组网就是理想的选择。与以往的基于抽取时隙的组网相比，基于IP的2M组网简化监控系统传输收敛设备的复杂性，改变2M时隙方式配置复杂、维护不便的状况，而且使得监控系统更加方便进行应用扩展，可靠性更高。 2.3 监控系统的软、硬件设备如何配置的问题
2.3.1 硬件设备的配置方法
实际的工程建设中，如何在满足规范要求的前提下，根据实际工程情况选择性能合适的硬件设备也是一个很重要的问题，比如监控中心中各种服务器存储容量可按如下方式进行确定。第一步：计算每路媒体每小时所需要的存储容量qi， 单位MByte。qi=di÷8×3600÷1024；（其中：di-码率，单位Kbps）。第二步：确定录像时间要求后，根据式（2）计算单路媒体所需要的存储容量mi，单位MBps。mi=qi×hi ×Di；（其中：hi-每天录像时间（小时），Di-需要保存录像的天数）。第三步：根据式（3）计算全部媒体定时录像时所需总容量（累加）qT。qT=∑mi；（i=1，2…C，其中：C-需要存储的媒体总路数）。以媒体格式为CIF码流（512Kbps），单路录像存储30天为例计算，则计算服务器存储容量为：（512Kbps/8）×3600）/1024/1024×24（小时）×30（天数）×1（路数=158G。另外，监控系统中的一些环境量监测设备，如温湿度传感器、烟感、水浸、门禁等要根据实际机房面积、门窗、及机房内通信设备的情况来确定数量和安装位置。
2.3.2 监控系统软件配置方法
监控系统的软件多由监控设备厂家随硬件设备集成出售，因而各有特色。从设计和建设维护方的角度来看，选用的时候应注意以下几个问题。
（1）软件需满足相关设计规范的基本原则要求。（2）应能以图形、列表、文字、仿真控件等多种形式将被监控设备的运行参数展现在用户面前。通过监控系统用户可以实时监测设备的运行状况，及时提示设备的告警，迅速地对设备进行遥控。（3）应尽量选有开放式软件平台，扩充性好，兼容性强。网络协议应尽量采用国际标准协议。
2.4 施工中需要注意的问题
监控系统中需要加装大量的变送器、传感器等小型设备，布放相当数量的各类线缆，对施工工艺及质量要求比较高。虽然相关规范对于硬件的安装、各种线缆的布放有着明确的规定，但在具体工程实施中，由于各施工单位工程经验的差别，施工质量经常相差很大。这就要求监控施工单位对动力设备、机房环境、传输组网等方面知识都有比较深入的理解，而这能力是需要一个长期的过程来积累、完善的过，所以选择经验丰富、技术力量强的施工单位很重要。由于监控系统不同于开关电源、UPS等相对独立的动力设备，无法在实验室模拟大规模监控系统的运行，在选择监控设备时应注意该厂家产品目前在网运行的数量和规模，避免在施工完成后发生设备生产厂家技术能力不足等造成的监控系统无法正常运行。
3 典型模型
依据对电力通信局（站）动力环境集中监控系统中几个关键概念和监控工程实际建设过程中常遇到的几个典型问题的分析研究研究，本文构建动力环境集中监控系统的典型结构和设备配置模型，具体系统结构详见图1。
4 结语
通信局（站）动力环境监控系统对充分利用人力资源，提高劳动生产率和维护水平，保障设备安全稳定运行，实现机房无人值守，都具有重要、积极的促进作用。因此，应充分理解监控系统的结构，根据维护需求有的放矢的制定监控系统的建设方案，真正使其成为提高维护质量的一种有效手段。
参考文献
[1] YD/T5027-2005 通信电源集中监控系统工程设计规范[S].北京邮电大学出版社，2006.
[2] YD/T1363.1-2005 通信局（站）电源、空调及环境集中监控管理系统第一部分：系统技术要求[S].北京邮电大学出版社，2005.
[3] 侯永涛，动力环境监控系统若干问题的探讨[J].电信工程技术与标准化，2010（4）：83-85.
[4] 邱爱军，刘婉澜.动力环境监控系统组网方案[J].电力系统通信，2008（29）：49.
收稿日期：2015-11-24
作者简介：陆旭（1970—），男，辽宁盘锦人，工程硕士，毕业于华北电力大学，高级工程师，研究方向：电力系统信息通信管理。