淺談動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)的應用和發(fā)展
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一、動力環(huán)境集中監(jiān)控的定位
動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)是一個網(wǎng)絡化的集成系統(tǒng)，各局站的動力設備及環(huán)境運行數(shù)據(jù)通過傳輸網(wǎng)絡集中到監(jiān)控中心，并進行存儲、處理，實時呈現(xiàn)運行數(shù)據(jù)和告警數(shù)據(jù)。以“四遙”為手段，通信企業(yè)可以全面撤銷局站有人值守，變被動的搶修模式為主動的預防性維護模式，達到減員增效的目的。
二、動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)的背景
1、 通信企業(yè)競爭和發(fā)展的需要
隨著通信行業(yè)的迅猛發(fā)展，通信企業(yè)間的競爭不斷加劇，“網(wǎng)絡質量是通信企業(yè)的生命線”，網(wǎng)絡質量領先是通信企業(yè)的絕對競爭優(yōu)勢，穩(wěn)定的動力設備和優(yōu)良的機房環(huán)境是保障網(wǎng)絡質量領先的必要條件。為了提高運行質量保障能力和運維管理低成本運作能力，通信企業(yè)必須建設動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)。
2、 動力維護工作特點決定
動力設備預防性維護、應急供電搶修、機房環(huán)境維護等都是勞動密集型工作，傳統(tǒng)的“有人值守＋斷電搶修”維護模式，執(zhí)行效率低、資源耗費大，難以適應動力維護工作發(fā)展的要求?！吧a(chǎn)關系要適應生產(chǎn)力的發(fā)展”，維護體制必須向集中化、精細化轉變，動力及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)適時而生。
三、動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)的可行性
1、 動力設備的可靠性提高
隨著應用技術的不斷發(fā)展，相控整流電源已經(jīng)全面升級為模塊化高頻開關電源，防酸隔爆電池也換代為密封閥控蓄電池，自動化油機發(fā)電機組、機房空調等應用趨于成熟，設備可靠性高、故障率低為實施無人值守、集中監(jiān)控提供了基礎條件。
2、 動力設備智能性完善
設備的監(jiān)控單元能夠對設備本身運行狀態(tài)實時監(jiān)控、智能管理、自動撤投。標準的監(jiān)控接口和規(guī)范的智能協(xié)議為實施集中監(jiān)控提供了便利條件。
3、 工控技術、數(shù)據(jù)庫技術成熟
工控技術、數(shù)據(jù)采集技術、系統(tǒng)集成技術、數(shù)據(jù)庫技術的成熟應用，為集中監(jiān)控提供了技術保障。
4、 眾多監(jiān)控廠家的積極參與
眾多具有雄厚技術實力的監(jiān)控廠家積極投入，為集中監(jiān)控提供了強有力的技術支撐。
四、動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)的技術標準
1996年，郵電部發(fā)布的《通信電源和空調集中監(jiān)控系統(tǒng)技術要求（暫行規(guī)定）》【YDN 023-1996】，是動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)的第一個行業(yè)標準，為動力環(huán)境集中監(jiān)控的建設和發(fā)展指明了方向。
2005年，信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布的《通信局（站）電源、空調及環(huán)境集中監(jiān)控管理系統(tǒng)》【YD/T 1363-2005】，總結了近十年的建設和應用經(jīng)驗，內容豐富、要求明確。該標準分為四個部分：第1部分系統(tǒng)技術要求代替了原《暫行規(guī)定》，同時修訂和明確了若干定義和術語，增加了監(jiān)控系統(tǒng)的功能結構和物理結構以及相應接口的定義，修訂了監(jiān)控系統(tǒng)的組成及組網(wǎng)的要求，補充了監(jiān)控對象及內容，補充了通用管理功能和系統(tǒng)各級功能部分，補充了監(jiān)控系統(tǒng)硬件和軟件要求；第3部分是由原附錄《通信協(xié)議》修改后的前端智能設備協(xié)議部分；第2部分互聯(lián)協(xié)議和第4部分測試方法是新增部分。
五、動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)的主要技術
1、 系統(tǒng)組成簡介
動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)由采集子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)、軟件子系統(tǒng)組成，采集子系統(tǒng)完成底端數(shù)據(jù)的采集，傳輸子系統(tǒng)將底端采集到的數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心，軟件子系統(tǒng)完成系統(tǒng)設置、數(shù)據(jù)處理、告警產(chǎn)生、數(shù)據(jù)存儲、系統(tǒng)功能等。
被監(jiān)控對象按功能分為動力和環(huán)境兩大類，動力類包括高壓配電、低壓配電、UPS、油機、電源、電池組、空調等，環(huán)境類包括、門禁、煙感、溫度、濕度等。
被監(jiān)控對象按采集方式分為智能設備和非智能設備兩大類，智能設備本身具有數(shù)據(jù)采集和處理能力，并帶有智能接口，可以與上位機通信；非智能設備本身不具備數(shù)據(jù)采集和處理能力，需要增加傳感器、變送器和采集器來完成數(shù)據(jù)采集和上報。
2、 數(shù)據(jù)采集技術
在采集子系統(tǒng)中，被監(jiān)控信號的測量至關重要，被監(jiān)控信號按照特性可以分為模擬量和開關量。
1） 模擬量采集技術
模擬量是指隨時間連續(xù)變化的量，對于這些信號的測量，需采用模/數(shù)（A/D，Analogue/Digital）轉換設備將模擬量變成數(shù)字量后才能適合計算機采集。智能設備的模擬量信號由監(jiān)控單元完成采集，而非智能設備的模擬量信號需要增加數(shù)據(jù)采集器、傳感器、變送器等來完成采集，將非電量信號轉換為適合采集器輸入特性的電量信號。
2） 開關量采集技術
開關量是指不連續(xù)變化的、具有確定的幾種狀態(tài)的量，最典型的是僅有“0”和“1”兩種狀態(tài)的開關量。非智能設備的開關量信號采集也需要增加開關量傳感器和采集器。
3、 數(shù)據(jù)傳輸技術
1） E1中繼傳輸技術
E1中繼線路上傳輸2M的碼流，有信道化E1和非信道化E1兩種資源。信道化E1（CE1）定義了幀結構，每幀32個時（TS0~TS31），其中TS0用于同步，TS16用于信令，其余用于傳輸數(shù)據(jù)，每個時隙的帶寬為2M/32=64K。
在動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中，2M的某一個時隙可以用于基站與端局監(jiān)控主機之間的數(shù)據(jù)傳輸，整個2M也可以用于LSC與CSC之間的大數(shù)據(jù)量的傳輸；在基站2M的某時隙傳送數(shù)據(jù)時，需要在基站配置2M抽時隙設備，在LSC中心通過交換機做半永久連接或增加DXC數(shù)據(jù)收斂設備，傳輸監(jiān)控數(shù)據(jù)。
2M傳輸具有傳輸穩(wěn)定性好、可靠性高、響應速度快的特點。目前中國移動的大部分基站動力環(huán)境監(jiān)控均采用這種傳輸模式。
2） IP(MDCN)傳輸技術
局站動力環(huán)境監(jiān)控的串行數(shù)據(jù)，通過傳輸設備轉換為IP數(shù)據(jù)包，并通過以太網(wǎng)口接入到已經(jīng)建好的MDCN網(wǎng)絡中，LSC的端局監(jiān)控主機接入MDCN網(wǎng)就可以采集到各局站的動力環(huán)境監(jiān)控數(shù)據(jù)。CSC與LSC之間也可以用MDCN來傳輸監(jiān)控數(shù)據(jù)。MDCN網(wǎng)的特點是前期必須已經(jīng)建成
3） 干接點技術
由采集器連接各種動力與環(huán)境傳感器和監(jiān)測點進行數(shù)據(jù)采集，通過OMC與LSC相連，監(jiān)控數(shù)據(jù)為開關量，可以實現(xiàn)遙信功能。監(jiān)控信息單向上行傳輸，監(jiān)控數(shù)據(jù)通過BTS上的外部告警單元經(jīng)由BSC傳送到OMC。一般在非重要局站的設備上采用干接點監(jiān)控子系統(tǒng)。
4） 數(shù)字公務信道技術
如果E1中繼線路緊張，而又沒有MDCN網(wǎng)絡，可以采用數(shù)字公務信道傳送基站動力環(huán)境監(jiān)控數(shù)據(jù)，由于一條鏈路上傳送有多個基站的監(jiān)控數(shù)據(jù)，各個采集設備的上報波特率必須相同而地址不同，上位機采用分時輪巡的方式采集。數(shù)字公務信道有廣播方式的，也有點對點方式的，如果是點對點方式的，還需要在每個基站上增加通信串口轉換器來進行橋接組網(wǎng)。這種傳輸方式因采集速度慢、穩(wěn)定性差而應用較少。
5） 短信傳送技術
短信傳送信息，主要用于監(jiān)控中心的告警輸出，當有告警產(chǎn)生時，可以將相關告警通知相應的維護人員或值班人員，對設備告警做相應處理。
短信告警輸出的方式有兩種，一種是采用無線MODEM的方式，這種方式實現(xiàn)起來相對簡單，另外一種方式是監(jiān)控系統(tǒng)軟件通過短信中心來發(fā)送告警信息給維護人員，這需要監(jiān)控軟件與短信中心通過一定的協(xié)議來實現(xiàn)，需要雙方的配合，實現(xiàn)難度相對較大。
告警短信只能作為監(jiān)控中心值班的一種輔助手段，監(jiān)控中心的值守才是主要手段，因為告警短信有時延時較大，特別是節(jié)假日，由于客戶的短信信息量太大，短信是排隊發(fā)送的，延時會更大。
4、 基本組網(wǎng)技術
這里的組網(wǎng)方案是指在沒有MDCN的情況下，新建監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡的基本組網(wǎng)方案，在實際組網(wǎng)時，可能是多種基本方案混合組網(wǎng)，根據(jù)局站與中心的連接方式可分為三種基本組網(wǎng)方案
1） 多串口卡組網(wǎng)技術
這種技術方案主要用于基站與LSC的端局監(jiān)控主機間的組網(wǎng)，傳輸?shù)蕉啻诳ǖ亩丝谏系臄?shù)據(jù)是串行數(shù)據(jù)，一個端口上可以是一個基站的數(shù)據(jù)（如：2M抽時隙點對點方式），也可以是多個基站的數(shù)據(jù)。
2） 基于路由器的組網(wǎng)技術
這種技術方案主要用于樞紐局SU與LSC間的組網(wǎng)、LSC與CSC間的組網(wǎng)。
3） 遠程訪問服務器的組網(wǎng)技術
這種技術方案主要用于數(shù)據(jù)量較大的遠端局站與LSC間的組網(wǎng)，端局監(jiān)控主機與LSC局域網(wǎng)構成一個局域網(wǎng)。
六、動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀
1、 建設規(guī)模
經(jīng)過近十年的發(fā)展，動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)的建設已經(jīng)具有一定的規(guī)模，以中國移動為例，中心機房監(jiān)控率93.44%；VIP基站監(jiān)控率95.84%；普通基站監(jiān)控率76.95%。并且動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為了通信建設的配套工程，“同步設計、同步施工、同步驗收”。
2、 應用水平
大致可分為基本、中級、高級三個層次，從中國移動全網(wǎng)情況看，基本應用已經(jīng)全部實現(xiàn)，大部分處于中級應用水平，高級應用尚處于探索和不斷完善之中。
1） 基本應用
a. 看告警，看設備運行數(shù)據(jù)；
b. 偶爾控制油機和空調。
2） 中級應用
a. 查詢歷史停電報表；
b. 查詢油機開機報表；
c. 打印相關的告警報表；
d. 輔助進行蓄電池放電試驗。
3） 高級應用
a. 進行設備運行質量考核、維護人員績效考核；
b. 進行故障預測、故障控制；
c. 進行設備生命期預測；
d. 指導設備大修、改造、更新、選型；
e. 實施動力設備資源管理；
f. 改進動力節(jié)能運行方案；
g. 基站防盜的告警聯(lián)動
3、 典型成果
1） 應急供電能力大大增強
近三年，面對電荒、臺風等自然災害嚴重，動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)科學調配搶修資源，保障了網(wǎng)絡應急供電工作，既提高了資源利用率，又延長了設備使用壽命。而且通過遠程控制空調、開關電源運行，在節(jié)能降耗方面起到了積極作用。
2） 運行維護效率大幅提升
依托集中監(jiān)控系統(tǒng)，動力設備數(shù)量迅速增加、人力基本不變的矛盾得到了很好的解決，通過實時監(jiān)控、告警處理、工單管理等手段，維護工作有的放矢、執(zhí)行有力，運行質量穩(wěn)步提升，重大斷電事故率明顯降低。
3） 代維管理、機房安全管理方面顯實效
利用監(jiān)控門禁系統(tǒng)，準確掌握代維公司下局站的時間，考核代維公司到達局站維護情況。同時有效解決了防盜問題，實現(xiàn)了機房安全管理。
4） 科學指導設備優(yōu)化和技術改造
設備性能評估，通過統(tǒng)計分析歷史數(shù)據(jù)，對設備的性能進行評估，并作為設備大修、改造或更新的依據(jù)。設備考核與選型，統(tǒng)計各廠家各型號設備故障率、平均故障修復時間、重要告警總歷時、電源效率、誤告警率、平均使用年限等，對設備進行綜合考核，將同類設備分廠家進行排序，作為選型時的參考。
七、動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)的兩個關鍵性能
1、 系統(tǒng)穩(wěn)定性
作為動力設備及環(huán)境的維護工具，集中監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接影響到動力設備維護的效率與質量，監(jiān)控系統(tǒng)越穩(wěn)定，動力設備發(fā)生重大故障的風險就越小。
1） 數(shù)據(jù)采集器件的可靠性
集中監(jiān)控系統(tǒng)的準確性、可靠性主要由采集子系統(tǒng)決定的，采集子系統(tǒng)的準確性和可靠性由兩個因素決定，一是傳感器/變送器準確性與可靠性，一是采集器A/D變換的準確性與可靠性。
2） 數(shù)據(jù)處理設備的穩(wěn)定性
監(jiān)控主機、端局監(jiān)控主機、協(xié)議轉換器等都屬于數(shù)據(jù)處理設備。數(shù)據(jù)處理設備不但要完成底端采集到的數(shù)據(jù)處理，還要將處理后的數(shù)據(jù)通過傳輸系統(tǒng)傳送給上層軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理設備中斷，監(jiān)控中心將無法監(jiān)控到該設備下面的監(jiān)控對象。數(shù)據(jù)處理設備的穩(wěn)定性將直接影響監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
3） 數(shù)據(jù)庫設計的科學性
局站眾多，信號量大，監(jiān)控系統(tǒng)龐大，需要存儲的數(shù)據(jù)量也非常大，所以，在監(jiān)控系統(tǒng)的設計時需要選定一種存儲容量、存取速度都能滿足要求的可靠的數(shù)據(jù)庫。而且，在設計時要合理設計數(shù)據(jù)結構，提高數(shù)據(jù)庫的運行效率及讀寫速度，增加數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定性。
數(shù)據(jù)庫空間是有限度的，數(shù)據(jù)存儲量越大，響應速度會逐漸變慢，不穩(wěn)定的風險就會增加，所以，在工程具體應用時，在符合歷史數(shù)據(jù)查詢要求的基礎上，必須精簡信號，刪除不必要的信號，同時合理設置存儲周期和閥值，保證寶貴的數(shù)據(jù)庫空間。
2、 數(shù)據(jù)過濾功能
數(shù)據(jù)過濾是一個基礎功能，例如任何一個告警都會并發(fā)各種關聯(lián)設備的告警，為了突出該告警本身，便于故障定位與維修，根據(jù)動力供電系統(tǒng)原理，監(jiān)控系統(tǒng)必須自動實現(xiàn)將該告警引起的下游設備告警過濾掉，減少監(jiān)控系統(tǒng)告警量。數(shù)據(jù)過濾是集中監(jiān)控系統(tǒng)人機友好的重要功能，必須持續(xù)改進和優(yōu)化。
八、動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向
1、 完善B接口、建設CSC，發(fā)揮集中優(yōu)勢
在地市LSC成熟應用基礎上，為了實現(xiàn)更高的集中化管理，必須建設省CSC，將各地市LSC連接起來。這樣，就存在CSC與LSC統(tǒng)一接口協(xié)議問題，即監(jiān)控系統(tǒng)B接口。但是在實際運作過程中，發(fā)現(xiàn)最初的B接口存在一些局限性和二義性。例如：B接口的功能實現(xiàn)過分依賴通訊，沒有設計一套可靠性保證機制；各個廠家的LSC設計思路和性能差異極大地影響CSC功能的實現(xiàn)。
因此，必須在實踐中對B接口進一步調試、修改、完善，使B接口運行更加穩(wěn)定，也使整個監(jiān)控系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。
2、 統(tǒng)一A接口、推廣創(chuàng)新方案，降低建設成本
監(jiān)控系統(tǒng)中涉及大量的A接口協(xié)議，即智能設備通信協(xié)議。由于各廠家采用的智能設備的協(xié)議不同，種類繁多（特別是個別廠家采用私有協(xié)議），在接入監(jiān)控系統(tǒng)時，還可能要增加一些協(xié)議轉換器完成協(xié)議轉換；統(tǒng)一A接口協(xié)議，可以節(jié)約大量的建設成本。
浙江公司通過自主創(chuàng)新提出的“2M總線環(huán)、RS232上網(wǎng)”專利方案，能夠有效節(jié)約投資，為干結點監(jiān)控的升級和新建模擬量監(jiān)控提供了一套全新方案，有一定的推廣價值。
3、 深挖統(tǒng)計數(shù)據(jù)，實現(xiàn)監(jiān)控的高級應用
通過停電報表，分析評價市電的質量，指導建設和維護。通過歷史告警統(tǒng)計報表，作為該局站設備穩(wěn)定性、維護業(yè)務考核的依據(jù)。通過設備歷史告警統(tǒng)計報表，評價各設備告警/故障率情況，作為設備選型的重要依據(jù)。通過電池放電曲線報表，評價電池的好壞，發(fā)現(xiàn)落后電池。在電費統(tǒng)計的同時，分析電源工作效率＝電源直流用電量/電源交流用電量。通過查詢、統(tǒng)計、分析設備的歷史告警情況，結合設備使用年限，對設備的故障趨勢預
4、 科學規(guī)劃，平滑升級為機房綜合信息平臺
動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)是獨立于通信業(yè)務網(wǎng)管系統(tǒng)的基礎設施管理平臺，隨著集中化的逐步推進，智能門禁、智能電表、綜合防盜、圖像監(jiān)控、智能節(jié)能、機房空間資源等等機房基礎信息都將是集中管理的內容，因此，必須科學規(guī)劃動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)和擴展能力，為升級為機房綜合信息管理平臺打好基礎。
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