發電公司的通信設備監控系統設計方案

孫 哲

（南方電網調峰調頻發電公司，廣東 廣州510630）

0 引 言

大多數發電企業地處偏遠地區，所管理的通信站通常是網絡中的一個節點（主干通信網絡由電網公司管理），分布散、距離遠，有設備運維職責卻無網絡管理權限，缺乏遠程監控手段令維護人員無法快速準確地排除故障。同時，電力調度考核指標卻要求業務故障處理時間要盡量縮短。兩者之間的矛盾日益突出。

在這樣的背景下，研究通信設備監控系統，實現對所轄通信機房內的主要通信設備、動力及環境的實時監控、檢測，將被動的設備運維方式改變成主動運維，自主地對通信設備進行全方位地監控，盡早發現缺陷和故障，對進一步保證通信設備穩定運行有著重要的意義。

本文提出了一種實現發電公司通信設備綜合監控的系統方案。利用計算機技術，建立一個統一的監控平臺，實現各種告警信息的收集和共享；并在此基礎之上完成通信業務的管理和監控功能，最終形成對通信機房中的各種設備有效監控。

1 監控對象及告警的接入

通信設備綜合監控系統至少應實現高頻開關電源、不間斷電源、光傳輸設備、數據網設備、語音交換設備、接入網設備和機房環境的監控功能。通常采用的數據接入方式是通過SNMP、CORBA等協議從專業網管直接讀取配置、告警等數據，再通過資源管理系統的資料迅速進行告警定位，從而達到綜合監控管理的目的。

然而，發電企業不具備網絡管理職能，因此各通信站一般情況下沒有配置網管，大多數設備也不具備CORBA等數據接口，建設設備監控系統時要考慮靈活多變的告警接入方式。

例如，屬電網調度管理的通信設備可通過電網的綜合監控系統接入數據進行設備監控；通信設備具有網管功能的，可開發協議接口軟件，直接從網管中獲取數據和告警信息；廠家已倒閉或無法提供網管協議的設備，可考慮旁路監聽并破譯告警報文的方式；非智能化的設備利用設備告警干結點進行采集，通過采集平臺將告警點信息獲取，或者可以直接外掛傳感器，進行定量的檢測。

面對廠家各異、種類繁多的設備，能否實現多樣化的設備接入方式，成為發電企業通信設備綜合監控系統成敗的關鍵。

2 系統結構

系統總體由公司本部監控中心、電廠監控中心、監控對象三級網絡監控架構組成。分層管理體系組成見圖1。

圖1 系統組網結構圖

系統采用分布式部署方式，在發電公司本部監控中心可以監控本部直屬通信設備及所轄各電廠的通信設備。建立分布式的實時數據庫，各電廠監控中心可以獨立監控所管轄的設備，在與發電公司本部通信通道中斷的情況下也可以正常監控本電廠監控中心所管轄的通信設備；中斷的通信通道恢復之后，各電廠監控系統可以恢復與發電公司本部監控系統之間的信息交互，并可以進行設備信息同步，獲取最新的設備狀態。

系統負責采集信息的部分布置在電力系統安全區II區，各通信設備網管系統有部署在安全區I/II區的，其中需要與部署在安全區I通信設備網管系統提取數據的通信要求時，通過設置國家相關部門認定核準的安全隔離裝置進行。

（1）公司本部監控中心結構

在公司本部通信中心建立公司本部監控中心，可以直接了解所轄各單位通信機房的運行情況，進行監控信息收集，對各單位的維護工作起到指導與監督作用。同時，公司本部監控中心可在必要時接管所轄所有電廠監控中心，實時監控所轄所有受監控的通信設備、通信機房電源狀態，具有電廠監控中心的全部功能。

公司本部監控中心系統組成如圖2所示，主要包括以下部分：

數據服務器：系統配置一臺數據服務器實現監控軟件運行、后臺服務運行、數據處理、存儲、通信管理等多種服務功能。服務器選型采用兼容性強、穩定性高的主流產品。

應用服務器：系統配置一臺應用服務器實現數據呈現、對外數據展示，數據聯網，WEB報表等功能。

通信通道處理設備：配置通信通道處理設備，即串口服務器，主要進行監控系統通信接口的轉換、數據處理以及遠端機房信號接入等（例如RS232口的信號延伸傳遞、干節點的信號延伸傳遞等）。串口服務器選用MOXA知名品牌，性能穩定。

圖2 公司本部監控中心結構圖

維護工作站：配置一臺本地維護工作站，運行系統客戶端軟件，提供對監控系統的調度、管理等功能。

正向隔離裝置：配置在各通信設備網管系統和通信設備監控系統之間，確保監控系統只采集并接受通信設備網管系統的數據，并不能反向發出控制信號。選用電力行業認可的安全裝置。

防火墻：系統配置防火墻等，用于與下級電廠系統互聯（如果使用網橋則不需使用防火墻端口），與上級單位如南方電網的監控系統互聯、以及其他外部監控系統互連（如電網調度監控系統）。選用電力行業認可的安全裝置。

（2）電廠監控中心結構

電廠監控中心主要完成本單位管轄通信機房監測實時數據的存儲、顯示、打印、故障告警的分析、歷史數據及告警數據的統計等功能，并完成與公司本部監控中心數據轉發、互聯。

電廠監控中心系統組成與結構同公司本部監控中心系統的組成相類似。

（3）機房監控系統結構

每個通信機房配置一個數據采集平臺，完成通信機房現場各種信息采集、處理、監控，以及與各監控模塊的數據通信和與監控中心的數據通信。

采集平臺需為內嵌式設計，可插拔各類數據采集卡。數據采集卡具備開關量采集接口、模擬量采集接口、遙控接口、以太網接口、RS232、RS485等接口，接口數量視站內設備管理接口做相應配置，并保證遠期可以繼續擴充。

機房監控系統主要包括以下部分：

接口服務器：匯集通用采集器和各類智能通信設備信息，包括各類通信電源、載波機等。

通用數據采集單元：負責采集硬件節點信息，如機房環境數據：溫濕度、空調設備等。

遠動信號采集單元：采集模擬遠動電平（模擬量），電平越限，頻率告警，包絡消失告警，占空比告警，波形（曲線）。

各種機房采集器：主要包括溫濕度傳感器、空調遙控，用以采集機房環境量。

3 軟件結構

系統軟件有很多種實現方式，市場上也有很多成熟產品。這里舉一個實例作為參考。采取典型的三層軟件系統架構，分為：數據庫層、應用服務層和通信人員界面層，如圖3所示。

圖3 軟件結構圖

3.1 數據庫層

系統中涉及的所有數據全部集中存放在后臺的數據庫中，通信網絡告警信息和資源數據信息是系統管理數據庫的主要組成部分，系統中設計了一系列數據表分別保存各種類型的資源對象信息、資源告警信息以及它們之間的相互關系。數據庫中同時還保存了系統運行和管理所需要的一些數據，包括通信人員管理信息、系統日志等。

3.2 應用服務層

為客戶端提供應用邏輯服務的，上面運行J2EE應用服務器，支持主流的bea webLogic，ibm websphere 以及開源的jboss，綜合監控系統中間層應用軟件在應用服務器中運行。中間層軟件分為J2EE基礎框架，業務邏輯層，數據訪問層。J2EE基礎框架為整個應用提供基礎框架服務，使得應用模塊規范，具有可接插性，可維護性增強；業務邏輯層處理綜合監控系統中的所有業務，業務邏輯都是普通的java類（POJO），它通過一個無狀態的會話EJB（SLSB）給專用客戶端提供遠程業務接口，給web層提供本地業務接口；將業務邏輯中的數據訪問專門抽取出來作為數據訪問層，提供數據的持久化操作。

3.3 專用客戶端

綜合監控系統界面展現最集中的地方，它調用應用服務器中業務邏輯接口完成界面展現和通信人員操作。

4 功能結構

系統從邏輯上分，可分成數據采集層、應用服務層和通信人員表示層。數據采集層完成各種實時信息和資源配置信息的自動采集；應用服務層完成各種實時和非實時的應用邏輯服務；界面表示層完成通信人員界面展現和通信人員交互。系統總體邏輯結構如圖4所示。

業務功能分為通信運行監控、通信資源管理、監控系統管理三大部分。通信運行監控模塊主要起對設備、業務、動力環境的實時狀態進行監控的作用；通信資源管理模塊主要對通信的空間資源、設備資源、配線資源等進行管理，并將資源資料與設備監控對應聯系；監控系統管理起到對系統本身進行維護管理的功能。

數據流向基本是自下而上，與外部數據接口可存在兩種方式。一種在平臺層，通過數據交換平臺，與外部其他系統交換數據，大部分接口采用此方式。另一種在數據采集層，將采集到的原始數據直接轉發至外部其他系統，不做任何處理，此方式只支持數據單向發送，只出不進。

圖4 系統邏輯結構圖

5 存在的問題和應用前景

本文所提出的通信設備綜合監控系統實現方案，能解決多種設備的綜合監控問題，但在告警信息的采集方面由于使用了多種不同的接入方法與協議，很難將不同設備的告警進行關聯分析，無法做到智能化的告警信息過濾壓縮功能。另外，若不采用CORBA等標準的數據共享接口，系統收集到的信息不夠全面，容易導致部分告警信息無法自動解析，需進一步靠人工進行分析。

本文提出的方案能較好地實現對通信設備進行實時綜合監測，能縮短故障響應時間，對發電公司具有較高的實用價值。

6 結束語

隨著電力通信網絡規模不斷擴大，結構愈加復雜，從簡單的星形、鏈形網絡拓撲結構發展到環狀、樹狀、網狀網絡結構；同時網絡層次和種類增多，從早期單一的無層次區分的結構，發展為南網、省網、地區網的分層次組網的格局。設備種類、設備數量、傳輸帶寬、電路等通信資源都在迅速增加，運行維護與管理難題也隨之出現。研究建設綜合型的設備監控系統能有效地加強運維與管理手段，大大提高工作效率。

本文提出的方案只是各種實現集中監控方法中的一種，主要目的是拋磚引玉，希望引起更多的業內人士和技術專家的關注，集思廣益，提出更多更好的方法和方案，以促進電力通信專業技術水平的提高，為電網的安全穩定運行提供更好的支持和保障。

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