基于動力環境監控系統強化無人值守局房節能的技術實現

馬 波，趙鳳琴，薛善斌，冷偉光，董志強

（1.中國電信山東分公司運維部；2.中國電信濟南分公司運維部；3.艾默生網絡能源有限公司山東辦事處）

0 引 言

動力環境監控系統通過各種采集器和通信模塊對無人值守局站內的通訊電源、蓄電池組、UPS、發電機、空調等智能、非智能設備以及溫濕度、煙霧、地水、門禁等環境實現“遙測、遙信、遙控、遙調”等功能，并實現對動力配套系統的網管監控，使局站無人值守成為可能，減少了運行維護投入，降低了運營成本。

但目前動力環境監控系統主要側重對以上設備運行狀態和運行質量的監控，從通信設備能否可靠運行的角度來講，發揮了重要作用，提升了質量效益，由于其上報大量動力環境系統設備運行信息和故障告警，提高了設備運行的經濟性，從節能的角度來講追求的則是經濟效益。可以說，由于動力環境監控系統技術原因、組網的考慮，在當前動力環境監控系統的使用上，運營商更注重動力環境設備可靠性和穩定性的提高，而在高效性方面的工作開展不多。當前，隨著通信網絡對能源的需求越來越大，各運營企業正努力爭取在能量流動的各個環節中達到最高效率的利用。通信行業的節能問題已越來越受到人們的關注，這無疑對通信系統的運營提出了更高的要求。由于出于投資的考慮，提出了對現網運行的設備如何挖潛的新課題，因此動力環境監控系統作為監控能耗、動力設備和機房環境的手段也將發揮著更重要的作用。

1 無人值守局房能耗的特點及面臨的問題

無人值守通信局房由于分布廣、供電條件復雜、設備運行監控條件差，一直是能耗管控的重點和難點。

1.1 無人值守局房能耗特點

無人值守局房能耗分布主要在空調、電源能耗（供電給各主設備）等，由于技術能力，對局房內的通信設備在維護中干預能力較弱。某常規無人值守局房實測耗電單元情況如表1。

從表1可以看出，從空調、開關電源節能入手，節能空間巨大。

1.2 無人值守局房能耗過高原因分析及解決措施

（1）局房空調工作溫度設置不當導致壓縮機長時間運行。根據機房設備維護要求，合理設置局房內外環境溫度和局房空調制冷溫度，可以有效降低空調能耗。

表1 無人值守局房能耗表

（2）開關電源空載損耗過大、效率偏低。由于投資原因和延長設備使用年限的原因，在無法全面更換高效、休眠功能的開關電源系統的條件下有效控制開關電源整流模塊的負荷，提高其工作效率也可以大大降低空載損耗。

（3）電池維護力度不夠導致其損壞率過高，增加了廢舊金屬的排放量和電池更換成本，同時導致了應急發電成本的增加。通過維護手段提高電池的運行質量，不僅可以延長電池壽命，大大降低廢舊金屬的排放，也可以節約大量的應急發電的人工和油料成本。

（4）同時，大量節能設備的投入使用，其可靠性、有效性也需要動力環境監控系統的支撐。

綜上所述，需要依靠現有條件加大對動環系統的使用，以解決存在的問題。

2 動力環境監控系統的現狀

目前，山東電信動力環境監控系統經過升級改造，監控系統為三級結構，具體結構如下：1臺SC服務器（建1個SC數據庫），17臺SS服務器（每個SS服務器建一個SS數據庫，共建17個SS數據庫，每個SS數據庫對應一個地市分公司），其中SC服務器在省電信樞紐樓，各地市電信的SS數據服務器在各地市機房，PSMS歷史告警數據存儲在SC的數據庫中，SS數據庫中有備份，歷史數據存儲在各SS服務器上，各端局的實時監控數據和告警數據可分別在各地市的業務臺的監控終端顯示，全省17個地市電信分公司建設的基站及模塊局加上聯通劃歸電信的C網基站，共計6050個左右。

無人值守局房的動環監控包括：門禁系統、空調、開關電源、環境量（溫濕度、紅外、煙感、水浸）、空調室外機防盜；部分地市自配的智能電表也接入到系統中。

3 基于動力環境監控系統用于節能改造的技術實現方案

通信局房的能耗控制和維護成本控制是密不可分的，因此，降低能耗和維護成本要并舉，同時實現這兩個目標，動力環境監控系統發揮著不可替代的作用。以下是山東電信已經實施和正在實施的基于動力環境監控系統用于節能改造的技術實現方案。

3.1 基于開關電源的優化方案

山東電信在提供可靠供電的同時，一直致力于通信電源整流模塊的高效率維護和節能降耗工作，從控制整流模塊的工作方式出發，提出了一種新的節能方案。

開關電源在一定工作模式下，整流模塊的空載損耗是固定不變的，帶載損耗隨著負載的增加而增加，但效率通常會增加，那么可以通過控制模塊工作模式及單個模塊的帶載情況，減少空載損耗并提高工作效率，達到節能目的。

根據西安市教育局發布的《“名校+”工程行動計劃（2018—2021年）》，該市將通過實施“名校+”工程，運用一長多校（一所名校校長兼多所薄弱學校校長）、委托管理、兼并融合、結對提升等4種管理模式，做到6個統籌，即統籌組建“名校+”，統籌改善辦學條件，統籌配備管理團隊，統籌配置教師隊伍，統籌開展教育教學，統籌施行質量監測。

表2為部分基站全天直流負荷變化統計表。

表2 某市分公司部分基站全天直流負荷變化統計表

在充分了解基站開關電源性能、基站直流負荷變化規律以及全網基站直流負荷、整流模塊配置情況的基礎上，我們制定了基站開關電源節能測試方案，測試重點是：根據基站直流負荷、模塊配置實際情況，通過監控模塊進行智能邏輯控制，動態調整整流模塊開啟數量，使整流模塊工作在最佳的效率區間內，這種新的控制思路，最大限度的減少了開關電源整流模塊空載損耗，使整流模塊始終工作在高效率區，從而提高了整個通信電源的效率；同時由于模塊的更替關閉，亦可以提高整體的使用壽命，節約了模塊維修、折舊成本，由于減少了整流模塊的開啟數量，整流模塊發熱量也隨之降低，空調耗電量也同比降低。

3.2 底端空調控制方案

如果無人值守局房沒有智能新風系統，可以通過底端動環采集器控制空調開關機，達到節能目的如圖1。

（1）根據預先設定的邏輯控制規則開發邏輯控制軟件程序，動環采集器調用軟件程序運行，并根據基站環境溫度，開關空調，減少空調運行時間，如：可以設置室內溫度低于25℃關閉空調，高于28℃開啟1臺空調，高于30℃開啟兩臺空調，如果直接控制空調電源，空調風機都不用運行，節能效果更佳。

圖1 底端空調控制方案圖

注意：布置溫濕度傳感器，重點關注主設備附近溫度（環境溫度），而不是空調本身測量溫度。

（2）設置合適的空調溫度設定值，使得空調能耗最佳。

（3）如果有兩臺空調，可以控制空調輪流工作，提高空調壽命。

3.3 底端空調和新風系統綜合控制方案

圖2 底端空調和新風系統綜合控制方案圖

（1）根據預先設定的邏輯控制規則開發邏輯控制軟件程序，動環采集器調用軟件程序運行，并根據基站內外環境溫度，開關智能新風系統和空調，減少空調運行時間，如：室外環境溫度低于10℃，采用控制新風系統電源的方式調節室內溫度；當室外溫度高于10℃時，采用上述控制空調電源的方式來調節室溫以達到節能的目的。

注意：布置溫濕度傳感器，重點關注主設備附近溫度（環境溫度），而不是空調本身測量溫度。

（2）設置合適的空調溫度設定值，使得空調能耗最佳。

（3）根據室內外溫度情況，關閉空調，使用新風系統。

（4）如果有兩臺空調，可以控制空調輪流工作，提高空調壽命。

3.4 電池遠程監控與測試改造

部分無人值守局房供電條件較差，市電停電頻繁，使用動力環境監控系統可以監測放電電流I、電池電壓V和放電時長T，基于上述三個參數編制放電蓄電池電壓電流曲線，同時根據電池的不同使用年限、放電電流等因素編制電池放電擬合曲線，可以大致判斷電池容量、預測放電時長，利用局房電池隨機（不確定的放電時長、實際放電電流）放電作為電池容量測試過程，對于判斷出的容量異常的電池組進行重點維護，同時為應急發電提供依據，實現對應急發電設備的調度，減少無效發電，有效延長電池壽命和降低維護成本。

4 結論與展望

由于本文篇幅所限，同時部分改造時間較短，對一些節能數據分析沒有提供更為詳細的說明，但從以上分析和已完成的部分實驗數據來看，節能效果是明顯的。通過對動力環境監控系統基于動力環境監系統的改造，可以為無人值守局房的節能帶來新的方法和手段，具有重要意義。

從通信電源和空調本身的發展歷程看，從初期粗放型的技術實現，到現在的集智能化、高功率密度、高可靠性、高穩定性、高轉化效率于一身的發展方向，可以預見，由于動力配套設備智能化的提高，動力環境監控系統海量監控數據和遠程控制能力的有效應用，會為無人值守局房節能減排工作提供更為靈活、更為有效的方法和技術實現。

［1］ 王兆安，黃 俊.電力電子技術［M］.機械工業出版社，2004.

［2］ 艾默生網絡能源有限公司通信電源節能方案，內刊，2009.

［3］ 候振義，夏 崢，編著.通信電源站原理及設計.人民郵電出版社，2002.