西安電信電源監控系統數據采集

摘要：論文依托西安電信電源監控系統工程，從通信電源系統的特征、電源監控系統的體系結構以及功能等方面，系統地分析了西安電信電源系統的特征及電源監控系統的需求，設計了由SC（監控中心）、SS（監控站）、SU（監控單元）及SM（監控模塊）構成的通信電源監控系統框架。重點針對系統實現中的關鍵技術進行分析與研究，解決了現場數據采集的問題。從而保證了通信電源監控數據上報的準確性和實時性。

關鍵詞：通信電源 監控系統 實時監控 數據采集

1 通信電源監控系統結構

在通信行業，電源設備通常被人們比作通信系統的“心臟”，通信網運行質量和通信安全取決于通信電源系統的運行質量。如圖1所示，交流供電系統、直流供電系統以及接地系統共同組成了電信局站的電源系統。

主用交流供電系統均采用市電，此外還采用油機發電機等設備作為備用交流電源以防備市電停電。一般大中型的電信局站均采用10KV高壓市電，而小型局站一般采用地壓市電電源。按照安裝電源設備的地點不同，可將直流供電系統分為集中直流供電系統和分散直流供電系統。

根據原郵電部1996年頒布的《通信電源和空調集中監控系統技術要求（暫行規定）》（YDN023-1996），以及1997年原郵電部電信總局電網綜[1997]472號文《通信電源、機房空調集中監控管理系統（暫行規定）》的規定：監控系統的建立和實施應以電信局（站）為基本單位，通過分布式計算機控制系統，逐步建成區/縣監控系統和本地網（城市級）監控系統。

根據圖2可看出，整個監控系統是由多個監控級自下而上逐級以匯接的方式組成的一個分布式計算機控制系統網絡，分別對應通信局、區縣以及地市三級電信管理體制。從網絡結構來看，監控系統采用逐級匯接的拓撲結構，每個上級監控級均呈輻射狀與若干下級監控級形成一點對多點的網絡連接，最后通過監控模塊與被監控的若干設備相連。

電源和空調設備在通信局內分散的安裝于不同的機房，由SM采集這些設備的運行參數和告警信息后實時傳遞給SU，因此，局監控系統的網絡拓撲可以采用星形結構或總線結構。由于在區/縣監控系統中，SU將SM傳送來的監控數據加以處理后傳送給SS，SS向SU下達控制命令，而SU之間不需要相互傳送數據，因此，此系統結構采用星形結構。

2 采集內容分析

2.1 被監控設備

2.1.1 按照用途可將監控對象分為通信動力系統和環境系統。

①通信動力系統是電源監控系統的主要監控對象，包括高壓配電、低壓配電、UPS（三相電壓、三相電流、功率、功率因數等），柴油發電機組（三相電壓、三相電流、頻率、柴油油位、啟動電池電壓等），整流器（輸出電壓、電流等）、蓄電池組（電池組總電壓、電池單體電壓、電池表面溫度、電池組充放電電流）等動力設備。

②環境系統包括空調、局房環境（門禁、溫濕度、紅外、煙霧、水浸等）。電源監控系統通過對動力設備和環境合理布置監測點，就能準確地將設備運行狀態和運行數據集中反應到監控中心。

2.1.2 按照監控設備本身的特性，可將監控對象分為智能設備和非智能設備。

①智能設備指設備本身具有一定的數據采集和處理能力，并帶有智能接口（口和網絡接口），可以直接與計算機進行通信，如艾默生電源、Liebert UPS、海洛斯空調、卡特彼勒油機等。

②非智能設備本身不具備數據采集和處理能力，無智能接口，如低壓配電柜、普通分體空調、蓄電池組等。

對于智能設備，可通過獲取智能設備協議（包括智能設備通信協議、接口方式、數據包的結構和內容），直接納入監控系統。對于非智能設備則需通過專門的信號采集器使其智能化再接入監控系統。

2.2 被監控信號

2.2.1 被監控信號有非電量信號和電量信號。對于溫度、濕度以及郵箱油位等非電量信號應當通過傳感器將其變成電量信號后接入采集設備；對于三相電壓以及電流等不能直接測量的電量信號則應當通過變送器變換成適合采集信號后接入采集設備。

2.2.2 信號有模擬量，也有數字量。模擬量指隨時間連續變化的量（如交流電壓、交流電流、溫度等），對這些信號的測量，需采用模/數轉換設備把模擬量變成數字量后才能適合計算機采集；而數字量指不連續變化的、具有確定的幾種狀態的量，計算機一般可以直接測量。

3 采集方案的設計

3.1 模塊局、AG及接入網數據采集

3.1.1 以艾默生公司PMC-3設備作為現場監控單元（SU）方式。

PMC-3設備適用于市話模塊局、AG及接入網等小規模局站。PMC-3采用模板結構設計，內部有四個擴展槽，可插入四塊采集板，對采集板又分為三種類型：相控電源專用采集板、通用模擬量采集板和通用開關量采集板。相控電源專用采集板用于對一組-48V或24V通信電源的總電壓和分流器輸出進行測量；通用模擬量采集板設有12路模擬量輸入及1路頻率輸入；通用開關量采集板設有12路開關量輸入和兩路開關量輸出。開關量輸入可以是有源信號，也可以是無源干接點以及LED燈輸入。RS422、RS232用于CPU板同上位機的通信。模塊局PMC-3現場接入方式如圖3所示。

3.1.2 采用ESC板作為動力設備監控裝置的監控方案分析。

這個方案利用華為公司的ESC板作為動力設備監控裝置對端局設備進行監控，ESC板有302，303兩種型號，對于302板，只能接入數字開關量，對于接入網供電系統，無法在停電、電池放電等告警發生時進行現場搶修，只有在模擬量采集上后，通過告警等級及相應閥值設定，進行判斷后才決定是否進行現場故障處理，302板實現不了這些功能，無法達到集中監控要求，故舍棄此方案。ESC303板方案采用華為ESC303板做為端局采集設備，通過RS232接口與華為接入網設備內部網管傳輸時隙連接，網管中心通過客戶端軟件讀取監控數據。

ESC303板方案在兩個模塊局及接入網機房進行了試點。在完成了ESC303動力環境監控箱的安裝與調試工作后，對該方案進行了專門的數據采集對比和調查分析，并與華為技術中研部開發人員座談，試點結果如下：

①ESC板采用一48VDC工作電源，滿足通信供電要求。

②掛壁式安裝，具有6個模擬量擴展通道，16個數字量擴展通道，一個智能設備端口，能夠對機房溫濕度、煙感、水浸、門禁等環境量以及華為整流器進行數據采集。

③在客戶端軟件，可以設定告警門限值，并以不同顏色區分告警與正常狀態。

④具備遙控功能，如對整流器進行遠程均浮沖，或模塊的開關機。

⑤能提供報表功能，如電池組放電電壓曲線、電壓波動曲線的報表。可查詢歷史告警數據。

但該方案仍存在較大不足，主要有：

①只能接入華為公司HONENT產品，對于其他公司設備均無法接入。

②智能設備接入端口僅有一個，該接口只能接入華為幾種類型的電源。這對于智能設備多于一個及非華為電源的機房來說，將是一個不容忽視的問題。

③ESC板采集溫度時，發現有近2攝氏度的誤差。

④系統運行時，讀取端局交換設備初始化數據較緩慢，且經常失敗。

⑤當前界面顯示的機房信息，無法對需欲查詢機房進行迅速定位，端局過多時難以及時了解所關心的機房情況。

⑥沒有單獨的當前告警一覽表，且沒有單獨的聲光提示，若想查看各個機房有無動力環境告警，需在華為接入網網管界面上所有網管告警上逐個瀏覽，而網管告警是海量數據。

⑦告警不分級別，如一般、重要、緊急等，使得維護人員不便于對告警的輕重緩急進行區別對待。

⑧雖然能提供歷史告警數據查詢，但查詢結果無法打印，查詢到的數據沒有進行分析統計功能。

⑨動力環境監控系統數據利用接入網網管內部控制通道傳輸。數據配置、上報及存儲均在端局交換設備上完成，數據量過大時是否會對V5產生影響待觀察。

⑩該系統底端采用專用的采集板；且傳輸利用華為交換的控制通道，日后維護將會帶來極大不便。

綜合上述，利用ESC303板作為模塊局動力設備監控的裝置方案可以達到基本的監控要求，但如果采用該方案只能接入華為設備。考慮到西安電信本地網中接入網設備大多采用華為公司HONENT產品，因此在華為設備接入網中采用此種數據采集方案。

3.2 端局數據采集

目前電源監控系統對西安電信所有的端局相關設備都進行了監控，在端局采用的現場監控單元（SU）是艾默生公司的PMC-3設備，PMC-3與現場被監控設備的連接如圖4所示。其中AMS-1是數據處理單元，OCI-4是協議轉換器。每一個AMS-1都可以接入模擬量、開關量或控制量信號。如果這些信號是工業標準信號，可以直接接入，否則，可以通過加裝傳感器、變送器接入。端局的專用空調如Lfabert，Hirnss，Atlas等型號的專用空調可以通過協議轉換器OCI-4接入系統。

4 結論

本論文以西安電信電源監控系統工程為背景，根據西安電信通信網絡的實際情況，設計并確定了電源監控系統的管理層次及系統設備組網結構；并通過對監控對象的確定，對采集設備的分析研究，對模塊局、AG、接入網及端局進行數據采集方案的設計，保證了通信電源監控數據上報的準確性和實時性。

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[5]侯永濤.現場總線技術的發展及在通信電源監控系統中的應用[J].通信電源技術，2000（3）：9-13.

作者簡介：

任彥臻（1977-），女，陜西人，工程師，主要從事電信系統通訊設備的維護工作。