電力通信機房集中監控系統及應用

宋建立，羅 循，李 興，甘智全，黃 雙

（柳州達迪通信技術股份有限公司，柳州，廣西 545006）

電力通信機房集中監控系統及應用

宋建立，羅 循，李 興，甘智全，黃 雙

（柳州達迪通信技術股份有限公司，柳州，廣西 545006）

隨著智能電網的建設不斷擴大，對電力通信機房日常維護和管理提出了越來越高的要求。作為智能電網的核心節點，電力通信機房穩定、安全地運行是電力通信網絡運行可靠性最重要的保障。然而，目前電力通信機房的管理基本上還處于以人工管理為主的階段。雖然這幾年電網公司投入了大量的資金來提高電力通信機房的信息化水平，但是由于電力通信機房的設備復雜、種類繁多，再加上大多數設備接口不統一，導致無法對電力通信機房的資源進行集中有效的管理。因此，建設一套綜合性的電力通信機房集中監控系統，對電力通信機房的通信設備運行情況、動力環境參數和安全防護狀況進行集中監控，是確保機房設備的可靠運行、提高電網智能化管理水平的關鍵。

智能電網；集中監控；電力通信機房；蓄電池在線監測；動力環境；光纖自動監測

1　引言

電力通信系統是智能電網調度自動化和管理現代化的基礎，是確保電網安全、穩定、經濟運行的重要手段。隨著近年來通信技術的不斷發展，電力通信系統的規模在不斷擴大，通信設備不斷增加，與此相適應的通信機房的數量也不斷增多。由于通信機房里的通信設備、電源設備、環境設備是整個通信網絡的基礎，以往通過人工巡查的方式存在著發現問題不及時、信息化程度不高、管理資源分散、可視化程度低、系統關聯性差、缺乏智能化管理手段等問題。此外，由于通信機房內設備眾多，不同廠家、型號的設備使用的管理系統及管理方法都不一樣，各系統間的數據難以共享，設備關聯性更加無法得到體現。運行維護人員往往花費大量的精力在學習如何使用種類繁多的監控系統上，不僅沒能起到提高使用效率的效果，反而增加了故障處理的難度，增加了故障處理的時間。

針對上述問題，本文提出建立一套電力通信機房集中監控系統，對通信機房中的通信資源、動力環境、蓄電池組、光纜資源進行有機結合和集中管理。在滿足電力通信機房日常維護管理需求的基礎上，能夠全面監控機房設備的運行情況，自動進行故障預警和故障診斷。同時，能有效統籌管理各項機房資源，減少人力物力投入，提高電力通信系統的可靠性和智能化管理水平。

2　系統概述

電力通信機房集中監控系統由監控中心、監控站、監控單元及監控模塊組成。在總部建設監控中心（監控主站），配置中心服務器系統和業務臺，為下級系統和站點提供應用服務支持和數據存儲空間。同時監控中心還可向上級監控中心上傳監控數據、配置信息和告警信息等數據，接收上級中心的配置指令等。有必要時增加劃分區域監控中心，在各個區域監控中心建設監控站，配置服務器和業務臺，向下提供應用服務支持和數據存儲空間，向上上傳監控數據、配置信息和告警信息等數據并接收上級中心的配置指令等。

在各個站點通信機房建設監控單元（監控子站），配置監控主機和監控模塊，對站點通信機房的通信資源、動力環境、蓄電池組、光纜資源進行實時監控和數據采集，通過TCP/IP，2M，3G等網絡把采集的數據上傳到監控中心，并接收監控中心的控制和配置指令。

運維管理人員可以通過內網辦公終端登錄監控系統，實時了解站點運行情況，也可以從外網通過防火墻和授權登錄監控系統。監控終端可以是臺式電腦、筆記本，也可以是手機、PAD等移動設備，從而實現對機房的無障礙監控管理。

3　系統架構設計

圖1 系統架構示意圖

如圖1所示，監控系統可支持多級部署，最多可采用三級或多級部署的方式組建監控系統。由總調、中調和地調組成監控系統網絡，各地級監控系統管理所轄范圍內的所有機房，并將機房的監控數據、測試數據、告警數據實時上報到上一級監控系統。總調/中調監控系統通過各級接口，接收各下級系統上報的數據并向下級系統下發相關操作指令。

在多級管理系統中，各級管理人員通過訪問本級監控系統，實時掌握所轄范圍內的通信機房運行情況。同時，上級監控系統實時采集所轄范圍內的監控數據，并對原始數據進行處理，將處理好的數據上傳到上級監控系統。這樣，即可提高數據處理效率，也可減輕上下級之間專線帶寬流量，提升系統整體運行性能。

4　系統功能設計

4.1系統功能

（1）通信資源管理。可通過接收其他系統告警數據或加裝監測設備的方式實時監測通信設備的運行情況，并可把通信設備專用軟件整合到系統軟件中，方便運維管理人員直接在系統上了解通信設備的運行情況。

（2）動力環境監控。全面監控機房的動力和環境方面的各項指標，對站點機房內蓄電池、通信電源、UPS、空調、消防設備、視頻、門禁、溫濕度、水浸等的運行情況進行實時監測和統一管理。系統能及時檢測故障并發出告警，對部分監控設備進行遙控和遙調，并實時監控站點機房內的視頻情況，與門禁系統、告警信號進行聯動錄像。

（3）光纜自動監測。通過離線或在線的方式對機房光纜進行實時監測，通過光開關的方式自動或手動切換被測光纜、光纖，并自動或手動進行OTDR測試。在服務器上對光纜監測數據進行收集和分析，及時發現光纜劣化或故障情況，準確定位故障信息。

（4）蓄電池遠程充放電及在線監測。在線監測每個蓄電池單體的內阻、電壓、溫度以及整組電池的端電壓和電流，通過對內阻值的測量，估算出蓄電池的剩余容量及性能情況。還可以通過開關單元、充放電單元對蓄電池組進行遠程充放電操作，精確測試其容量，并對蓄電池組進行有效維護。

（5）擴展功能。監控系統還可以根據運維管理的需求擴展故障分析處理、數據智能分析及通信資源智能管理等模塊，智能的發現、分析并處理故障，有針對性的篩選并統計監控數據，提供合理的管理建議。

4.2監控中心設計

圖2 監控中心結構圖

如圖2所示，在總部建立監控中心，可以直接了解下級區域和下屬管轄站點機房的運行情況，進行告警收集及監控畫面瀏覽，指導并監督各區域的運行和維護工作，實時監控全網站點機房的運行情況。監控中心服務器系統由網橋、服務器、工作站、短信模塊及其他可擴展設備等組成。

4.3監控單元設計

監控單元可分為“集中式監控單元”和“分散式監控單元”兩種。集中式監控單元獨立性強，在斷網后也能記錄監控數據，適合于大規模、多站點的聯網集中監控。分散式監控單元設備安裝方式靈活、模塊擴展性強，適合IDC機房等大型機房的有人在線監控。

4.3.1 集中式監控單元

圖3 集中式監控單元示意圖

如圖3所示，集中式監控單元主要由現場監控服務器、現場監控模塊、傳感器等設備組成。現場監控服務器可集中接入各類傳感器、現場監控模塊以及攝像機、門禁等設備。監控信息首先由現場監控服務器采集、匯總、處理并保存，然后封裝成標準TCP/IP格式后再上傳到監控中心服務器系統。監控中心服務器收集現場監控服務器采集到的監控數據并對數據進行后續分析和處理，不直接采集現場監控數據。

該方案可在監控單元集中管理所有監控設備，監控單元可獨立于監控中心采集、匯總、處理并保存監控數據，斷網后也能記錄監控數據，網絡恢復后續傳斷網期間的監控數據到監控中心，確保數據的完整性，便于追查故障原因。該方案能有效解決站點分散，站點數量眾多的問題，適合于大規模、多站點的聯網集中監控。

4.3.2 分散式監控單元

圖4 分散式監控單元示意圖

如圖4所示，分散式監控單元主要由串口服務器、數據網交換機、前端監控模塊、傳感器等設備組成。

分散在監控單元各處的現場監控模塊采集電源設備、蓄電池、溫濕度、空調、煙感、水浸等設備的監控信息，分散采集的數據通過串口服務器匯總并轉換成TCP/IP數據送入監控中心服務器。網絡攝像機、門禁等網口監控設備通過數據網交換機接入到監控中心服務器。監控中心服務器控制各個模塊采集現場數據，所有監控數據均由監控中心服務器采集、匯總、處理并保存。

此種方案具有設備安裝方式靈活、模塊擴展性強等優點，適合IDC機房等大型機房的有人在線監控。但由于現場監控模塊需要監控中心服務器對其進行控制才能完成數據采集和上報工作，因此對監控網絡和監控中心服務器的要求很高，不適合在監控站點分散，網絡環境復雜的情況下使用。也不能實現分布式離線管理，斷網后不能記錄監控數據，不能追查斷網后的故障原因。

4.4通信資源管理子系統設計

通信設備是通信網絡的核心設備，承擔著建立通信連接、傳輸通信數據的重要作用，也是機房運維管理的主要對象。由于使用的通信設備品牌和數量眾多，且不同品牌及型號的設備需要用到不同的專用監控軟件，造成在日常運行維護時需要同時使用多種專用軟件來查看告警和配置參數的情況。

在進行通信線路故障排查時，往往需要多套設備配合進行相關工作，一方面需要調用不同的軟件，安排多人多地同時進行測試，然后再通過專人綜合相關測試數據分析測試結果；另一方面，部分設備不具備相關測試功能，需要用到專用儀表進行測試，而且相關測試數據分散，不便于記錄和統計分析。

通信資源管理子系統通過接收其他系統告警數據或加裝專業測設備的方式實時監測通信設備的運行情況，并把通信設備專用軟件整合到系統中，方便運維管理人員直接在系統上了解各個通信設備的運行情況，并在系統上直接調用相關軟件管理設備。管理人員在一個系統平臺上，就能調用多種監控軟件、控制專業測試設備或儀表進行測試和分析，從而收集并整合測試數據，輔助運維管理人員快速查找并分析故障。

通信資源管理子系統的主要功能包括：通信告警信息接入、專用軟件集成、設備拓撲管理、數據管理及分析、設備資源管理等。

4.5機房動力環境監控子系統設計

通信機房里的電源設備和環境設備是整個通信網絡的運行保障和基礎，以往通過人工巡查的方式存在著發現問題不及時、信息化程度不高、管理資源分散、可視化程度低、系統關聯性差、缺乏智能化管理手段等問題。

機房動力環境監控子系統的主要作用就是集中管理通信機房中的各種動力及環境設備，對電源、蓄電池、空調、環境、安防等進行集中統一監控，從而提高故障發現和處理能力、提升運維管理效能。

機房動力環境監控子系統的主要監控對象及監控內容包括：高頻開關電源、交流配電設備、直流配電設備、蓄電池組、機房環境。

4.6光纜自動監測子系統

光纜自動監測子系統主要是對機房通信光纜進行實時監測，可通過自動或手動的方式對光纜進行OTDR測試，通過自動或手動選擇被測光通道，并能在中心服務器上對光纜監測數據進行分析，對監測設備進行管理。通過上述功能的結合，實現對光纜的自動監測和物理特性的資源管理。光纜自動監測系統主要分為在線監測和離線監測兩種方式：

（1）在線監測方式。如圖5所示，在線監測方式是利用現有使用的纖芯進行監測，采用分光和波分復用技術手段將通信所用的纖芯作為測試纖芯，實時監測光纖光功率情況，并通過專用測試波長的光信號進行測試，從而達到在線監測的目的。使用此種方式進行監測，在安裝時需要短暫中斷線路業務，并且在日常監測過程中需要從被測線路分出一定比例的光信號作為監測信號，因此對于光信號比較敏感的傳輸線路不宜采用此種方式進行監測。

圖5 在線監測方式示意圖

（2）離線監測方式。如圖6所示，離線監測方式是利用同一光纜的備用纖芯進行監測，其測試原理是基于光纜中所有纖芯不論是否使用，其受到的環境影響和物理特性的變化基本相同這一特性。因此，通過測試備用纖芯基本能夠反映在用纖芯的狀態。4.7蓄電池監測及遠程充放電子系統

圖6 離線監測方式示意圖

蓄電池組監測及遠程充放電子系統主要作用是實現對蓄電池的集中化監控管理，以及對蓄電池組的遠程化、無人化、專業化維護。

如圖7所示，蓄電池監測及遠程充放電子系統主要由前端采集器、監控終端、服務器、視頻監控設備四個部分組成。前端采集器用于實時采集單體電池的電壓、溫度、內阻等參數；監控終端是系統的終端執行裝置，執行來自系統的監控、充電、放電等操作命令，并通過網絡把實時數據送回后臺監控中心；服務器是系統的核心，所有的命令都通過服務器處理并下發，所有的數據都通過服務器進行存儲，所有的用戶界面數據都來自于服務器；視頻監控設備實現現場監控功能，包括攝像頭及主機。

圖7 蓄電池監測及遠程充放電子系統示意圖

5　系統應用

電力通信機房集中監控系統可以把通信機房中的通信資源、動力環境、蓄電池組、光纜資源進行有機結合和集中管理，既能滿足通信機房日常管理需要，又能更加全面地對通信機房進行監控，并且可以更加智能的對通信機房進行管理。電力通信機房集中監控系統的應用有利于提高故障發現和處理能力，有利于統籌管理各項資源，有利于減少人力物力投入，有利于提高通信系統的可靠性、提升運維管理效能。因此，建設電力通信機房集中監控系統是符合電力系統運維管理需要的，是與電力系統發展目標相吻合的。該集中監控系統已經在多個供電局機房里進行試點，取得了很好的效果。

[1] 張聚明．電力通信網綜合網絡管理系統解決方案[J]．電力系統通信，2003.06

[2] 熊翱,鄧廣莉,李斌．傳輸網綜合網管建設的探討[J]．電信技術，2004.01

[3] 梁鶯．論構建智能化機房動力環境集中監控系統[J]．郵政研究，2006.01

[4] 劉國蕊．關于光纜線路自動監測系統分析[J]．科技咨詢導報，2007.24

[5] 胡信國.通信電源設備使用維護手冊通信用蓄電池[M].北京：人民郵電出版社，2008:21-23.

[6] 陽華，張湘英，李蘇．光纜線路的安全監測[J]．光通信技術，2008.12

[7] 饒學軍，段景漢．光纜線路維護管理系統設計[J]．價值工程，2010.08

[8] 高建平，田鎖太，閆樹貴．蓄電池遠程管理系統在變電站通信電源維護中的應用[J]．內蒙古電力技術，2013.3

Power Communications Room Centralized Monitoring System and Application

Song Jianli, Luo Xun, Li Xing, Gan Zhiquan, Huang Shuang
(Liuzhou DADI Telecommunication Equipment Co., Ltd., Liuzhou, Guangxi, 545006)

With the construction of the Smart Grid continues to expand, to the power communications room routine maintenance and management to the growing demand. As a core node the Smart Grid, the most important guarantee for the operational reliability of the electric power communication network is the power communication room stable and safe operation. However, the power communication room management is basically still in the artificial management of the main stage. Although in recent years the power company has invested lot of money to improve the information level of the power communication room, but due to the power communication device complexity and diversity, plus most of the device interface is not uniform, making it impossible for the power communication room centralized and effective management of resources. Therefore, the construction of a comprehensive set of the power communication room centralized monitoring system, communications equipment operation, power and environment parameters and security situation of the power communication room for centralized monitoring is the key to ensure reliable operation to improve the level of intelligent network management.）

Smart grid; Centralized monitoring; Power communication room; Battery online monitoring; Powerenvironment; Optical fiber automatic monitoring

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.11.004

TN919.8，TN913 文獻標示碼：A

1672-7274（2016）11-0011-05

宋建立，男，1971年生，廣西柳州市人，高級工程師，從事網絡通信系統、電力通信系統、北斗衛星應用系統設計工作。羅 循，男，1980年生，廣西柳州市人，工程師，從事電力通信系統、計算機系統集成設計工作。李 興，男，1980年生，廣西柳州市人，高級工程師，從事通信系統、軟件系統的設計工作。甘智全，男，1969年生，廣西柳州市人，工程師，從事嵌入式系統、DSP系統設計工作。黃 雙，男，1978年生，重慶市人，工程師，從事通信系統及軟件設計工作。