電信動環監控系統易忽略的問題及解決方案

王從閣

摘 要：作為通信系統的重要組成部分，移動基站可以為移動終端提供系統接口和無線功能。近年來，隨著通信技術特別是4G網絡的飛速發展以及5G網絡的商業應用，移動基站的數量大大增加。但是，由于我國地理的特殊性，移動基站具有位置分散、環境惡劣和電力不穩定的特點，因而實時監測基站的動力和環境顯得尤為重要。本文對電信動環監控系統易忽略的問題及解決方案進行分析，以供參考.

關鍵詞：電信動環監控;系統問題;解決方案

引言

通過應用動環監控系統，所有獨立設置的動力設備、機房環境參數等均可以實現采集，能夠實時性檢測系統與設備的運行狀態，結合運行數據的提取與監控，達到及時確定故障情況的效果，第一時間通知相關工作人員展開處理，因此有著極高的建設與優化價值。

1智能動環監控單元

1.1 FEU邊緣節點計算的自動化

隨著5G網絡的推廣，基站的擴展和物聯網技術的發展，越來越多的傳感器投入監控，平臺容量和運營難度爆炸性加劇。十多種類型和數百萬個FSU設備需要升級。完全依賴于不同區域的供應商來更新版本非常困難，因為這樣會導致系統更新工作量巨大，并且軟件可能缺失健壯性。因此，有必要對該系統進行改造。通過分析平臺軟件的結構，業務流程，邊緣節點計算的功能，FSU的核心芯片以及嵌入式系統的算法，結合密集監控平臺的功能規范，本文提出一種自動嵌入式訪問單元FEU，該單元將終端計算功能移至FSU操作系統中，并使每個基站都可以作為分布式單元進行計算。在此基礎上，改造接入終端并啟動FSU自動化項目。

1.2自動FEU的突出優勢

使用自動FEU有6個主要優點：● 統一管理B接口，使監控數據更加準確和可靠;● 功能的高度可擴展性，可以在任何環境中快速升級和部署;● 監控數據的準確性，有助于快速定位問題;● 與大多數FSU設備兼容，適用于新舊設備;● 自我發展，可以降低購買FSU的成本;● 自動監控。由于上層接口是統一的，軟件版本是相同的，并且報告數據的格式完全統一，因此安裝和升級簡單從而支持基站的新功能，并且操作，維護和管理完全標準化，從而使得系統穩定可靠。該項目實現了基站統一管理，自動部署和簡單擴展的目標。FEU根據需求設計模型，將與硬件和設備接口高度相關的軟件劃分為獨立的部分。通過設計應用程序與監控中心交互并將數據作為單獨組件進行管理，FEU可以對傳遞監控數據的操作過程進行標準化，從而確保數據的完整性和可靠性。

2系統組成和各部分作用

2.1監控單元（SU）

動力、環境、安防監控單元由綜合監控采集器、智能設備采集器（串口服務器）、無線網關、以太網交換機、無線傳感器等組成，一少部分被監控設備通過串口或是I/O口與采集器直接相連，采集如交流配電柜、直流配電屏、不間斷電源、高頻開關電源、溫濕度儀等的現場信號。蓄電池監控單元采用基于Zigbee無線技術的星型網絡，星型網絡的重要性在于，外圍監控傳感器盡可能地簡單，復雜結構主要集中在監控單元，可以盡可能地全面監測單體電池的電導、電壓和溫度參數，VTC測量模塊監測電池組的總電壓、總電流以及環境溫度，以及無線網關兼容電池組總電壓和總電流以及環境溫度等。無線網關與傳感器及VTC之間采用Zigbee無線通信技術，不但為現場安裝和布局提供了極大便利性，同時也節約了施工安裝等成本。無線網關通過以太網接口與客戶監控平臺或者PC終端完成實時監控和信息采集，最終通過業務內網TCP/IP方式將采集的現場數據先進行預處理或是直接無差別地上傳至綜合監控數據庫服務器。IT監控單元由各類被監控的IT設備通過TCP/IP方式，采用B接口或SNMP接口將數據上傳到綜合監控數據庫服務器。

2.2監控業務臺（SM）

是用戶使用的最主要操作平臺，通過它可以直接了解到通信站點內的工作狀況，它集合了全部的日常使用的業務。業務臺的主要功能包括查看設備的實時數據、實時曲線、歷史曲線等，對告警信息進行查詢、確認、處理、屏蔽，對常用報表進行查詢和下載。緊急情況下還可對現場設備進行遠程控制。

2.3系統測試分析

動環監控系統組建完成后，需要進行系統性的試驗，通過試驗結果分析系統是否能達到預期效果。進行測試前，首先應檢查檢測設備之間線纜連接是否正確可靠、設備輸入電壓是否在規定范圍以內、設備內部的電源布線無接地等情況。主要測試內容為系統測量蓄電池組電壓、溫度、電導、電流等參數的準確度，網關節點的丟包率以及系統運行的穩定性。利用計算機運行無線網關管理軟件，連接主控模塊配置好設備信息，查看電池組電壓、電流、電導等數據是否準確，并將系統測量的電池組電壓、電流等參數記錄下來，利用數字萬用表、電導測試儀等工具，對比系統測量的電池組參數兩個值是否在規定范圍內。

3電力信通站點動環監控建設的標準化設計

3.1推動設備配置的標準化建設

在進行動環監控設備配置的標準化建設中，可以引入三維度、六種類的標準化配置模式。其中，三維度主要包含電力信通站點的電壓等級、是否實現信通電源的獨立性配置、是否實現信通機房的獨立性配置;六種類主要為不同電壓等級以及配置的變電站，具體包括：第一，電壓等級不低于220KV，且配置了獨立信通電源以及獨立信通機房的變電站。第二，電壓等級不低于220KV，沒有配置獨立的信通機房，但是配置了獨立信通電源的變電站。第三，電壓等級不低于220KV，沒有配置獨立的信通機房，且配置了一體化電源的變電站。第四，電壓等級為110kV或35kV（低壓），且配置了獨立信通電源以及獨立信通機房的變電站。第五，電壓等級為110kV或35kV（低壓），沒有配置獨立的信通機房，但是配置了獨立信通電源的變電站。第六，電壓等級為110kV或35kV（低壓），沒有配置獨立的信通機房，且配置了一體化電源的變電站。

3.2推動監控管理的標準化建設

結合現實需求積極搭建起動環監控管理平臺，在完成信通機房動環數據的實時性提取后，第一時間對相應數據信息展開傳輸操作。此時，所有的動環數據均得到統一性保管，并為后續決策提供支持，保證最終控制決策的可靠性。在此過程中，動環監控管理平臺能夠完成對交流輸入電壓、直流輸入電壓、集成圖像、漏水情況、環境溫濕度數據、電池組電壓、煙感等動環數據提取及集中管理，提升了數據采集及處理的速度與效果。在此構建的平臺系統中，相關人員可以通過系統提供的地理圖以及站點列表達到對電力信通站點展開全面性監控的效果。在該系統的實際運行中，主要將監控狀況設定為三個等級，具體如下：紅燈亮起代表“嚴重警告”;黃燈亮起代表“一般警告”;綠燈亮起代表“正常運行”。在不同燈亮的同時響起差異性的報警聲音，確保相關工作人員及時、準確掌握電力信通站點的現實情況，并第一時間展開針對性處理。同時，該系統可以利用短信的形式向相關工作人員發送電力信通站點的異常情況，提升問題處理效率。另外，能夠在該系統內調取歷史數據，為其他工作的展開提供參考。

4集中監控管理平臺的應用

4.1集中監控管理平臺實現目標

集中監控管理對弱電系統中的安防系統、空調系統、新風系統、自然冷卻系統、連續制冷系統、應急柴發系統、供回油系統、溫度監測、濕度監測、漏水檢測、集中加濕系統、高壓供電監控系統、IT配電系統、動力配電系統、UPS系統、蓄電池系統、防雷系統、氫氣濃度、微正壓、能效分析等系統以及相互關聯的系統與設備進行統一監測、管理和控制，從而實現高度統一的信息共享、相互協調和聯動功能，并建立起整個云計算中心集成監控管理平臺的監控和管理界面，從該界面上可獲取全面的系統信息，實現信息資源的優化管理和共享。

4.2監控服務器

將采集的IDC數據中心的實時數據進行存儲、處理，并根據用戶需要發送遠程控制設備的指令，實現對IDC機房設備的遠程控制。嵌入式服務器具有兩個網口，在網絡上實現雙路上聯，當任何一個服務器網口或上聯線路故障時，環境監視系統監控的數據采集、處理能持續進行。

4.3控制功能

能在中央控制器通過對圖形的操作或預先編制的控制程序實現對現場設備的控制，通過選擇操作可進行運行方式的設定，可通過菜單查看和修改參數。

4.4蓄電池監控系統

（1）對IDC機房UPS設備電池充放電狀態、電池電壓電流、電池內阻及溫度進行實時監控。（2）顯示電池組充放電狀態，產生事件報警并記錄異常情況;同時監控模塊配置外部通信接口實現遠程通信。（3）遠程監測蓄電池組各單體的參數，可查詢歷史參數，并對蓄電池組的各種故障進行報警。

5數字孿生機房的三維可視化監控系統的設計與實現

5.1數字孿生機房模型三維可視化展示

機房環境可視化是根據實際機房的建筑結構、機房布局建立虛擬機房三維模型場景，包括機房中機柜布局擺放位置、配電設備、精密空調設備、攝像頭、溫濕度傳感器、漏水繩等輔助設施布局的擺放位置都在系統中展示。對機柜空間、機柜載重、功耗統計等進行展示實現對設備運行狀態、告警信息進行實時監控。（2）資產配置可視化是將各個機柜以及機柜里設備的基本信息通過三維建模方式導入到機房可視化系統，通過點擊模型設備可查看相應的配置信息。并且提供歷史查詢記錄，完善信息管理檔案。（3）機柜容量可視化將機房的機柜U位展示在平臺，機柜空間和機柜載重都使用柱狀圖來展示每個機柜當前的空間利用率和承重情況，通過顏色區分當前機柜的空間利用情況和承重情況。

5.2平臺架構設計

針對機房三維可視化監控系統需求，進行機房三維可視化監控系統總體設計。平臺采用Ajax引擎的B/S架構三層結構，數據庫中主要存儲了機房設備的各類信息，包括機房環境三維模型、資產配置、機柜容量數據以及設備告警數據等，采用JSON（JavaScriptObjectNotation）格式來存儲。服務器采用Tomcat小型輕量級應用服務器提供Web服務，啟動服務器后，系統可以自動加載Web應用程序。瀏覽器端采用JavaScript和WebGL技術實現機房模型三維可視化和設備信息的交互查詢功能。

5.3故障診斷

機房監控系統的故障診斷實施方案結構如下圖5所示，機房故障診斷采用基于數據驅動的方法，使用深度神經網絡算法實現機房的故障診斷。具體步驟為：獲取機房真實運行數據和機房模型測試數據，對數據進行數據清理、數據集成和數據轉換等數據預處理操作，然后將數據樣本送入到訓練模型中進行學習，生成故障診斷模型。將產生的結果與設備的歷史故障數據庫、故障專家知識庫進行全方位比對，將比對結果使用數據融合等算法得到設備故障特征值。通過對故障結果進行反饋，產生新的訓練樣本，再通過訓練模型生成新的診斷模型。通過上述過程的反復迭代，逐步提高故障診斷的準確性。

6監控系統軟件部分的缺陷和不足問題

監控軟件平臺架構不夠靈活，隨著企業的減員增效，人員壓縮、運維制度的改變導致同一機房存在不同管理人員的情況。目前監控系統難于分離出不同維護單位的數據。同時，維護和管理體系中的人員也有各自的數據需求。維護人員更關心設備運行的實時數據、狀態和告警等信息。管理人員更著重設備的容量、負荷、資源和系統的趨勢信息。如果監控軟件平臺使用監控數據與用戶前端界面無需緊密關聯的方式。用戶前端界面可以根據業務需求和人員需求進行設備的選擇配置。靈活地配置出不同人員終端監控不同的設備數據。

7電信動環監控系統易忽略的解決方案

7.1動環監控建設時缺少能耗管理的數據采集及數據分析考慮

隨著電信企業對通信機房及設備節能越來越重視，早期建設的監控系統更著重采集被監測設備的運行狀態和數據的采集，而忽視設備能耗的數據采集。到現在增加節能系統需采集電能數據時，由于動環系統或設備未在新建時加裝智能電表，設備投入使用后加裝智能電表往往需要停電才能實現，給在用設備帶來風險。特別時IDC機房，由于用戶不同或重要程度不用，服務器設備不是所有設備都是雙電源保障。即使配備裝電源設備，客戶亦不輕易容許任何一路電源斷電。為改造帶來困難。節能系統對中央空調運行數據采樣其中一項是要采集中央空調中的水流量數據。該數據在原有動環監控系統中極少進行采樣，即使是中央空調主機設備廠家也很少能提供。因為增加水流量檢測數據往往需要對水管進行破壞性加裝傳感器，即使使用超聲波的水流量傳感器也因為價格高昂，而且不破壞水管也要破壞水管的保溫層而難于實施。所以在新建中央空調系統時需將水量流量檢測納入監控系統采樣清單中。

7.2動環監控系統適應的未來發展需考慮的問題

動環監控系統從最初的實現動力設備運行監控、環境監控功能，逐步趨向附加更多的增值功能。利用過動環監控網絡及數據采樣，實現節能、設備的資源管理、監控數據分發。從單一的設備監控，向智能設備巡檢，立體化展示、監控數據的大數據分析、專家系統故障分析方向發展。所有這些增值功能都需要建立在前端數據采集完備，準確的基礎上。在動環監控系統規劃建設時，應根據未來的這些功能需求特點，做好設計規劃。在當前資金受限時，需要考慮未來增加功能時預留接口，能快速簡便的實現。

結束語

集中管控平臺在河鋼唐鋼云計算中心投用后運行良好，并且多次發現設備問題。漏水報警4次，蓄電池電壓、內阻異常有效報警3次，機房溫濕度異常多次，空調報警5次等。通過集中管控平臺的報警，及時了解到設備的異常情況，及時對故障點進行處理，防止事故的發生，尤其是蓄電池電壓、內阻異常的有效報警，避免了火災事故的發生。下一步，準備利用該平臺運行數據對設備進行分析，提高設備利用率、降低中心PUE（評價數據中心能源效率的指標）值，以達到降本增效的目的。

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