通信生產樓供配電系統精細化管理的應用探討

徐帥男

（中國移動通信集團設計院有限公司陜西分公司，陜西 西安 710076）

0 引 言

通信生產樓供配電系統是一個多入多出、多層級的分配輸出系統。其存在層級多、設備多、設備邏輯關系復雜、系統類型多的特點。常見的管理系統，如綜資系統重資產管理，動環系統重采集和告警，數據中心基礎設施管理（Data Center Infrastructure Management，DCIM）主要應用于新建的大型數據中心。而傳統的通信生產樓面臨通信設備更新換代頻繁，單機柜用電容量增長快、供配電擴容受限多、供配電資源管理困難等難題，用電和供電的矛盾加劇，使得通信網絡安全面臨巨大的挑戰。如何高質量、高效率的管理通信生產樓供配電系統，保障通信生產設備安全運行成為管理的難題。

1 通信生產樓供配電系統概述

通信生產樓供配電系統，通常指為各種用電設備及建筑負荷提供電能的發電設備、配電設備、儲能設備、電能轉換設備等通過導體連接建立供電關系的設備及材料總稱，具體為從市電引入至設備列柜或與用電設備直接相連的配電箱（柜）的供電系統。其按層級主要由外市電引入、高低壓變配電系統、備用電源系統（發電系統）、直流供電系統、UPS供電系統、機房配電設備等組成。典型的通信生產樓供配電系統如圖1所示。

從圖1可看出通信生產樓供配電系統的主要特點有：

圖1 典型的通信生產樓供配電系統

（1）入口少，出口多，系統整體呈喇叭型。入口為供電，出口為用電。入口有市電、發電機組，出口主要有通信設備、空調設備等。

（2）容量傳遞。供電容量從上往下逐級分配，用電容量從下往上逐級匯總。

（3）設備類型眾多，設備內部分配與端子連接差異大。設備涵蓋電能轉換設備、發電設備、配電設備、測量設備、儲能設備、補償和濾波設備等，設備內部存在單入單出、單入多出，多入多出等多種類型。

（4）設備之間有明顯的的層級，連接關系和邏輯關系復雜[1]。

2 通信生產樓供配電系統管理現狀

通信生產樓供配電系統管理相關的平臺有綜資、動環及DCIM等，其主要特點如下。

（1）綜資。綜資系統支持對所有設備進行資產管理，主要為資產的錄入、統計、盤點等，其重點在資產管理，錄入的設備孤立存在，無法實現設備間的關系管理。

（2）動環。動環監控系統對動力設備和機房環境進行采集并上報，主要集中于實時的功率、電流、能耗、溫濕度以及設備告警信息，其對供配電設備的管理主要以單個設備為主，系統性不足。

（3）DCIM。DCIM系統設計將資產、設備、能耗、制冷、供電、門禁等多個系統合而為一，實現數據中心內所有設施的統一管理。相對于運營商動環和綜資的縱向管理要求，DCIM希望打通原有各系統之間的數據壁壘，更側重于橫向信息互通，所以常見于新建的大型數據中心，在通信生產樓應用較少[2]。

綜上，綜資重點在資產管理，動環重采集和告警，DCIM于側重多系統統一管理，主要應用于大型數據中心。通信生產樓供配電系統管理缺乏有效的管理工具，很多運維人員只能借助Word、Excel等通用軟件進行管理，精細化管理不足，資源管理困難，管理效率低。

3 通信生產樓供配電系統管理的目標和要求

基于通信生產樓供配電系統的特點，結合管理現狀，本文提出通信生產樓供配電系統精細化管理的目標和要求如下。

（1）基礎數據互通。互通即系統與系統、系統與設備之間互連的能力。通信生產樓供配電設備及采集設備廠家眾多，很多供配電設備的采集功能已經具備，但因為各廠家之間協議不一致，數據互通存在障礙，導致很多數據無法有效利用[3]。而各個管理系統之間也因為各種原因，如編號規則不一致、管理機制不同等原因導致底層的基礎數據互通困難。隨著物聯網技術的發展，萬物互聯已經成為趨勢。可以預測，當物聯網技術與通信生產樓供配電系統管理融合，當設備與系統之間數據可以互通，數據的價值和使用效率將得到極大的提升。所以，數據互通符合未來供配電系統的發展要求。

（2）系統化和精細化管理結合。通信生產樓供配電系統非常復雜，而且系統性很強。所以系統管理必須從整個供電系統的角度進行分析、解構，建立整個系統-層級系統的管理框架。同時系統是由設備組成的，而設備之間的連接又是通過端子，系統管理需要從整個系統-層級系統-設備-端子逐步分解細化，管理各個實體單元和各單元之間的關系，滿足不同顆粒度精細化的管理要求，實現管理清晰有效。精細化是系統化管理實現的基礎，系統化是精細化管理的必然。所以系統化和精細化管理相結合是通信生產樓供配電系統有效管理的要求[4]。

（3）全生命周期管理。通信生產樓供配電設備和用電設備從設計、入網加電、擴容、割接到下電退網，不同的環節存在不同的資源占用和釋放，如何實現各個環節的全流程的閉合管理，實現資源的有效分配和調度，對供配電系統提出了全生命周期管理的要求。通信生產樓全生命周期管理示意圖如圖2所示。

圖2 通信生產樓全生命周期管理示意圖

（4）管控區分。控制對實時性要求較高，而管理則對數據的準確性要求較高。通信生產樓供配電系統管理在實際使用中控制場景較少，而管理功能較多，所以對于控制采用專用系統，而管理采用通用系統。通用系統僅采集專用系統的數據，但不對專用系統發送控制指令。通用系統實現大量數據的統計、處理、數據對外輸出、數據復用等等。

（5）管理與工程、運營信息融合。通信生產樓供電系統在管理中需要用到規劃、設計的信息，而現有的規劃和設計大多是以文檔、圖紙的形式輸出，如何將文檔和圖紙中的重要信息進行提取、存儲、處理，讓這些信息在后續的工程實施和運營中可以有效利用，同時供配電系統運行過程中產生的各種負載信息，也可以為后續擴容提供依據。

（6）智能化管理。通信生產樓供配電系統復雜、管理難度大、管理效率低以及如何有效利用運行數據實現數據增值，這些問題一直是供配電系統管理的重要研究方向。隨著人工智能和大數據的發展，深度學習、智能巡檢、專家系統、數據分析等技術手段的快速應用，讓人們看到了徹底解決這些問題的希望。智能化管理將逐步成為通信生產樓供配電管理的必然要求。

4 通信生產樓供配電管理系統的功能探討

綜上，通信生產樓供配電系統的精細化管理核心是容量，基礎是設備信息、連接及邏輯關系信息，其重點在容量管理，基礎是系統內的各種資源管理（設備、材料、空間等），典型的通信生產樓供配電管理系統應具備以下功能。

（1）資源管理。系統應實現供配電系統內所有資源管理，包括設備（物理信息、連接及邏輯關系信息、運行信息）、材料（電纜、母線槽）、端子、空間等，可從多個維度（如三維、系統、表格）展示資源，實現資源增加、修改、刪除、查詢等基礎功能，使管理沒有死角，讓所有資源都可查、可用。

（2）容量管理。系統應在資源管理的基礎上實現系統級容量核算、容量預占用、智能分析及預警，可從供配電系統（整個供配電系統和各層級系統）的角度通過預置容量預警指標和規則庫，實現供電容量的統一管理和預警。

（3）用電管理。系統應內置用電管理規范、要求、專家知識庫，可在線分析、診斷，輔助管理人員快速定位故障，評估故障影響范圍，實現分級上下電。同時從用電管控的角度，支持用電設備端子級的加電、掉電、擴容、割接等管理功能，可管控計劃、工程實施、交維等所有流程的用電，實現“入網就管理，退網有留痕”的全生命周期管理。

（4）增值功能。通信生產樓供配電管理系統除了可實現資源管理、容量管理和用電管理外，也可通過積累的數據進行數據挖掘和數據分析，在供配電系統評估、能耗管理、用電與供電匹配、用電預測與規劃，甚至指導工程建設等方面發揮作用[5]。

通信生產樓供配電管理系統功能如圖3所示。

圖3 通信生產樓供配電管理系統功能

5 通信生產樓供配電管理系統的架構

5.1 通信生產樓供配電系統管理模型

通信生產樓供配電管理系統應先建立系統管理模型。模型主要分為以下幾個方面。

（1）設備模型。對設備進行抽象，提取共性，建立相同類的設備模型。通過設備模型，實現對設備基本信息的管理。

（2）層級模型。對整個供配電系統的層級根據用途和關系進行分類，建立層級模型。

（3）關系模型。在設備模型和層級模型的基礎上，根據設備的輸入輸出關系及邏輯關系，建立所有單元之間的關系模型。

（4）需求模型。根據用電需求和供電需求，結合關系模型，將需求進行歸納、分類，建立通用需求模型。

（5）數據傳遞模型。建立設備與設備之間用電信息、關系信息的傳遞規則模型，實現數據設備與設備、設備與層級系統、需求與設備之間的數據傳遞。

5.2 通信生產樓供配電管理系統架構

通信生產樓供配電管理系統可分為采集層、模型層、功能層和展示層，如圖4所示。

圖4 通信生產樓供配電管理系統架構

（1）采集層。該層主要采集設備的運行信息和設備的資產信息，如電壓、電流、功率、耗電量、設備安裝日期、報廢年限等信息。若通信生產樓已有動環和綜資系統，該層可與現有的動環系統和綜資系統建立接口，直接獲取相關信息即可。

（2）模型層。該層為管理系統的基礎層，其將外部數據和內部數據加工、抽象、提取建立模型進行存儲。

（3）功能層。該層為管理系統的功能實現層，應在管理模型的基礎上，實現資源管理、容量管理和用電管理以及其他增值功能。供配電管理系統所能實現的所有功能均包含在該層。

（4）終端展示。管理系統應能在PC、手機、監控大屏等終端上展示數據，便于用戶在不同場景下使用。

6 結 論

通信生產樓供配電系統復雜，而現有管理工具少，精細化管理不足，管理效率低。本文提出構建供配電精細化管理系統，應從管理模型入手，以資源管理為基礎，以容量管理為核心，實現用電管理和其他管理功能。構建通信生產樓供配電管理系統，對于提升管理水平，促進項目實施、進而保障數據安全具有重要意義。