通信站动力设备及环境集中监控系统技术分析.pdf

4 2 0 2 3年8期2 0 2 3年第4 5卷第8期通信站动力设备及环境集中监控系统技术分析陈 赫 丁庆明收稿时间:2 0 2 3-0 6-1 8作者简介:陈赫(1 9 9 1-),本科,工程师,研究方向为动力环境。(中国通信建设第三工程局有限公司 武汉4 3 0 0 2 2)摘 要 文中对通信站的动力设备及环境集中监控系统的结构(包括通信机房的特点及对动力环境集中监控系统的要求、系统模型结构、四种组网方案、组网设备等)、设计方案、软件特点、应用及延伸应用展开了分析,希望能为从业人员提供一定的参考。关键词:通信站;动力设备;内部环境;集中监控系统;模型结构;组网方案中图法分类号 T N 9 1 4T e c h n i c a lA n a l y s i so fC e n t r a l i z e dM o n i t o r i n gS y s t e mf o rP o w e rE q u i p m e n t a n dE n v i r o n m e n t o fC o mm u n i c a t i o nS t a t i o nCHE N H ea n dD I N GQ i n g m i n g(C h i n aT e l e c o mC o n s t r u c t i o nT h i r dE n g i n e e r i n gC o.,L t d.,Wu h a n4 3 0 0 2 2,C h i n a)A b s t r a c t I nt h i sp a p e r,t h es t r u c t u r eo f t h ep o w e re q u i p m e n to f t h ec o mm u n i c a t i o ns t a t i o na n dt h ec e n t r a l i z e dm o n i t o-r i n gs y s t e mo f t h e e n v i r o n m e n t(i n c l u d i n g t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e c o mm u n i c a t i o n r o o ma n d t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e c e n-t r a l i z e dm o n i t o r i n gs y s t e mo f t h ep o w e r e n v i r o n m e n t,t h e s y s t e m m o d e l s t r u c t u r e,f o u rn e t w o r k i n gs c h e m e s,n e t w o r k i n ge q u i p m e n t,e t c.),t h ed e s i g ns c h e m e,t h ec h a r a c t e r i s t i c s,a p p l i c a t i o n sa n de x t e n d e da p p l i c a t i o n so f t h es o f t w a r ea r ea n a-l y z e d,h o p i n gt op r o v i d es o m er e f e r e n c e f o rp r a c t i t i o n e r s.K e y w o r d s C o mm u n i c a t i o ns t a t i o n,P o w e re q u i p m e n t,I n t e r n a l e n v i r o n m e n t,C e n t r a l i z e dm o n i t o r i n gs y s t e m,M o d e l s t r u c-t u r e,N e t w o r k i n gs c h e m e0 引言通信站通信机房内部设置了大量的用电设备,其主要作用是确保电能稳定供应、信号稳步传输,这对当今社会各行各业的生产具有重要意义。为提高通信站的整体运行质量及管理水平,降低通信站的维护费用,确保通信系统能长时间维持良好的工作状态,需对通信站内部动力设备的运行工况、通信站内部环境进行整体、集中的监控,在问题发生后,应第一时间进行妥善的处理,实现上述目标。基于此,围绕通信站动力设备及环境集中监控系统展开分析,就显得十分重要。1 通信站动力设备及环境集中监控系统的结构1.1 通信站机房的特点及对动力环境集中监控系统的要求 现代化通信站机房的整体特点如下。(1)数量较多,在地理上呈现出“分散”的特性1。(2)站内机房设备的类型相对统一,管理形式及重点相对固定,管理难度并不大。(3)应逐渐升级为“少人值守”甚至“完全无人值守”的工作状态。若要实现上述目标,需在通信站内设置动力设备及环境集中监控系统2。该系统的基本要求如下。(1)在确保通信站内主要动力设备稳定、安全、可靠运行的情况下,对这些设备的运行工况及站内环境进行监控,将建设成本控制在一定范围内,不可“本末倒置”(用于监控、测量、收集的设备及元器件的购入和维护成本不宜过高,不能超过通信站内设备综合成本的一定比例,如果监控系统建设及运维成本超过站内原本设备的相应成本,则该系统的经济性较差,不符合科学发展观)。(2)监控系统的建设过程应满足“快速建网”及“同步建网”的要求。(3)监控系统的监测容量应具有无层级、平滑、可扩充的特点,宜采用分阶段建设的模式。(4)系统整体应具有较强的开放性和扩展性,在投入使用后,能根据各类设备的“接入”要求,将其他信息化业务顺利融入其中,从而满足电力通信站机房信息化维护管理工作的发展需求。1.2 通信站动力环境集中监控系统模型的结构通信站内的动力设备及环境监控系统的构建模型结构特点如下。(1)应设计为“逐级递进汇接”的三级网络拓扑结构3。(2)所选C S C和L C S局域网应基于通信站所在位置,选择1 0 0M或1 0 0 0M的自适应快速以太交换网。但2 0 2 3年8期 5 C S C与L S C之间具有较丰富的传输资源,故在实际使用时,应根据具体需要,确定具有个性化的组网方式,而不是设置统一的标准。(3)通信站机房F S U与L S C之间应利用通信站现有的S DH传输资源,通过提高资源的利用率,降低建设和维护成本。1.3 通信站动力环境集中监控系统的组网方案如上文所述,通信站动力设备与环境集中监控系统的组网方式应呈现出“个性化”特点。目前,经过实践检验,具有可行性的监控系统组网方式如下。1.3.1 总线环状组网方案总线 环 状 组 网 方 案 的 基 本 构 成 原 理 及 特 点 如 下。(1)将通信站机房用于传输信号的光缆(由光导纤维材料制成)以“环”状布置4。(2)将接入通信站的监控信息承载网络与通信站内部原本的生产传输网络分割开,两者不可混淆,以避免不同类型信号在传输过程中的互相影响。(3)设置的监控总线环路应具有“自愈保护”“节点传输故障隔离”等功能。(4)监控网络还应具有自动分配节点时隙、自动启用节点传输设备等功能。1.3.2 链状组网方案链状组网方案的构成原理和特点如下。(1)信号传输光缆应在物理层面形成“环”,这一点与总线环状组网方案并无本质差异。(2)串接方式为WC OM 2 0 1“沿途串接”模式5。受这种模式的影响,末端通信站应为串接的终点站,不再向下串接。(3)网络沿途串接的所有应用无需组成闭环网络。(4)不同通信站机房对信号的收取、发送的延时是相同的,基本不会导致监控网络在信号传输方面出现异常。总体来看,链状组网方案的接入能力是总线环状组网方案的两倍,总体运转效率更高。1.3.3 抽时隙点对点组网方案抽时隙点对点组网方案的原理如下。(1)光缆在物理层面无需呈现环状特点。(2)可以通过D X C将来源于不同通信站监控系统的监控信息收纳到数字交叉连接设备端。(3)通信站监控系统收获的监控信息承载网络与通信基站生产传输网络共享一条专用信道,可确保信息上传的实时性。1.3.4 抽时隙半永久连接组网方案抽时隙半永久连接组网方案与抽时隙点对点组网方案的构成原理基本一致,唯一区别在于该连接组网方案能充分利用传输设备的半永久连接功能,以此对来源于不同通信站监控系统的监控信息进行处理。1.4 通信站动力环境集中监控系统的组网设备现阶段,通信站动力设备及环境集中监控系统中的核心设备为W i n c o m 2 0 1p l u s数据采集复用器。该设备的特点如下。(1)内置大规模专用集成电路,外形结构为流线型,体积小巧且移动方便。(2)设备自带8个异步串口,编号为C 0M 1-C 0M 8,具有连续性,能同时接入多个智能设备。(3)设备自带一个高速串口(专用以太网接口),主要用于接入 图 像 监 控 设 备。其 中,高 速 串 口 的 编 号 一 般 为C OM 9,专用以太网接口的编号为1 0 B a s e T。8个异步串口均共享时隙,高速串口和专用以太网接口均为独占时隙。(4)在使用该设备时,可以较为直观地观察通信站动力设备运行工况及环境情况,其自带的超级终端U I菜单控制界面及网络管理功能,可极大地提升监控工作的效率。(5)设备可基于E 1接口,提供多种信息同步方式及“失步告警”功能,在通信站突然断电或失步时,还能瞬间执行“信号直通”作业。(6)该设备支持本地环、远端环、模拟环、数字环等多种类型的环路测试方法,在出现异常情况时,可及时上传信息。此外,设备自带较为完善的防雷功能,在阴雨雷电天气中,即使是在户外使用,也可具有较高的安全性。2 通信站动力设备及环境集中监控系统的设计方案 通信站动力设备及环境集中监控系统的总体设计思路如下。(1)监控系统需与通信站机房内的开关电源、蓄电池组、智能配电柜等设备连接。这些设备可以对系统设备提供工作电源。(2)系统需要监控的对象及监控实现方法如下。1)站内(机房内)的温度、湿度。红外测温元器件需经由控制串口接入监控系统,采集并上传机房内的温湿度信息。2)接入空调控制系统,根据室内温湿度变化来发布控制空调开关及温度调整的指令。3)接入水浸监测系统。具有水浸探测功能的元器件需要固定在通信站机房地面。这种元器件对水具有较高的敏感性,在感知地面有水存在时,会向监控系统发出预警信息(需要注意的是,通信站机房内部的大多数动力设备均为重型电气设备,必须在干燥的环境下方可正常开展工作。因此,绝不能等到地面积水已经达到一定规模后才监测到相关信息,否则很多设备有可能已经“泡”在水中,容易引起事故)。4)接入烟感系统。通信站机房内严禁烟火。一般情况下,烟雾出现在明火之前(机房内严禁吸烟,故理论上不存在工作人员主动点火的情况)。因此,烟感系统接入后是否具有较强的烟雾敏感性需接受检测。验证方法如下,在确定烟感器对烟雾的感知范围后,检验人员可以在范围边缘点燃一根香或香烟,使烟气稍稍进入烟感装置的感知范围。如果装置迅速亮灯且发出警报声响,则意味着烟感装置性能达标。5)系统应接入门禁系统。在通信站无人值守已经十分普遍的情况下,机房应不允许任何人员接近、进入。因此,在有人接近甚至试图进入机房时,门禁系统应立刻发出预警信息。(3)监控系统与各设备和各子系统的连接方式、信号传输方式如下。1)设置3 2路模拟量数字量采集输入通道及8路信号输出通道。2)I/O串口处的D 1、D O的准确率均应达到1 0 0 5,采集精度的误差应控制在5内。3)应灵活实现输入、输 出 通 道 之 间 的 关 联,不 断 丰 富 本 地 逻 辑 控 制功能。移动信息6 2 0 2 3年8期3 通信站动力设备及环境集中监控系统的软件特点 通信站动力设备及环境集中监控系统的软件特点如下。(1)应设置一条“软数据总线”。(2)软数据总线的“纵向”分别接入监控中心软件(以通信站机房现场监控设备为载体)和其他扩展软件。(3)基站现场设备基于监控中心软件对各类监控设备进行操控,进而对动力设备及环境情况进行监控,在生成相关信息后,经过特定的通信服务传递至软数据总线。(4)其他扩展软件包括业务操作软件、查询软件、各类应用功能服务软件、L S C系统接口服务软件和数据库相关服务软件。这些软件搭载特定的设备,可以实现门禁管理、综合网络管理等功能。总体来看,通信站机房现场设备接入的各类监控设备及对应的通信服务均没有设置“数量上限”,系统容量极大且支持分阶段建设。其他扩展软件均基于开放式系统结构接入,系统本身也具有较强的扩展性。若有其他需要,还可以利用通用数据采集器,继续扩容I P业务,如图1所示。图1 基于通用数据采集器的I P扩容实现方法4 通信站动力设备及环境集中监控系统的应用当前,动力设备及环境集中监控系统已经在我国多地得到广泛应用。例如,广州的移动基站信息化服务系统完成上述内容的构建后,在基础构架之上,对各类监控软硬件设备进行升级,实现了对站内开关电源、门禁刷卡系统和机房环境量的动态监控。此外,设置多种传感器后,事实上在通信站内形成了智能电表系统、智能空调系统、柴油发电机工况监测系统和D C/D C变换器自动系统。不仅如此,该基站还在逐渐增加其他信息化监测业务。在应用该系统后,管理方面呈现出的特点如下。(1)具有强大的遥信、遥测、遥控以及遥调功能。(2)具有完善的告警及安全管理功能。(3)具有灵活配置管理功能。(4)已实现了远程管理。未来,动力设备及环境集中监控系统还应具有以下功能。(1)设备相关容量的实时显示、分析、预警功能。(2)站内机房冷量分析及预警功能。(3)构建完善的“预加电管理”机制,在骤然停电时,确保设备依然能在一定时间内得到充足的电源供应。(4)进一步升级服务水平,可在容量突变时自动向用户群发通知短信,使用户及时了解相关情况。5 结语对通信站内不同类型的动力设备及环境进行集中监控时,“监控”的实现方式存在差异,但核心原理大同小异,即对特定的信号进行监测、收集和转换处理后,沿着通信渠道上传至控制计算机。控制计算机端会提前储存控制程序算法,根据传递而来的信号中蕴含的信息进行自动化处理或自动报警。该系统的最大作用及价值在于能有效降低人工检测压力,在很大程度上实现“数字智能化监测”,故应推广应用。参考文献1董国梁.信息化机房智能监控系统设计与研究J.电子测试,2 0 2 2,3 6(1 4):5-7,2 8.2卢燕.基于A RM 9和嵌入式V x W o r k s的机房监控系统的设计及应用J.电子测试,2 0 2 2,3 6(1 4):8 0-8 1,7 6.3李博,杨俊,王中行,等.基于A r d u i n o的机房温湿度监控系统设计与实现J.智能计算机与应用,2 0 2 2,1 2(1):9 9-1 0 3.4王克信,吴迪.物联网时代通信机房监控发展方向J.通讯世界,2 0 1 9,2 6(1 1):2 9-3 0.5张斌.对现有电信动力设备与环境集中监控系统改造的探索J.现代信息科技,2 0 1 9,3(1 1):6 8-6 9.移动信息