发电公司的通信设备监控系统设计方案

孙 哲

（南方电网调峰调频发电公司，广东 广州510630）

0 引 言

大多数发电企业地处偏远地区，所管理的通信站通常是网络中的一个节点（主干通信网络由电网公司管理），分布散、距离远，有设备运维职责却无网络管理权限，缺乏远程监控手段令维护人员无法快速准确地排除故障。同时，电力调度考核指标却要求业务故障处理时间要尽量缩短。两者之间的矛盾日益突出。

在这样的背景下，研究通信设备监控系统，实现对所辖通信机房内的主要通信设备、动力及环境的实时监控、检测，将被动的设备运维方式改变成主动运维，自主地对通信设备进行全方位地监控，尽早发现缺陷和故障，对进一步保证通信设备稳定运行有着重要的意义。

本文提出了一种实现发电公司通信设备综合监控的系统方案。利用计算机技术，建立一个统一的监控平台，实现各种告警信息的收集和共享；并在此基础之上完成通信业务的管理和监控功能，最终形成对通信机房中的各种设备有效监控。

1 监控对象及告警的接入

通信设备综合监控系统至少应实现高频开关电源、不间断电源、光传输设备、数据网设备、语音交换设备、接入网设备和机房环境的监控功能。通常采用的数据接入方式是通过SNMP、CORBA等协议从专业网管直接读取配置、告警等数据，再通过资源管理系统的资料迅速进行告警定位，从而达到综合监控管理的目的。

然而，发电企业不具备网络管理职能，因此各通信站一般情况下没有配置网管，大多数设备也不具备CORBA等数据接口，建设设备监控系统时要考虑灵活多变的告警接入方式。

例如，属电网调度管理的通信设备可通过电网的综合监控系统接入数据进行设备监控；通信设备具有网管功能的，可开发协议接口软件，直接从网管中获取数据和告警信息；厂家已倒闭或无法提供网管协议的设备，可考虑旁路监听并破译告警报文的方式；非智能化的设备利用设备告警干结点进行采集，通过采集平台将告警点信息获取，或者可以直接外挂传感器，进行定量的检测。

面对厂家各异、种类繁多的设备，能否实现多样化的设备接入方式，成为发电企业通信设备综合监控系统成败的关键。

2 系统结构

系统总体由公司本部监控中心、电厂监控中心、监控对象三级网络监控架构组成。分层管理体系组成见图1。

图1 系统组网结构图

系统采用分布式部署方式，在发电公司本部监控中心可以监控本部直属通信设备及所辖各电厂的通信设备。建立分布式的实时数据库，各电厂监控中心可以独立监控所管辖的设备，在与发电公司本部通信通道中断的情况下也可以正常监控本电厂监控中心所管辖的通信设备；中断的通信通道恢复之后，各电厂监控系统可以恢复与发电公司本部监控系统之间的信息交互，并可以进行设备信息同步，获取最新的设备状态。

系统负责采集信息的部分布置在电力系统安全区II区，各通信设备网管系统有部署在安全区I/II区的，其中需要与部署在安全区I通信设备网管系统提取数据的通信要求时，通过设置国家相关部门认定核准的安全隔离装置进行。

（1）公司本部监控中心结构

在公司本部通信中心建立公司本部监控中心，可以直接了解所辖各单位通信机房的运行情况，进行监控信息收集，对各单位的维护工作起到指导与监督作用。同时，公司本部监控中心可在必要时接管所辖所有电厂监控中心，实时监控所辖所有受监控的通信设备、通信机房电源状态，具有电厂监控中心的全部功能。

公司本部监控中心系统组成如图2所示，主要包括以下部分：

数据服务器：系统配置一台数据服务器实现监控软件运行、后台服务运行、数据处理、存储、通信管理等多种服务功能。服务器选型采用兼容性强、稳定性高的主流产品。

应用服务器：系统配置一台应用服务器实现数据呈现、对外数据展示，数据联网，WEB报表等功能。

通信通道处理设备：配置通信通道处理设备，即串口服务器，主要进行监控系统通信接口的转换、数据处理以及远端机房信号接入等（例如RS232口的信号延伸传递、干节点的信号延伸传递等）。串口服务器选用MOXA知名品牌，性能稳定。

图2 公司本部监控中心结构图

维护工作站：配置一台本地维护工作站，运行系统客户端软件，提供对监控系统的调度、管理等功能。

正向隔离装置：配置在各通信设备网管系统和通信设备监控系统之间，确保监控系统只采集并接受通信设备网管系统的数据，并不能反向发出控制信号。选用电力行业认可的安全装置。

防火墙：系统配置防火墙等，用于与下级电厂系统互联（如果使用网桥则不需使用防火墙端口），与上级单位如南方电网的监控系统互联、以及其他外部监控系统互连（如电网调度监控系统）。选用电力行业认可的安全装置。

（2）电厂监控中心结构

电厂监控中心主要完成本单位管辖通信机房监测实时数据的存储、显示、打印、故障告警的分析、历史数据及告警数据的统计等功能，并完成与公司本部监控中心数据转发、互联。

电厂监控中心系统组成与结构同公司本部监控中心系统的组成相类似。

（3）机房监控系统结构

每个通信机房配置一个数据采集平台，完成通信机房现场各种信息采集、处理、监控，以及与各监控模块的数据通信和与监控中心的数据通信。

采集平台需为内嵌式设计，可插拔各类数据采集卡。数据采集卡具备开关量采集接口、模拟量采集接口、遥控接口、以太网接口、RS232、RS485等接口，接口数量视站内设备管理接口做相应配置，并保证远期可以继续扩充。

机房监控系统主要包括以下部分：

接口服务器：汇集通用采集器和各类智能通信设备信息，包括各类通信电源、载波机等。

通用数据采集单元：负责采集硬件节点信息，如机房环境数据：温湿度、空调设备等。

远动信号采集单元：采集模拟远动电平（模拟量），电平越限，频率告警，包络消失告警，占空比告警，波形（曲线）。

各种机房采集器：主要包括温湿度传感器、空调遥控，用以采集机房环境量。

3 软件结构

系统软件有很多种实现方式，市场上也有很多成熟产品。这里举一个实例作为参考。采取典型的三层软件系统架构，分为：数据库层、应用服务层和通信人员界面层，如图3所示。

图3 软件结构图

3.1 数据库层

系统中涉及的所有数据全部集中存放在后台的数据库中，通信网络告警信息和资源数据信息是系统管理数据库的主要组成部分，系统中设计了一系列数据表分别保存各种类型的资源对象信息、资源告警信息以及它们之间的相互关系。数据库中同时还保存了系统运行和管理所需要的一些数据，包括通信人员管理信息、系统日志等。

3.2 应用服务层

为客户端提供应用逻辑服务的，上面运行J2EE应用服务器，支持主流的bea webLogic，ibm websphere 以及开源的jboss，综合监控系统中间层应用软件在应用服务器中运行。中间层软件分为J2EE基础框架，业务逻辑层，数据访问层。J2EE基础框架为整个应用提供基础框架服务，使得应用模块规范，具有可接插性，可维护性增强；业务逻辑层处理综合监控系统中的所有业务，业务逻辑都是普通的java类（POJO），它通过一个无状态的会话EJB（SLSB）给专用客户端提供远程业务接口，给web层提供本地业务接口；将业务逻辑中的数据访问专门抽取出来作为数据访问层，提供数据的持久化操作。

3.3 专用客户端

综合监控系统界面展现最集中的地方，它调用应用服务器中业务逻辑接口完成界面展现和通信人员操作。

4 功能结构

系统从逻辑上分，可分成数据采集层、应用服务层和通信人员表示层。数据采集层完成各种实时信息和资源配置信息的自动采集；应用服务层完成各种实时和非实时的应用逻辑服务；界面表示层完成通信人员界面展现和通信人员交互。系统总体逻辑结构如图4所示。

业务功能分为通信运行监控、通信资源管理、监控系统管理三大部分。通信运行监控模块主要起对设备、业务、动力环境的实时状态进行监控的作用；通信资源管理模块主要对通信的空间资源、设备资源、配线资源等进行管理，并将资源资料与设备监控对应联系；监控系统管理起到对系统本身进行维护管理的功能。

数据流向基本是自下而上，与外部数据接口可存在两种方式。一种在平台层，通过数据交换平台，与外部其他系统交换数据，大部分接口采用此方式。另一种在数据采集层，将采集到的原始数据直接转发至外部其他系统，不做任何处理，此方式只支持数据单向发送，只出不进。

图4 系统逻辑结构图

5 存在的问题和应用前景

本文所提出的通信设备综合监控系统实现方案，能解决多种设备的综合监控问题，但在告警信息的采集方面由于使用了多种不同的接入方法与协议，很难将不同设备的告警进行关联分析，无法做到智能化的告警信息过滤压缩功能。另外，若不采用CORBA等标准的数据共享接口，系统收集到的信息不够全面，容易导致部分告警信息无法自动解析，需进一步靠人工进行分析。

本文提出的方案能较好地实现对通信设备进行实时综合监测，能缩短故障响应时间，对发电公司具有较高的实用价值。

6 结束语

随着电力通信网络规模不断扩大，结构愈加复杂，从简单的星形、链形网络拓扑结构发展到环状、树状、网状网络结构；同时网络层次和种类增多，从早期单一的无层次区分的结构，发展为南网、省网、地区网的分层次组网的格局。设备种类、设备数量、传输带宽、电路等通信资源都在迅速增加，运行维护与管理难题也随之出现。研究建设综合型的设备监控系统能有效地加强运维与管理手段，大大提高工作效率。

本文提出的方案只是各种实现集中监控方法中的一种，主要目的是抛砖引玉，希望引起更多的业内人士和技术专家的关注，集思广益，提出更多更好的方法和方案，以促进电力通信专业技术水平的提高，为电网的安全稳定运行提供更好的支持和保障。

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