通信电源监控系统分析与设计

2013-07-18王哲坤赵广超

通信电源技术 2013年1期

王哲坤，赵广超

（中国人民解放军63880部队，河南洛阳471003）

通信电源作为各种通信系统中必不可少的重要组成部分，其任务是安全、可靠、高效、稳定、不间断地向系统提供能源，被称为通信系统的心脏［1－2］。为保证整个通信系统的畅通，提高电源系统运行的可靠性，一方面，要对电源主电路本身做出改进，降低故障率；另一方面，需要对电源系统运行状况进行监控。

通信电源监控系统［1］是对电源供电系统及备用蓄电池组进行实时检测、控制、故障告警和运行状态显示，并通过通信网络使开关电源能够实现远程上位机监控，实现少人或无人值守。它是一个分布式计算机控制系统，通过对分布的通信电源设备和机房空调、照明等设备设置必要的监控点，进行实时监控，自动监测和处理系统内各种设备的故障。

1 通信电源监控系统结构分析

根据通信电源集中维护，统一管理的基本模式，和邮电部《XTDOS－95通信局（站）电源系统总技术要求》及《YDN023－96通信电源和空调集中监控系统》的规定，监控系统在结构上是一个多级的分布式计算机监控网络，一般分为监控单元（SU－Supervision Unit）、监控站（SS－Supervision Station）和监控中心（SC－Supervision Center）三级结构［2］，如图1所示。

图1 分布式监控系统结构框图

目前监控系统从结构和信息交换方面大体可分为两种方式：一种方式是基于通信网络进行数据交换，另一种是基于计算机网络平台进行数据交换。通信电源监控系统是一个实时性要求很强的大型分布式网络系统，不论是以通信网还是以网络系统为基础平台进行数据信息交换，其监控网监控主机所采用的操作系统具有实时、多任务、网络功能的特点，在功能上，为实现对电源设备少人、无人值守的要求，监控系统更强调对电源设备故障事件的快速响应和故障告警的准确性。

当前，电源监控系统在对基本功能，如遥控遥信遥测、监控信息查询、数据存储记录、实时历史趋势、系统配制、远端操作、密码管理、支持联网等功能完善的基础上，不断扩展新的功能，如监控系统自诊断、设备现场图像监控等。

2 通信电源监控系统关键技术分析

根据通信电源监控系统的结构和功能特点，其关键技术主要涉及以下几个方面[3－4]：

（1）系统规模与网络架构的设计

从系统规模看，由于通信电源产品更新换代快，用户要求的系统容量不一，要求监控系统能够适应不同电源设备，其容量也应便于扩充。监控系统需要有较大的监控规模，一般需要能涵盖整个本地网的能力，监控对象的数量多，类型复杂；从结构看，监控属广域网范畴，规模大、数据量多，导致其系统的设计思想与一般小规模的普通局域类设计出发点不同。

通信电源监控系统具有分布区域广、采集点多、信息量大、与配电网和用电负荷耦合性强等特点，信息之间的共享和交互要求较高。如图1所示，树形结构有很好的扩容性，结合分布式结构的并发特性，整个系统可在保证性能的前提下，扩容到很大的规模。

（2）监控数据处理方式

根据监控系统结构，监控中心可能面临数量较多的监控站点和对象，必须进行分辖区的监控数据处理，以减轻监控中心负担，故监控系统可根据实际情况设立区域监控中心。区域监控中心负责其辖区内所有监控数据的收集与处理，作为整个处理系统的一个并发处理分节点。除了动态的实时告警信号实时上传外，各区域中心并不将其他庞大的实时监控数据上传到总监控中心，故总监控中心便少了备份各分控中心实时数据的庞大工作量。

（3）传输方式

根据通信行业的实际情况，通信电源监控系统可采用的传输方式主要有：

a.远程路由网；b.El/2M 抽取时隙（包括半永久连接）；c.DDN、ISDN 专网；d.通信主设备维护通道/公务信道；e.外部告警通道（此方式严重影响系统架构）。

在实际应用中，上述各种传输方式往往综合运用，如在FSU－LSC之间采用El/2M 时隙方式，在LSCCSC之间采用路由网方式。

3 通信电源监控系统的功能

通信电源监控系统主要技术要求如下：

（1）系统由集中监控中心、区域监控中心、监控站点组成一个逐级汇接的二级结构。集中监控中心（SC）：监控所辖区域监控站传上来的重要信息和重要告警信息；监控站（SS，也称区域监控中心）：监控所辖区域的监控单元的所有信息。

（2）数据库采用Svbase商用数据库。

（3）网络传输协议采用TCP/IP。

（4）传输接口：

①集中监控中心和各区域监控中心组成广域网。

②区域监控中心和站点采用数字公务通道、DDN、2M抽时隙、MODEM等多种方式组网。

（5）集中监控中心和区域监控中心均具有和本地网管系统的接口。

3.1 监控单元

监控单元直接与被控设备相连，负责周期性地实时采集被监控设备的运行参数与工作状态，并进行数据处理，同时主动地向监控站发送监控对象的状态，并接收监控中心下达的监控命令。当通信发生中断时，监控单元能保存主要告警数据，在通信恢复后，具备将通信中断期间数据上报的功能。监控单元作为系统信号采集和控制执行单元，主要功能有［5］：

（1）电源监控系统电能采集，有功电能计量精度0.5级，可在终端查询有功总电量、当日有功电量、当月有功电量，并可在服务器实现上述数据的查询；

（2）系统正常工作时，可通过对供电线路上的电压、电流等参数的检测，实时监控直流远供系统的运行情况，电压电流传感器采集的数据通过电能计量模块传送到控制器。如果出现开路、短路等故障时，立即告警并切断输出，判断故障消失及启动后备电源情况。系统监控站点电源供电状况，包括异常情况记录功能、告警功能、显示功能；

（3）系统终端采用GPRS/SMS两种方式进行通讯，正常情况下终端与管理服务器端通过GPRS进行通信；当GPRS出现连接故障时，终端可通过短消息与管理服务器进行数据交换；如果二者均不能实现，则终端能对未发送出去的数据进行保存，待上述情况解除后及时将数据发送至服务器；

（4）带有实时时钟、环境温度采集、远程控制和自身供电功能，保证终端可靠运行，增强监控人员对环境的掌控能力，进一步确保通信系统安全持续的运行；

（5）状态显示：通过显示与控制接口实时监控系统工作状态，提供查询和参数设置功能，实时监测通信电源系统的运行情况，并将信息传递给监控人员。

3.2 区域监控中心

区域监控中心管理各个监控站点，是监控系统中数据采集和数据处理的关键设备，它向下与各设备监控单元相连，接收各设备监控单元传送的数据，进行处理后向上一级传送，负责集中管理所在地区各个站点电源监测和控制，具有如下的功能：

（1）收集电能计量信息，设定数据更新时间，统计电能使用情况，包含历史记录，具有相关统计功能；

（2）各站点运行状况，记录相关日志，并提供信息归类和报告；

（3）对前端的注册和连接信息管理。

3.3 监控中心

监控中心的计算机是监控系统中最高一级的设备，具有实时监视各区域监控中心的工作状态并与区域监控中心保持通信的功能，同时可根据需要设置告警等级、用户权限、监控性能门限值等参数。其应构建在标准、通用的软硬件基础平台上，具备可靠性、可用性、扩展性和安全性，配置原则是在具备基本功能的基础上，根据实际需要合理配置扩展功能。