电源及机房环境监控系统运行维护建议

■ 姜秋妍

电源及机房环境监控系统运行维护建议

■ 姜秋妍

20世纪90年代，随着通信和工业控制技术的快速发展，电源及机房环境集中监控技术日趋完善并得到大力推广，通过集中监控，铁路沿线车站、中间站、基站、直放站的电源设备运行情况和机房环境信息都能时时传送到位于枢纽节点的监控中心。值班人员在监控中心值守，能及时发现各监控站的告警信息，并通知维护人员进行故障处理。这项技术的应用大大减少维护人员现场巡视工作，缩短了故障发现和处理时间，成为机房和供电安全的有力保障。截至2012年底，全路共有环境监控系统约200套，监控站点9 424个，电源及机房环境监控系统（以下简称环监系统）基本覆盖全路无人值守机房，成为现代化铁路通信基础设施维护工作不可或缺的必要手段。

1 铁路通信环监系统的网络结构和功能

环监系统在铁路、通信、电力等多个行业均有广泛应用，各行业又因维护管理模式不同，对环监系统的组网结构和功能要求不同，《铁路通信电源及机房环境监控系统技术条件》（报批稿）中对环监系统的网络结构和功能做了相应规定。

1.1 网络结构

1.1.1 环监系统内部组网结构

铁路环监系统由监控中心（SC）、监控站（SS）、监控终端和通信通道组成，采用两级组网结构（见图1）。

监控中心设备包括服务器、网络通信设备等，服务器用于存储监控数据。

监控终端是对通信电源及机房环境进行监控管理的用户终端设备，是监控系统的人机界面，一套系统根据维护需要，会在不同地点设置多套终端。

图1 铁路环监系统网络结构

监控站设备由监控单元、监控模块、通信单元、传感器等组成。监控单元是监控站的数据处理设备，与监控模块、传感器协同工作，完成被监控机房内相关设备和环境的数据采集、监测、处理、存储、控制操作，并通过通信单元和传输通道完成与监控中心之间的信息传送。

通信通道是监控中心和监控站之间的信息传输通道，通常采用IP网络、2M方式，早期也有采用音频专线方式。

1.1.2 与其他系统的互联

目前铁路通信电源及机房环境监控系统通常在监控中心与以下4个系统互联：

监控中心接入综合网管系统，向通信综合网管系统提供告警、资源情况等信息。目前已在武广客专通信综合网管系统中试点实施。

监控中心与直放站网管系统互联，接收直放站网管系统提供的电源及环境监测信息，进行统一管理。目前在京石、武高铁等部分客专线系统实施。

监控中心与综合视频监控系统互联，实现告警联动，监控系统监测到设定的告警时启动照明灯，并将告警信息传送给综合视频监控系统。目前各线对此功能的实现均不太完善，视频监控与电源环境监控系统均能启动机房照明。

监控中心采用以太网接口与时间同步系统互联，实现与时间同步系统时间同步的功能。目前各铁路局均已将此项功能列入实施计划，上海铁路局高铁线路已实现与时间同步系统互连。

1.2 环监系统的功能

1.2.1 监控对象和监控内容

监控对象是指被监控设备，目前铁路在用监控系统中接入的监控对象通常为电源、空调和机房环境。电源设备通常包括交、直流配电设备、高频开关电源、UPS、逆变器、铅酸蓄电池组、发电机、电源防雷箱等。空调设备通常分为普通民用空调和机房专用空调2类。机房环境通常包括温湿度、烟感（温感）、水浸、红外入侵探测、门磁、玻璃破碎等监控项目。另外，一些高铁线路的环监系统还包含智能门禁系统，一些普速线路的环监系统包含机房的视频监控。随着新技术发展和维护需求提高出现的新型设备，如太阳能供电设备、风力发电设备、磷酸铁锂电池、热交换设备及节能设备，也逐渐纳入环监系统。

监控内容是指被监控设备的具体监测和控制项目，在《铁路通信电源及机房环境监控技术条件》中规定监控系统的常见监控对象及其主要监控内容，但在实际应用中，由于被监控设备智能化程度的提高，监测内容已由传统的电压、电流等主要供电指标发展到监测设备内部的每个模块的数据和每个部件的状态。监测内容日趋精细，数据量日益庞大，使值班人员的工作量和工作难度大为增加。

1.2.2 环监系统的基本功能

环监系统的功能基本上分为3部分：数据采集和设备控制功能，运行、维护功能和管理功能（见图2）。

（1）数据采集和设备控制。数据采集是环监系统最基本的功能要求，必须实时、准确；设备控制是为实现维护要求而立即改变系统运行状态的手段，应安全、可靠。《铁路通信有线维护规则》对系统监测数据的精度有明确要求，维护单位应定期按照计表要求进行精度校对。

（2）运行和维护。运行和维护是基于数据采集和设备控制之上的系统核心功能，完成日常运行数据的监控、告警处理、规定的数据记录和相关的控制操作等。

（3）管理功能。管理功能主要包括以下几个方面：

配置管理：提供收集、鉴别、控制来自下层数据和将数据提供给上级的功能；

故障管理：提供对监控对象运行情况异常进行检测、报告和校正的功能；

性能管理：提供对监控对象的状态以及网络的有效性评估和报告的功能；

图2 监控系统功能结构

安全管理：提供保证运行中的监控系统安全的功能。

2 铁路通信环监系统运行维护中存在问题及解决建议

通过对若干铁路局环监系统的调研，目前铁路环监系统在运维中所发挥的功能还停留在采集、记录、存储监控数据和发现、处理设备告警这一层面，而环监系统的管理功能，如通过存储的监控数据对监控对象的运行状况进行统计分析等功能并未得到很好的应用。探究其原因，一方面监控系统和被监控设备厂家数量众多，产品差异性较大；另一方面用户对系统应提供的报表统计管理功能没有明确要求，对告警信息名称、告警等级等没有统一的规定，造成告警信息庞杂甚至混乱。这势必会影响监控系统的运行维护效率，使基于其上的管理功能得不到充分发挥。

2.1 存在问题

（1）告警信息量大，容易导致值班人员懈怠，忽视重要告警。各铁路局环监系统在建设时通常一条线一套系统，导致系统数量和厂家繁多，各铁路局监控系统数量多则二十几套，少则五六套。为了便于集中管理，提高劳动生产率，目前各铁路局通常设一个或几个动环网管中心，将各监控系统的终端集中到动环网管中心，每班的值班员数量通常为1～2人，以某铁路局一套高铁环监系统为例，监控站点120个，2013年4月份日均告警数量480条，值班员平均每3 min处理一条告警，由于高铁环监系统普遍监控了UPS、蓄电池、机房专用空调等设备，告警量较普速线要大很多，如果一个网管中心放置两套高铁环监系统，平均1 min 30 s会有一条告警发生，值班员要查阅、确认告警，分析后通知维护人员，工作量非常大。

（2）告警门限值设置不统一、不合理，导致告警数量增多，或告警不及时。比如设置交流电压门限值时，应结合本地的供电条件，重点考虑高频开关电源和UPS等通信电源设备能允许的输入电压范围（铁标规定为额定值±20%），如果设置范围过宽，就失去了对用电设备的保护作用，如果设置范围较窄，电网中的干扰（如供电单位在进行倒闸时产生的操作过电压）就会频繁引发告警。又如一些用户将直流电压高门限值设置过低，设置为均充电压，导致系统正常均充时就发生电压高告警。

（3）各使用单位没有统一的告警级别规定，各环监系统建设时，告警级别通常按照各监控厂家的默认值设定，由于监控系统厂家数量繁多，各厂家告警级别设置不统一，一些重要告警被设置的级别较低，不能引起值班员的充分重视，导致值班员分不清主次，容易延误重要告警的处理时机。

（4）告警名称不统一、不标准，使值班人员对告警含义判断困难。由于被监控设备厂家和监控系统厂家繁多，同一条告警，不同的设备厂家命名不一致，不同的监控厂家进行协议解析后的名称也不一致，使值班人员难以理解各项告警的准确含义，也不利于告警的统计和分析。

2.2 解决建议

在工程中，环监厂家可以根据用户的具体要求对告警名称、等级、报表格式等进行调整。目前中国移动、中国电信都在着手制定各自的告警信息字典表，对告警信息进行梳理，对其中重要的告警信息加以明确，使各监控厂家按照用户统一规定调整各自系统，便于运行维护和统计管理。针对上述问题，建议采取以下解决措施：

（1）将监控系统告警信息分为3个等级并对各级告警的重要性及告警信息的显示颜色进行定义（见表1）。

（2）梳理必要告警，形成标准化字典表。由于监控系统厂家和被监控设备厂家众多，告警类型和告警名称也千差万别，不同厂家设备又因型号、容量不同，告警监测点有100到200个不等。通过梳理，归纳并筛选出运维中关注的29条告警项目，规定其标准的告警名称、告警编号、告警级别，并给出告警含义，对于其他告警项目，使用单位可以根据维护需要取舍。在此基础上，将目前在线运行的被监控设备分为11个类型，初步确定118条告警信息，形成标准化字典表（见表2）。

表1 告警等级定义

表2 铁路通信环监系统告警标准化字典

续表1

续表2

（3）结合使用单位实际情况规定告警门限值。用户应结合机房状况、供电情况及《铁路通信有线维护规则》的相关规定，统一规定告警门限值，确保及时发现重要告警项目（见表3）。

（4）加强告警项目的统计分析。有了统一的告警级别定义、告警门限值和告警名称，用户可以快速准确地对特定告警进行筛选，制定标准的报表格式。如按月统计高频开关电源的模块故障率、机房温度超限率、停电时长和停电次数，装有智能电表的机房还可以统计机房的用电量。将这些性能数据生成报表，同时传送给综合网管，管理人员按月度、年度对报表进行统计分析，形成设备运用质量和维护质量报告。

3 强化环监系统通用管理功能，充分发挥环监系统在运维管理中的作用

环监系统除上述数据采集和设备控制功能，运行、维护功能和管理功能三项基本功能外外，还可根据用户需求开发很多通用管理功能，这些功能可以进一步优化监控系统和被监控设备的运行方式，节约人力、物力，提高运维效率。

3.1 发挥监控系统的资源管理功能

资源管理功能是系统的一项辅助管理功能。它可以将被监测设备的型号、厂家、开通时间、维护人员、技术资料等内容归纳整理，进行统一管理。尤为重要的是，电源设备数量众多，通过这项功能可以方便地按厂家、按型号统计出在用电源设备数量，这一数据还可作为考核各型号设备故障率的基础数据。

3.2 适时引入节能功能

节约能源，较少浪费始终是生产建设的重要课题。监控系统可以实现辅助节能功能，系统通过对机房室内外环境量和电源、空调设备的监控，在保证通信系统正常工作环境和通信系统稳定运行的前提下，对机房环境和电源、空调设备的运行状态进行优化，达到减少用电量的目的。

3.3 油机调度功能

对于供电不稳定地区，监控系统可以综合考虑基站负荷、电池放电时间、剩余容量多方面的因素，形成移动油机调度计划，保证基站设备不间断运行，合理安排油机上站发电，有效降低油机调度次数、发电次数和发电时长，提高油机发电的调度效率。

总之，电源及机房环境监控系统是铁路通信基础设施维护工作的必要手段，规范告警信息和报表格式一方面可以为值班员提供明确告警信息，确保重要告警得到及时发现、处理，为铁路通信系统的安全运行提供有力保障；另一方面可以为管理工作提供便捷可信的数据支持，从而提高运行维护效率和管理水平。此外，环监系统还有强大的通用管理功能，用户应结合使用需求，深入挖掘，必定能使铁路通信电源及机房环境监控系统在运维管理工作中发挥出巨大的效力。

[1] 铁路通信电源及机房环境监控系统技术条件（报批稿）[S].

[2] 铁路通信有线维护规则[S].

[3] YD/T 1363.1—2012 通信局站电源、空调及环境集中监控管理系统（报批稿）[S].

表3 部分告警门限建议设置值

姜秋妍：北京铁路通信技术中心，工程师，北京，100038

责任编辑 王志明