电力通信机房集中监控系统及应用

宋建立，罗 循，李 兴，甘智全，黄 双

（柳州达迪通信技术股份有限公司，柳州，广西 545006）

电力通信机房集中监控系统及应用

宋建立，罗 循，李 兴，甘智全，黄 双

（柳州达迪通信技术股份有限公司，柳州，广西 545006）

随着智能电网的建设不断扩大，对电力通信机房日常维护和管理提出了越来越高的要求。作为智能电网的核心节点，电力通信机房稳定、安全地运行是电力通信网络运行可靠性最重要的保障。然而，目前电力通信机房的管理基本上还处于以人工管理为主的阶段。虽然这几年电网公司投入了大量的资金来提高电力通信机房的信息化水平，但是由于电力通信机房的设备复杂、种类繁多，再加上大多数设备接口不统一，导致无法对电力通信机房的资源进行集中有效的管理。因此，建设一套综合性的电力通信机房集中监控系统，对电力通信机房的通信设备运行情况、动力环境参数和安全防护状况进行集中监控，是确保机房设备的可靠运行、提高电网智能化管理水平的关键。

智能电网；集中监控；电力通信机房；蓄电池在线监测；动力环境；光纤自动监测

1　引言

电力通信系统是智能电网调度自动化和管理现代化的基础，是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段。随着近年来通信技术的不断发展，电力通信系统的规模在不断扩大，通信设备不断增加，与此相适应的通信机房的数量也不断增多。由于通信机房里的通信设备、电源设备、环境设备是整个通信网络的基础，以往通过人工巡查的方式存在着发现问题不及时、信息化程度不高、管理资源分散、可视化程度低、系统关联性差、缺乏智能化管理手段等问题。此外，由于通信机房内设备众多，不同厂家、型号的设备使用的管理系统及管理方法都不一样，各系统间的数据难以共享，设备关联性更加无法得到体现。运行维护人员往往花费大量的精力在学习如何使用种类繁多的监控系统上，不仅没能起到提高使用效率的效果，反而增加了故障处理的难度，增加了故障处理的时间。

针对上述问题，本文提出建立一套电力通信机房集中监控系统，对通信机房中的通信资源、动力环境、蓄电池组、光缆资源进行有机结合和集中管理。在满足电力通信机房日常维护管理需求的基础上，能够全面监控机房设备的运行情况，自动进行故障预警和故障诊断。同时，能有效统筹管理各项机房资源，减少人力物力投入，提高电力通信系统的可靠性和智能化管理水平。

2　系统概述

电力通信机房集中监控系统由监控中心、监控站、监控单元及监控模块组成。在总部建设监控中心（监控主站），配置中心服务器系统和业务台，为下级系统和站点提供应用服务支持和数据存储空间。同时监控中心还可向上级监控中心上传监控数据、配置信息和告警信息等数据，接收上级中心的配置指令等。有必要时增加划分区域监控中心，在各个区域监控中心建设监控站，配置服务器和业务台，向下提供应用服务支持和数据存储空间，向上上传监控数据、配置信息和告警信息等数据并接收上级中心的配置指令等。

在各个站点通信机房建设监控单元（监控子站），配置监控主机和监控模块，对站点通信机房的通信资源、动力环境、蓄电池组、光缆资源进行实时监控和数据采集，通过TCP/IP，2M，3G等网络把采集的数据上传到监控中心，并接收监控中心的控制和配置指令。

运维管理人员可以通过内网办公终端登录监控系统，实时了解站点运行情况，也可以从外网通过防火墙和授权登录监控系统。监控终端可以是台式电脑、笔记本，也可以是手机、PAD等移动设备，从而实现对机房的无障碍监控管理。

3　系统架构设计

图1 系统架构示意图

如图1所示，监控系统可支持多级部署，最多可采用三级或多级部署的方式组建监控系统。由总调、中调和地调组成监控系统网络，各地级监控系统管理所辖范围内的所有机房，并将机房的监控数据、测试数据、告警数据实时上报到上一级监控系统。总调/中调监控系统通过各级接口，接收各下级系统上报的数据并向下级系统下发相关操作指令。

在多级管理系统中，各级管理人员通过访问本级监控系统，实时掌握所辖范围内的通信机房运行情况。同时，上级监控系统实时采集所辖范围内的监控数据，并对原始数据进行处理，将处理好的数据上传到上级监控系统。这样，即可提高数据处理效率，也可减轻上下级之间专线带宽流量，提升系统整体运行性能。

4　系统功能设计

4.1系统功能

（1）通信资源管理。可通过接收其他系统告警数据或加装监测设备的方式实时监测通信设备的运行情况，并可把通信设备专用软件整合到系统软件中，方便运维管理人员直接在系统上了解通信设备的运行情况。

（2）动力环境监控。全面监控机房的动力和环境方面的各项指标，对站点机房内蓄电池、通信电源、UPS、空调、消防设备、视频、门禁、温湿度、水浸等的运行情况进行实时监测和统一管理。系统能及时检测故障并发出告警，对部分监控设备进行遥控和遥调，并实时监控站点机房内的视频情况，与门禁系统、告警信号进行联动录像。

（3）光缆自动监测。通过离线或在线的方式对机房光缆进行实时监测，通过光开关的方式自动或手动切换被测光缆、光纤，并自动或手动进行OTDR测试。在服务器上对光缆监测数据进行收集和分析，及时发现光缆劣化或故障情况，准确定位故障信息。

（4）蓄电池远程充放电及在线监测。在线监测每个蓄电池单体的内阻、电压、温度以及整组电池的端电压和电流，通过对内阻值的测量，估算出蓄电池的剩余容量及性能情况。还可以通过开关单元、充放电单元对蓄电池组进行远程充放电操作，精确测试其容量，并对蓄电池组进行有效维护。

（5）扩展功能。监控系统还可以根据运维管理的需求扩展故障分析处理、数据智能分析及通信资源智能管理等模块，智能的发现、分析并处理故障，有针对性的筛选并统计监控数据，提供合理的管理建议。

4.2监控中心设计

图2 监控中心结构图

如图2所示，在总部建立监控中心，可以直接了解下级区域和下属管辖站点机房的运行情况，进行告警收集及监控画面浏览，指导并监督各区域的运行和维护工作，实时监控全网站点机房的运行情况。监控中心服务器系统由网桥、服务器、工作站、短信模块及其他可扩展设备等组成。

4.3监控单元设计

监控单元可分为“集中式监控单元”和“分散式监控单元”两种。集中式监控单元独立性强，在断网后也能记录监控数据，适合于大规模、多站点的联网集中监控。分散式监控单元设备安装方式灵活、模块扩展性强，适合IDC机房等大型机房的有人在线监控。

4.3.1 集中式监控单元

图3 集中式监控单元示意图

如图3所示，集中式监控单元主要由现场监控服务器、现场监控模块、传感器等设备组成。现场监控服务器可集中接入各类传感器、现场监控模块以及摄像机、门禁等设备。监控信息首先由现场监控服务器采集、汇总、处理并保存，然后封装成标准TCP/IP格式后再上传到监控中心服务器系统。监控中心服务器收集现场监控服务器采集到的监控数据并对数据进行后续分析和处理，不直接采集现场监控数据。

该方案可在监控单元集中管理所有监控设备，监控单元可独立于监控中心采集、汇总、处理并保存监控数据，断网后也能记录监控数据，网络恢复后续传断网期间的监控数据到监控中心，确保数据的完整性，便于追查故障原因。该方案能有效解决站点分散，站点数量众多的问题，适合于大规模、多站点的联网集中监控。

4.3.2 分散式监控单元

图4 分散式监控单元示意图

如图4所示，分散式监控单元主要由串口服务器、数据网交换机、前端监控模块、传感器等设备组成。

分散在监控单元各处的现场监控模块采集电源设备、蓄电池、温湿度、空调、烟感、水浸等设备的监控信息，分散采集的数据通过串口服务器汇总并转换成TCP/IP数据送入监控中心服务器。网络摄像机、门禁等网口监控设备通过数据网交换机接入到监控中心服务器。监控中心服务器控制各个模块采集现场数据，所有监控数据均由监控中心服务器采集、汇总、处理并保存。

此种方案具有设备安装方式灵活、模块扩展性强等优点，适合IDC机房等大型机房的有人在线监控。但由于现场监控模块需要监控中心服务器对其进行控制才能完成数据采集和上报工作，因此对监控网络和监控中心服务器的要求很高，不适合在监控站点分散，网络环境复杂的情况下使用。也不能实现分布式离线管理，断网后不能记录监控数据，不能追查断网后的故障原因。

4.4通信资源管理子系统设计

通信设备是通信网络的核心设备，承担着建立通信连接、传输通信数据的重要作用，也是机房运维管理的主要对象。由于使用的通信设备品牌和数量众多，且不同品牌及型号的设备需要用到不同的专用监控软件，造成在日常运行维护时需要同时使用多种专用软件来查看告警和配置参数的情况。

在进行通信线路故障排查时，往往需要多套设备配合进行相关工作，一方面需要调用不同的软件，安排多人多地同时进行测试，然后再通过专人综合相关测试数据分析测试结果；另一方面，部分设备不具备相关测试功能，需要用到专用仪表进行测试，而且相关测试数据分散，不便于记录和统计分析。

通信资源管理子系统通过接收其他系统告警数据或加装专业测设备的方式实时监测通信设备的运行情况，并把通信设备专用软件整合到系统中，方便运维管理人员直接在系统上了解各个通信设备的运行情况，并在系统上直接调用相关软件管理设备。管理人员在一个系统平台上，就能调用多种监控软件、控制专业测试设备或仪表进行测试和分析，从而收集并整合测试数据，辅助运维管理人员快速查找并分析故障。

通信资源管理子系统的主要功能包括：通信告警信息接入、专用软件集成、设备拓扑管理、数据管理及分析、设备资源管理等。

4.5机房动力环境监控子系统设计

通信机房里的电源设备和环境设备是整个通信网络的运行保障和基础，以往通过人工巡查的方式存在着发现问题不及时、信息化程度不高、管理资源分散、可视化程度低、系统关联性差、缺乏智能化管理手段等问题。

机房动力环境监控子系统的主要作用就是集中管理通信机房中的各种动力及环境设备，对电源、蓄电池、空调、环境、安防等进行集中统一监控，从而提高故障发现和处理能力、提升运维管理效能。

机房动力环境监控子系统的主要监控对象及监控内容包括：高频开关电源、交流配电设备、直流配电设备、蓄电池组、机房环境。

4.6光缆自动监测子系统

光缆自动监测子系统主要是对机房通信光缆进行实时监测，可通过自动或手动的方式对光缆进行OTDR测试，通过自动或手动选择被测光通道，并能在中心服务器上对光缆监测数据进行分析，对监测设备进行管理。通过上述功能的结合，实现对光缆的自动监测和物理特性的资源管理。光缆自动监测系统主要分为在线监测和离线监测两种方式：

（1）在线监测方式。如图5所示，在线监测方式是利用现有使用的纤芯进行监测，采用分光和波分复用技术手段将通信所用的纤芯作为测试纤芯，实时监测光纤光功率情况，并通过专用测试波长的光信号进行测试，从而达到在线监测的目的。使用此种方式进行监测，在安装时需要短暂中断线路业务，并且在日常监测过程中需要从被测线路分出一定比例的光信号作为监测信号，因此对于光信号比较敏感的传输线路不宜采用此种方式进行监测。

图5 在线监测方式示意图

（2）离线监测方式。如图6所示，离线监测方式是利用同一光缆的备用纤芯进行监测，其测试原理是基于光缆中所有纤芯不论是否使用，其受到的环境影响和物理特性的变化基本相同这一特性。因此，通过测试备用纤芯基本能够反映在用纤芯的状态。4.7蓄电池监测及远程充放电子系统

图6 离线监测方式示意图

蓄电池组监测及远程充放电子系统主要作用是实现对蓄电池的集中化监控管理，以及对蓄电池组的远程化、无人化、专业化维护。

如图7所示，蓄电池监测及远程充放电子系统主要由前端采集器、监控终端、服务器、视频监控设备四个部分组成。前端采集器用于实时采集单体电池的电压、温度、内阻等参数；监控终端是系统的终端执行装置，执行来自系统的监控、充电、放电等操作命令，并通过网络把实时数据送回后台监控中心；服务器是系统的核心，所有的命令都通过服务器处理并下发，所有的数据都通过服务器进行存储，所有的用户界面数据都来自于服务器；视频监控设备实现现场监控功能，包括摄像头及主机。

图7 蓄电池监测及远程充放电子系统示意图

5　系统应用

电力通信机房集中监控系统可以把通信机房中的通信资源、动力环境、蓄电池组、光缆资源进行有机结合和集中管理，既能满足通信机房日常管理需要，又能更加全面地对通信机房进行监控，并且可以更加智能的对通信机房进行管理。电力通信机房集中监控系统的应用有利于提高故障发现和处理能力，有利于统筹管理各项资源，有利于减少人力物力投入，有利于提高通信系统的可靠性、提升运维管理效能。因此，建设电力通信机房集中监控系统是符合电力系统运维管理需要的，是与电力系统发展目标相吻合的。该集中监控系统已经在多个供电局机房里进行试点，取得了很好的效果。

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Power Communications Room Centralized Monitoring System and Application

Song Jianli, Luo Xun, Li Xing, Gan Zhiquan, Huang Shuang
(Liuzhou DADI Telecommunication Equipment Co., Ltd., Liuzhou, Guangxi, 545006)

With the construction of the Smart Grid continues to expand, to the power communications room routine maintenance and management to the growing demand. As a core node the Smart Grid, the most important guarantee for the operational reliability of the electric power communication network is the power communication room stable and safe operation. However, the power communication room management is basically still in the artificial management of the main stage. Although in recent years the power company has invested lot of money to improve the information level of the power communication room, but due to the power communication device complexity and diversity, plus most of the device interface is not uniform, making it impossible for the power communication room centralized and effective management of resources. Therefore, the construction of a comprehensive set of the power communication room centralized monitoring system, communications equipment operation, power and environment parameters and security situation of the power communication room for centralized monitoring is the key to ensure reliable operation to improve the level of intelligent network management.）

Smart grid; Centralized monitoring; Power communication room; Battery online monitoring; Powerenvironment; Optical fiber automatic monitoring

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.11.004

TN919.8，TN913 文献标示码：A

1672-7274（2016）11-0011-05

宋建立，男，1971年生，广西柳州市人，高级工程师，从事网络通信系统、电力通信系统、北斗卫星应用系统设计工作。罗 循，男，1980年生，广西柳州市人，工程师，从事电力通信系统、计算机系统集成设计工作。李 兴，男，1980年生，广西柳州市人，高级工程师，从事通信系统、软件系统的设计工作。甘智全，男，1969年生，广西柳州市人，工程师，从事嵌入式系统、DSP系统设计工作。黄 双，男，1978年生，重庆市人，工程师，从事通信系统及软件设计工作。