移动基站能耗监控系统设计

2018-04-24李凤丹

现代建筑电气 2018年3期

李凤丹

(丹东华通测控有限公司, 辽宁丹东 118009)

0 引言

据统计截至目前,中国移动基站已达323万座,4G基站达179万座,其中建立偏远基站6.2万座,除了带来良好的覆盖性能外,还带来巨大的功耗。2G单基站功耗可达80 GWh,TD-SCDMA功耗达到13 GWh,而WLAN网络带来2 GWh的功耗。如果考虑配套的空调、电源和传输等设备,耗电量还将翻倍。这不仅给运营商带来较大的运营成本,也给环境带来污染。为提升通信网络的节能环保性能,建设绿色移动网络,实现与环境的和谐发展,已逐渐成为通信产业的共识。

1 系统架构

移动基站能耗监控系统平台采用“3+2分层分布式网络拓扑结构,具有良好的系统实时性、兼容性、可靠性。

3层设备包括管理层(监控计算机、打印机等设备)、通信层(可编程数据采集器)、数据采集层(能耗监测模块)。2层网络包括监测模块与数据采集器之间的现场总线网络,数据采集器与监控主站之间的无线或光纤。

系统网络示意图如图1所示。

2 功能概况

2.1 管理层功能

能耗监控计算机采用高性能计算机,可实现通信基站、数据机房、空调系统、新风系统、热管系统及电力配电室等的高、低压电气设备的遥信、遥控、遥脉功能,并且与上级系统通信,达到实现通信基站及变电所无人值守的设计要求。

选用PDM5000专业能耗管理系统,可实现能耗趋势、能耗分析、能耗告警、能耗监管,对能耗数据进行分时段、分区域或分设备的统计、分析,可产生数据的各项横向比较、同比、环比、历史记录分析等功能,特别是标杆基站能耗和用电分析,并支持各类报表、曲线、饼图、柱状图的呈现,对通信基站(机房)能效情况实现集中的“一站式”监管。

2.1.1 能耗分析综合

能耗系统集中显示基站的综合能效状态,可按年、月、日,统计,预设各个现场基站能耗电能,判定本月是否超标,并记录超标数值及日期,为用户使用提供友好人机界面。

图1 系统网络示意图

能耗分析界面如图2所示。

图2 能耗分析界面

2.1.2 实时监控

根据基站的类型,系统采集的数据分成几大类,并能够按照能量类型的划分进行单项的统计、分析和评估。实时遥信单回路数据界面如图3所示。

2.1.3 电能日报表

根据基站的类型,系统采集的数据分成多时段类别,并能够按照开关号及线路名称划分进行单项的数据统计。

电能日报表界面如图4所示。

2.1.4 能耗统计

系统提供多种数据统计方式,可按区域设计,进行能耗类型、基站类型统计。系统可提供日统计、周统计、月统计、年统计等多种时段数据统计方式。

图3 实时遥信单回路数据界面

图4 电能日报表界面

单回路实时曲线界面如图5所示。

2.1.5 标杆能耗

要确定不同类型基站标杆能耗。当某基站能耗量超出该类型基站标杆能耗设定值时,管理系统通知维护人员查明能耗异常状况,并及时维护维修。

图5 单回路实时曲线界面

标杆能耗对比界面如图6所示。

图6 标杆能耗对比界面

2.1.6 报表管理

针对报表条件设置功能,支持多种形式报表,具备单项查询和多项组合查询功能,根据能耗统计分析的基本要求将报表分为4大类:统计汇总报表,对比分析报表,单位能耗分析表,效率分析表。

电能缴费参考界面如图7所示。

图7 电能缴费参考界面

2.1.7 能耗报警

能耗报警主要对基站能耗存在的故障进行预警,如设备运行效率过低、突发性的能耗突变、持续性的损耗现象等。

报警统计界面如图8所示。

图8 报警统计界面

2.2 通信层功能

通过CDMA网络,完成数据采集层和管理层之间的网络连接,实现数据采集层和管理层之间通信数据的上送和下达。通信层的核心设备是数据采集模块,可支持多种工作模式和双数据中心备份及多数据中心(8个)接收数据,最大发送中心达256个(智能防掉线),实现在线检测、在线维持、掉线自动重拨,确保设备在线,具有稳定可靠、功能强大、简单易用等优点。

2.3 数据采集层功能

核心设备是能耗监测模块,所有模块通过RS-485通信口接入相应的底层RS-485子网,同时各模块的功能不依赖于网络而独立实现对电气设备的监控,实时监控通信基站(机房)内所有用电系统中每台用电设备的电能质量、能耗情况、环境指标,并上传至管理平台,由能耗管理系统做出相关的指标分析和判断,帮助管理人员准确掌握通信基站(机房)用电设备的实际情况,并与“合同能源管理”中的数据进行随时比对。

通信层数据采集器不依赖于站控层监控计算机系统独立运行,具有通信数据采集、协议转换、数据二次组态、总线转换等功能,同时与多主站(包括双网)进行数据交换,如其他上级调度系统、消防系统等,达到信息资源共享。能耗监测模块就地安装在配电柜内,采用开合式互感器,基站不用停电即可完成安装;通信介质采用屏蔽双绞线,各装置、仪表相对独立,完成保护、测量、控制、监测、通信等功能,同时实时显示电气设备工作状态、运行参数、故障信息和事件记录。所有装置和仪表通过RS-485通信口接入相应的底层RS-485子网,将有关信息输送至通信层数据采集器,同时各装置的功能不依赖于网络而独立实现对电气设备的保护监控。