通信生产楼供配电系统精细化管理的应用探讨

徐帅男

（中国移动通信集团设计院有限公司陕西分公司，陕西 西安 710076）

0 引 言

通信生产楼供配电系统是一个多入多出、多层级的分配输出系统。其存在层级多、设备多、设备逻辑关系复杂、系统类型多的特点。常见的管理系统，如综资系统重资产管理，动环系统重采集和告警，数据中心基础设施管理（Data Center Infrastructure Management，DCIM）主要应用于新建的大型数据中心。而传统的通信生产楼面临通信设备更新换代频繁，单机柜用电容量增长快、供配电扩容受限多、供配电资源管理困难等难题，用电和供电的矛盾加剧，使得通信网络安全面临巨大的挑战。如何高质量、高效率的管理通信生产楼供配电系统，保障通信生产设备安全运行成为管理的难题。

1 通信生产楼供配电系统概述

通信生产楼供配电系统，通常指为各种用电设备及建筑负荷提供电能的发电设备、配电设备、储能设备、电能转换设备等通过导体连接建立供电关系的设备及材料总称，具体为从市电引入至设备列柜或与用电设备直接相连的配电箱（柜）的供电系统。其按层级主要由外市电引入、高低压变配电系统、备用电源系统（发电系统）、直流供电系统、UPS供电系统、机房配电设备等组成。典型的通信生产楼供配电系统如图1所示。

从图1可看出通信生产楼供配电系统的主要特点有：

图1 典型的通信生产楼供配电系统

（1）入口少，出口多，系统整体呈喇叭型。入口为供电，出口为用电。入口有市电、发电机组，出口主要有通信设备、空调设备等。

（2）容量传递。供电容量从上往下逐级分配，用电容量从下往上逐级汇总。

（3）设备类型众多，设备内部分配与端子连接差异大。设备涵盖电能转换设备、发电设备、配电设备、测量设备、储能设备、补偿和滤波设备等，设备内部存在单入单出、单入多出，多入多出等多种类型。

（4）设备之间有明显的的层级，连接关系和逻辑关系复杂[1]。

2 通信生产楼供配电系统管理现状

通信生产楼供配电系统管理相关的平台有综资、动环及DCIM等，其主要特点如下。

（1）综资。综资系统支持对所有设备进行资产管理，主要为资产的录入、统计、盘点等，其重点在资产管理，录入的设备孤立存在，无法实现设备间的关系管理。

（2）动环。动环监控系统对动力设备和机房环境进行采集并上报，主要集中于实时的功率、电流、能耗、温湿度以及设备告警信息，其对供配电设备的管理主要以单个设备为主，系统性不足。

（3）DCIM。DCIM系统设计将资产、设备、能耗、制冷、供电、门禁等多个系统合而为一，实现数据中心内所有设施的统一管理。相对于运营商动环和综资的纵向管理要求，DCIM希望打通原有各系统之间的数据壁垒，更侧重于横向信息互通，所以常见于新建的大型数据中心，在通信生产楼应用较少[2]。

综上，综资重点在资产管理，动环重采集和告警，DCIM于侧重多系统统一管理，主要应用于大型数据中心。通信生产楼供配电系统管理缺乏有效的管理工具，很多运维人员只能借助Word、Excel等通用软件进行管理，精细化管理不足，资源管理困难，管理效率低。

3 通信生产楼供配电系统管理的目标和要求

基于通信生产楼供配电系统的特点，结合管理现状，本文提出通信生产楼供配电系统精细化管理的目标和要求如下。

（1）基础数据互通。互通即系统与系统、系统与设备之间互连的能力。通信生产楼供配电设备及采集设备厂家众多，很多供配电设备的采集功能已经具备，但因为各厂家之间协议不一致，数据互通存在障碍，导致很多数据无法有效利用[3]。而各个管理系统之间也因为各种原因，如编号规则不一致、管理机制不同等原因导致底层的基础数据互通困难。随着物联网技术的发展，万物互联已经成为趋势。可以预测，当物联网技术与通信生产楼供配电系统管理融合，当设备与系统之间数据可以互通，数据的价值和使用效率将得到极大的提升。所以，数据互通符合未来供配电系统的发展要求。

（2）系统化和精细化管理结合。通信生产楼供配电系统非常复杂，而且系统性很强。所以系统管理必须从整个供电系统的角度进行分析、解构，建立整个系统-层级系统的管理框架。同时系统是由设备组成的，而设备之间的连接又是通过端子，系统管理需要从整个系统-层级系统-设备-端子逐步分解细化，管理各个实体单元和各单元之间的关系，满足不同颗粒度精细化的管理要求，实现管理清晰有效。精细化是系统化管理实现的基础，系统化是精细化管理的必然。所以系统化和精细化管理相结合是通信生产楼供配电系统有效管理的要求[4]。

（3）全生命周期管理。通信生产楼供配电设备和用电设备从设计、入网加电、扩容、割接到下电退网，不同的环节存在不同的资源占用和释放，如何实现各个环节的全流程的闭合管理，实现资源的有效分配和调度，对供配电系统提出了全生命周期管理的要求。通信生产楼全生命周期管理示意图如图2所示。

图2 通信生产楼全生命周期管理示意图

（4）管控区分。控制对实时性要求较高，而管理则对数据的准确性要求较高。通信生产楼供配电系统管理在实际使用中控制场景较少，而管理功能较多，所以对于控制采用专用系统，而管理采用通用系统。通用系统仅采集专用系统的数据，但不对专用系统发送控制指令。通用系统实现大量数据的统计、处理、数据对外输出、数据复用等等。

（5）管理与工程、运营信息融合。通信生产楼供电系统在管理中需要用到规划、设计的信息，而现有的规划和设计大多是以文档、图纸的形式输出，如何将文档和图纸中的重要信息进行提取、存储、处理，让这些信息在后续的工程实施和运营中可以有效利用，同时供配电系统运行过程中产生的各种负载信息，也可以为后续扩容提供依据。

（6）智能化管理。通信生产楼供配电系统复杂、管理难度大、管理效率低以及如何有效利用运行数据实现数据增值，这些问题一直是供配电系统管理的重要研究方向。随着人工智能和大数据的发展，深度学习、智能巡检、专家系统、数据分析等技术手段的快速应用，让人们看到了彻底解决这些问题的希望。智能化管理将逐步成为通信生产楼供配电管理的必然要求。

4 通信生产楼供配电管理系统的功能探讨

综上，通信生产楼供配电系统的精细化管理核心是容量，基础是设备信息、连接及逻辑关系信息，其重点在容量管理，基础是系统内的各种资源管理（设备、材料、空间等），典型的通信生产楼供配电管理系统应具备以下功能。

（1）资源管理。系统应实现供配电系统内所有资源管理，包括设备（物理信息、连接及逻辑关系信息、运行信息）、材料（电缆、母线槽）、端子、空间等，可从多个维度（如三维、系统、表格）展示资源，实现资源增加、修改、删除、查询等基础功能，使管理没有死角，让所有资源都可查、可用。

（2）容量管理。系统应在资源管理的基础上实现系统级容量核算、容量预占用、智能分析及预警，可从供配电系统（整个供配电系统和各层级系统）的角度通过预置容量预警指标和规则库，实现供电容量的统一管理和预警。

（3）用电管理。系统应内置用电管理规范、要求、专家知识库，可在线分析、诊断，辅助管理人员快速定位故障，评估故障影响范围，实现分级上下电。同时从用电管控的角度，支持用电设备端子级的加电、掉电、扩容、割接等管理功能，可管控计划、工程实施、交维等所有流程的用电，实现“入网就管理，退网有留痕”的全生命周期管理。

（4）增值功能。通信生产楼供配电管理系统除了可实现资源管理、容量管理和用电管理外，也可通过积累的数据进行数据挖掘和数据分析，在供配电系统评估、能耗管理、用电与供电匹配、用电预测与规划，甚至指导工程建设等方面发挥作用[5]。

通信生产楼供配电管理系统功能如图3所示。

图3 通信生产楼供配电管理系统功能

5 通信生产楼供配电管理系统的架构

5.1 通信生产楼供配电系统管理模型

通信生产楼供配电管理系统应先建立系统管理模型。模型主要分为以下几个方面。

（1）设备模型。对设备进行抽象，提取共性，建立相同类的设备模型。通过设备模型，实现对设备基本信息的管理。

（2）层级模型。对整个供配电系统的层级根据用途和关系进行分类，建立层级模型。

（3）关系模型。在设备模型和层级模型的基础上，根据设备的输入输出关系及逻辑关系，建立所有单元之间的关系模型。

（4）需求模型。根据用电需求和供电需求，结合关系模型，将需求进行归纳、分类，建立通用需求模型。

（5）数据传递模型。建立设备与设备之间用电信息、关系信息的传递规则模型，实现数据设备与设备、设备与层级系统、需求与设备之间的数据传递。

5.2 通信生产楼供配电管理系统架构

通信生产楼供配电管理系统可分为采集层、模型层、功能层和展示层，如图4所示。

图4 通信生产楼供配电管理系统架构

（1）采集层。该层主要采集设备的运行信息和设备的资产信息，如电压、电流、功率、耗电量、设备安装日期、报废年限等信息。若通信生产楼已有动环和综资系统，该层可与现有的动环系统和综资系统建立接口，直接获取相关信息即可。

（2）模型层。该层为管理系统的基础层，其将外部数据和内部数据加工、抽象、提取建立模型进行存储。

（3）功能层。该层为管理系统的功能实现层，应在管理模型的基础上，实现资源管理、容量管理和用电管理以及其他增值功能。供配电管理系统所能实现的所有功能均包含在该层。

（4）终端展示。管理系统应能在PC、手机、监控大屏等终端上展示数据，便于用户在不同场景下使用。

6 结 论

通信生产楼供配电系统复杂，而现有管理工具少，精细化管理不足，管理效率低。本文提出构建供配电精细化管理系统，应从管理模型入手，以资源管理为基础，以容量管理为核心，实现用电管理和其他管理功能。构建通信生产楼供配电管理系统，对于提升管理水平，促进项目实施、进而保障数据安全具有重要意义。