网络时代下通信机房电源的智能控制系统构建研究

2022-02-06刘欣

通信电源技术 2022年21期

关键词：通信机房电能远程

刘欣

（中国铁塔股份有限公司河北省分公司，河北石家庄 050000）

0 引言

智能控制系统下的通信机房电源能够连续不断地向电力通信设施安全稳定供电，保障通信系统平稳正常运作。机房中通信电源设施发生问题将带来巨大损失，因此智能化通信电源的智能控制十分重要。

1 网络时代下通信机房电源的智能控制系统构建

收集并归整环境和末端设施的各种指标，把结果传输至控制中心，初步处置、研究环境信息和设施运转指标，在出现意外情况时展开警示处置，同时把警示内容传输至控制中心。详细记载各种指标数据信息与警示情况，为后续查阅信息、探究数据以及传送结果创造条件。在出现警示时开启应急智能处理方案，有效调节设施运转情况，认可并落实从控制中心收到的各种命令，按照要求改进设施运转指标和通信体系。

接收与动态展示前端收集系统获得的环境情况与末端设施运转情况的各种指标。前端收集系统获得的警示信息展示在核心界面上，记载并规范反映实际信息，利用电话或短信等多种方式传送于员工。记载并存储示警信息，为后期查阅信息、研究数据以及传送结果提供支撑。此外，设计与传送控制命令至前端收集系统，远程控制末端设施，并完成远程监管系统（如网络查阅）等。

2 动力模块设计

2.1 三相电量监控

国内电力供应通常涵盖三相四线和三相五线制2个指标，即TN-C和TN-S2个系统，而U/V/W为火线，N为零线，G为保护地线。按照通信机房性能、建造规范以及供电不间断性的差异，可将电力供应区分为4个级别，并明确与其匹配的资费规范[1]。例如：照明和通信系统共用同样的费率机制，因此能够衔接在共同的交流配电输出柜上；若费率机制存在差异，则不可如此连接，需将智能化三相电量监控设备配置在主供电线路中，及时监控通信设施的电源和电压情况；监控数据根据指定的通信契约转移后传送至控制主机中心；有关数据将展示在控制主机屏上，并利用曲线直接动态化展示，同时可查阅数据。

2.2 开关通断情况监控

运用D8H（交流开关情况监控模块）监控设施的开关情况，运用RS485把数据传送至控制主机。

2.3 UPS监管模块的监测

不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）机柜和交流配电柜均配置了零线排和机壳保护地排，这2种标识引线要独立由地网接入线路[2]。监控检测UPS系统的凭据是厂家给出的串口通信契约，发生问题时利用通话和短信等方式自动发出警示，完成UPS监测。通过RS232和RS485总线监管检测设施的电流、电压、电量以及功率等指标，它接触的设施组件有充电器、电池以及逆变器等。通信机房UPS运行模式，如图1所示。

图1 通信机房UPS运行模式

3 环境模块的设计

3.1 监测指标

监测指标主要包括机房内的温度湿度、鼓风机与压缩机运转情况以及送风与回风的温度湿度。

3.2 监测目标

监测目标主要包括加湿器、压缩机、干燥器、冷凝器、加热器、传感器、控制器以及鼓风机等。

3.3 控制命令

系统通过对空调联动、远程开关、温度湿度参数远程配置与改进，实现警示信息、环境的温度湿度数值、空调配件运转反常等信息的创建、修正以及控制调度，按照通信流程设置各调度路径数据，再与系统监测采集的数据进行比较，确保通信系统有序将接收的数据信息输入资料库，选出动态资料库内数据并将其传送出去[3]。环境模块示意如图2所示。

图2 环境模块示意

4 网络模块设计

第一，通道视图作为智能化通信模块系统的主要组成部分，作用是展示节点内全部路径与运用路径通信的一切装备组成。将鼠标停在相关设备上，能够发现此设备的位置[4]。第二，数据视图展示通道视图选定设备的即时数据。即时数据通常用十进制和十六进制展示，方便根据通信原有代码研究数据，体现出此数据当下正常与反常的状态。即时数据每秒钟更新1次，应手动更新定值数据，而定值数据的展示值相较于具体值增加了100倍。第三，原码视图展示通道视图内选定路径的原有通信代码。第四，消息视图展示全部路径、系统中的数据以及问题信息。第五，状态条展示通道视图内选定路径的指标和通信信息，共被划分成7格。第1格展示使用者登录情况，第2格展示路径指标，第3格展示路径的运转和停止情况，第4格和第5格展示路径已经传送和已经接收的数据频率，第6格展示路径已接收的错误频率，第7格展示路径在正常状态下通信的总时长[5]。网络监测示意如图3所示。

图3 网络监测示意图

5 智能控制器设计

5.1 机房远程控制的处理模式

工程要求短时间内改造完毕，压力非常大，且每个生产经营公司均会在智能改造层面缩减成本和资金投入，导致大部分机房均未配置电源系统。大多数机房共用同一网管中心，远程检测机房，工作效率比智能控制系统低得多。本次改造和更新远程设施传达的控制指令，但是其余远程机房中的设施并未具备任何控制性能，如控制电源设施、空调以及监控防盗设施等，技术人员面临全新的考验。

5.2 控制器硬件部分

利用智能开关实现通信控制器与空调机的有效衔接，全面设计电源系统，利用RS485总线通信，将通信控制器配置在机房网点和远程连接网点上。利用通信控制器进行计算机通信协议/网际协议（Computer Communication Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）与RS485的协议转网，硬件内集成控制智能开关的指令。

6 供电监控系统及运维管理平台构建

采用基于分布式总线通信协议的运行方式，实现智能设备故障与智能电源控制功能的有效关联。采用分布式网络协议监测电能质量，通过配电柜断电及加电状态实时关联运维管理平台。运维管理平台采用面向运维人员的综合运营服务，依托数据采集与监视控制系统（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA），实现基于分布式总线的配电设备故障监测和实时跟踪功能。通过为运维人员提供操作方便的管理平台，根据用户的业务需求，在线查询配网设备实时状态。

7 智能电源控制的实现方案

本文设计一种基于电源状态监测和智能电源控制的电能回收系统，从电能回收环节出发，利用电源智能控制技术，将电能回收的所有环节纳入智能电源控制范围，形成一套完整的电能控制系统。系统主要包括远程开关电源、电能回收设备电源状态监测以及智能电源控制功能。监测到电源故障时提前断开电源，结合网络通信协议，确保与电力系统设备之间的通信畅通。该系统可用于电力设备的在线监测，必要时可自动关闭电源。

第一，当设备监测到异常电源后会自动停机，提前回收电量。远程开关电源实现远程供电，控制设备的加电和掉电，通过网络通信协议与设备连接。加电时设备自动断电，并在30 s内进行处理。掉电时设备自动进入睡眠模式，不产生任何电力损失。在充电控制时，智能电源能根据当前状态进行优化，使得放电结束后不会再次掉电或产生电力损失。通过设定关闭时间，可远程关闭开关电源。

第二，电能回收设备出现电源故障时，系统会提前断电，并启动相关程序，监测电容器和开关等设备电流，发现异常及时报警。在设备上安装检测开关电源，快速准确地发现异常并报警。系统通过监测电容器和开关电流大小来判断是否需要重新开启电源。当检测到异常时，电容器被切断，通信功能通过电容器回路分配断开后的电流，后续根据电容器型号和容量来判断是否需要重新启用。

第三，智能电源控制与远程开关电源配合，在线自动开启/关闭远程开关电源。监测远程开关电源内的电量、温度、电量指示灯以及其他相关信息，将开关数量、电压、电流以及功率因数转换为相应的电能质量指标数据，判断用户是否欠费。如果欠费，智能电源控制程序自动停止供电、加电或者掉电。如果不欠费，智能电源控制程序连接远程开关电源与用电端的通信模块，并自动开启/关闭远程开关电源。

第四，智能发电设备在没有工作或发生异常但没有被完全关机时可以向电网传输电量，在设备因欠费等问题无法继续使用时，及时切换到供电模式，保证电力设备的正常运行。根据不同电力供应模式的特点，智能发电设备能够在不同模式下切换，使电力设备正常运行，提高了电能回收领域的自动化水平。数字化电能回收系统的设计和实现过程，为电力领域提供了一种新的解决方案。

第五，利用该系统完成用户电价计算并生成电费账单，通过智能电源控制实现用户设备的自动加电和掉电，根据运营商需求和电价计算得出运营商电费账单。对于电网用户而言，基于电源状态的电能回收环节可以降低成本，解决储能装置运行中电源不稳定的问题。对于电网供电企业而言，它可以解决该领域中用电需求小和投资回报周期长的问题，根据用户用电情况实时动态调整供电负荷和电力供应规模，实现电费收取和电费账单生成等多方面功能。