摘要：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。
关键词：智能电网；集中监控；电力通信机房
电力系统是由发电厂、变电所、输电网、配电网和用户的用电设备等组成，并由调度控制中心对全系统的运行进行统一的管理。电网监视和控制的计算机信息系统是为电网运行管理服务的特殊的信息系统，简称为电网监控系统。它是电力系统中一个功能比较专一的系统，同时也是一个不可缺少的现代化手段。
以计算机为中心的电力系统自动监视和控制系统的基本结构如图1所示，在电力系统的自动监视和控制系统中，信息收集系统的作用是确定系统的运行条件，提供每个控制功能所需要的信息输人，同时信息收集系统也将加强运行人员和系统间的联系，根据需要向信息人员提供电力系统的实时信息。
针对电力系统监控的特点和要求，本文研制的电网监控系统以嵌人式CPU板为核心，开发了多串口电路、模拟量输人与开关量输人/输出电路和友好的人机接口，配合功能丰富的软件，能实时地监测电力系统中各设备的运行工况，并能与电力系统监控后台或发电厂、变电站监控系统的通信，实现电力系统的集中监控和“遥测、遥控、遥信、遥调”。
1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。
2系统架构设计
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。
3系统功能设计
3.1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。
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3.2监控中心设计
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。
3.3监控单元设计
3.3.1集中式监控单元
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。
3.3.2分散式监控单元
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。
3.4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。
3.5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。
3.6迭代接收技术
迭代技术极大的提高接收系统的可靠性。迭代接收是指在接收端通过多次循环迭代使得接收机的检测和解码性能达到最佳。一般而言，前一次迭代的结果总是作为本次迭代的部分输入，而且迭代次数越多，接收机的解码性能越好，但系统复杂度也相应增加，因此在实际实现时要在性能和复杂度之间进行折衷。
4结论
综上所述，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。
参考文献：
[1]王利敏.浅谈通信电源监控系统的研究与实现[J].通信电源技术，2016，02：215-216.
[2]吴鸿斌.通信电源集中监控系统的设计与实现[J].通讯世界，2016，11：5-6.
[3]袁福科，辛涛.无线局域网在电力系统中的应用方案设计[J].现代电子技术，2005（12）.
论文作者:张莉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/27
标签：机房论文; 数据论文; 监控系统论文; 系统论文; 设备论文; 通信论文; 中心论文; 《电力设备》2017年第5期论文;