通信電源一體化及關(guān)鍵技術(shù)分析

摘要：通信電源一體化是將傳統(tǒng)通信電源設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)集成為一個整體，并通過智能化的通信電源管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)電源的監(jiān)控、維護(hù)、管理和配置。隨著信息化技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)通信電源設(shè)備逐步向智能化、一體化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。通信電源一體化的實(shí)施可以節(jié)省機(jī)房空間，降低建設(shè)成本，提高維護(hù)效率和信息系統(tǒng)的可靠性，是今后通信行業(yè)發(fā)展的必然趨勢?；诖?，本文分析和探討了通信電源一體化建設(shè)中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：通信電源；一體化；關(guān)鍵技術(shù)

一、一體化建設(shè)的意義

（一）降低建設(shè)成本

傳統(tǒng)的多個獨(dú)立電源設(shè)備通常安裝在機(jī)房內(nèi)，需要占用機(jī)房內(nèi)的大量空間，加之這些設(shè)備需要經(jīng)過長期的運(yùn)行，不僅設(shè)備內(nèi)部存在很多灰塵和雜物，還容易因環(huán)境溫度和濕度的影響而出現(xiàn)故障。由于這些設(shè)備采用獨(dú)立設(shè)計、安裝、調(diào)試，所以在運(yùn)行過程中會經(jīng)常發(fā)生一些故障，例如通信電源設(shè)備的電源開關(guān)、整流器、蓄電池等出現(xiàn)問題。這些故障不僅會影響通信電源設(shè)備的正常運(yùn)行，還會對其供電質(zhì)量產(chǎn)生影響。為了保證供電質(zhì)量和可靠性，維護(hù)人員必須對這些設(shè)備進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，不僅增加了機(jī)房建設(shè)的成本，還增加了維護(hù)人員的工作量。此外，由于這些設(shè)備采用了獨(dú)立設(shè)計、安裝和調(diào)試，因此維護(hù)工作非常繁瑣。

通信電源一體化建設(shè)通過整合不同類型、不同型號的設(shè)備，將傳統(tǒng)多個分散的獨(dú)立電源設(shè)備整合成一個完整、統(tǒng)一、集成化的系統(tǒng)，并采用集中監(jiān)控和集中管理模式，對整個機(jī)房內(nèi)所有設(shè)備和環(huán)境進(jìn)行統(tǒng)一地管理和監(jiān)控。這種方式可以有效降低機(jī)房建設(shè)所需空間以及設(shè)備采購、安裝和維護(hù)等成本，并提高通信電源系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量[1]。

（二）提高供電質(zhì)量和可靠性

在通信電源一體化建設(shè)中，一體化設(shè)備在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中起到了支撐作用，其主要功能包括：控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備和通信設(shè)備。

首先，采用一體化電源建設(shè)方式可以提高通信電源設(shè)備的供電質(zhì)量和可靠性，實(shí)現(xiàn)對所有電源設(shè)備的集中管理和控制，從而確保整個電源系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定

可靠。

其次，在通信電源一體化建設(shè)中，監(jiān)控系統(tǒng)可以采集和顯示通信電源設(shè)備的各項參數(shù)信息，并對所有的通信電源設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控和管理，實(shí)時監(jiān)控整個通信電源系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，有效避免由于某一環(huán)節(jié)故障而導(dǎo)致整個供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題。

（三）提高工作效率

通信電源一體化建設(shè)采用了智能化的管理系統(tǒng)，在管理系統(tǒng)中可以設(shè)置監(jiān)控模塊和告警模塊，實(shí)現(xiàn)對電源設(shè)備的集中控制、監(jiān)控和管理。通過智能化的軟件編程技術(shù)，該系統(tǒng)可以調(diào)整和控制各種參數(shù)，使得系統(tǒng)的配置更加靈活和方便，從而降低通信電源建設(shè)所需空間以及設(shè)備采購、安裝和維護(hù)等成本。同時，采用智能化的管理系統(tǒng)還可以提高通信電源系統(tǒng)的運(yùn)行效率，有效降低故障發(fā)生率和維護(hù)成本。

（四）提升管理水平

在通信電源一體化建設(shè)中，通過對監(jiān)控系統(tǒng)和通信電源設(shè)備進(jìn)行一體化設(shè)計，企業(yè)可以實(shí)時監(jiān)控整個系統(tǒng)的運(yùn)行情況，確保維護(hù)人員在發(fā)生異常時能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理故障。例如，在對某一通信電源系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)時，如果維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)的輸出電壓和電流發(fā)生異常變化，就可以將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)中，并在第一時間掌握電源系統(tǒng)的運(yùn)行情況，從而大幅提高管理效率和管理水平。

此外，通信電源一體化建設(shè)可以對各個子系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和統(tǒng)一調(diào)度。在安排工作時，企業(yè)可以根據(jù)不同設(shè)備的實(shí)際情況和相應(yīng)的運(yùn)行要求來制定相應(yīng)的工作計劃并安排工作人員，從而避免因工作人員出現(xiàn)重復(fù)勞動而造成的人力資源浪費(fèi)。這種建設(shè)方式可以節(jié)約機(jī)房建設(shè)所需空間和成本，并提高工作效率[2]。

二、通信電源一體化發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國通信電源一體化建設(shè)發(fā)展迅猛，已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展期。2008年，中國電信、中國移動和中國聯(lián)通三大運(yùn)營商都推出了通信電源一體化產(chǎn)品，將傳統(tǒng)的UPS、蓄電池、配電柜等電源設(shè)備集成到一個設(shè)備內(nèi)，通過智能管理系統(tǒng)對其進(jìn)行集中監(jiān)控和管理，在一定程度上提高了設(shè)備的可靠性。但是，由于通信電源一體化產(chǎn)品仍然屬于新生事物，目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，并且相關(guān)技術(shù)發(fā)展緩慢，因此其推廣應(yīng)用仍然面臨較大困難。

首先，通信電源一體化產(chǎn)品的研發(fā)難度較大。目前，通信電源一體化產(chǎn)品大多采用集成方案，需要在模塊化的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級、優(yōu)化、擴(kuò)展。

其次，通信電源一體化產(chǎn)品的可靠性有待進(jìn)一步提高。由于通信電源一體化產(chǎn)品集成度較高，在其生產(chǎn)過程中需要考慮到各種潛在風(fēng)險和問題，如器件的穩(wěn)定性和可靠性、安全防護(hù)、電磁兼容等。

最后，通信電源一體化產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些技術(shù)難題有待解決，例如如何提高模塊的可靠性、如何降低UPS的輸入功率和輸入頻率、如何提高電池管理系統(tǒng)的運(yùn)行效率、如何實(shí)現(xiàn)智能化電源管理系統(tǒng)等。

（一）通信電源一體化產(chǎn)品的可靠性有待進(jìn)一步提高

通信電源一體化產(chǎn)品是將UPS、蓄電池、配電柜等電源設(shè)備集成到一個設(shè)備內(nèi)，其結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，并且可靠性要求更高。通信電源一體化產(chǎn)品的主要元器件（如MOSFET、開關(guān)管、二極管、電容等）多數(shù)為進(jìn)口產(chǎn)品，而國產(chǎn)元器件在性能和質(zhì)量方面與進(jìn)口元器件還有一定差距，因此通信電源一體化產(chǎn)品的可靠性有待進(jìn)一步提高。

通信電源一體化產(chǎn)品的可靠性除了受元器件質(zhì)量影響之外，還與生產(chǎn)工藝和環(huán)境等因素有關(guān)。雖然通信電源一體化產(chǎn)品的主要元器件均為進(jìn)口產(chǎn)品，但國產(chǎn)元器件也存在一定問題，如大功率開關(guān)管等關(guān)鍵元器件仍有使用國外廠家生產(chǎn)的現(xiàn)象。因此，為了確保通信電源一體化產(chǎn)品能夠可靠運(yùn)行，在設(shè)計和生產(chǎn)過程中，研究人員需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)[3]。

（二）通信電源一體化產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化有待加強(qiáng)

通信電源一體化產(chǎn)品主要包括兩類：一是集成化UPS，二是模塊化UPS。其中，集成化UPS是將整流模塊、蓄電池模塊、配電模塊、監(jiān)控模塊等集成到一個設(shè)備內(nèi)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，但這種一體化產(chǎn)品主要采用的是集成方案。而模塊化UPS是將整流模塊、蓄電池模塊、配電模塊等按一定的標(biāo)準(zhǔn)組合起來，實(shí)現(xiàn)一個設(shè)備內(nèi)的電源系統(tǒng)由多個獨(dú)立的模塊組成，每一個獨(dú)立的模塊均可單獨(dú)更換或重新配置。

通信電源一體化產(chǎn)品在設(shè)計時應(yīng)該注重優(yōu)化和改進(jìn)產(chǎn)品性能，即實(shí)現(xiàn)從單一設(shè)備向一體化產(chǎn)品轉(zhuǎn)變、由單一電源系統(tǒng)向一體化系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。目前，三大運(yùn)營商都在大力推進(jìn)通信電源一體化建設(shè)，但是在實(shí)際應(yīng)用中，通信電源一體化產(chǎn)品仍存在一些問題。

（三）智能化管理系統(tǒng)的發(fā)展還需進(jìn)一步完善

通信電源智能化管理系統(tǒng)的功能主要包括：

1.數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲和傳輸；數(shù)據(jù)的實(shí)時顯示、報表生成和查詢等；

2.在通信電源設(shè)備出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)能夠自動識別故障設(shè)備，并發(fā)出報警信號；

3.對通信電源設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和管理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)，確保通信電源設(shè)備的安全可靠運(yùn)行；

4.通過多種方式，實(shí)現(xiàn)對電池的均衡管理、對蓄電池進(jìn)行在線監(jiān)測和容量管理等功能。

目前，國內(nèi)通信電源智能化管理系統(tǒng)的發(fā)展還比較滯后，其主要原因是通信電源智能化管理系統(tǒng)在設(shè)計過程中還存在很多不足之處。例如，系統(tǒng)的功能還不夠完善，在實(shí)際應(yīng)用中僅能實(shí)現(xiàn)一些基本功能，如數(shù)據(jù)采集、報表生成等；缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范通信電源智能化管理系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)；檢測電池管理系統(tǒng)的手段有限，不能很好地實(shí)現(xiàn)電池管理系統(tǒng)與智能化管理系統(tǒng)之間的相互協(xié)調(diào)。此外，通信電源智能化管理系統(tǒng)還缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，部分廠家開發(fā)的智能化管理系統(tǒng)僅能滿足自身的需求，沒有考慮到其他廠家、設(shè)備和用戶的需求[4]。

隨著信息技術(shù)在通信電源領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，通信電源智能化管理系統(tǒng)必將得到快速發(fā)展。因此，研究通信電源智能化管理系統(tǒng)應(yīng)從以下幾個方面著手：

1.提高對數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)的認(rèn)識；

2.加強(qiáng)對智能控制技術(shù)的研究；

3.加強(qiáng)對電池檢測技術(shù)和監(jiān)測方法的研究；

4.加強(qiáng)對電池均衡技術(shù)和容量監(jiān)測技術(shù)等方面的研究。

三、通信電源關(guān)鍵技術(shù)分析

（一）UPS設(shè)備

在通信電源一體化建設(shè)中，研發(fā)人員需要充分考慮UPS設(shè)備的可靠性和性能，根據(jù)不同的應(yīng)用場景選擇不同的UPS設(shè)備，以滿足不同應(yīng)用場景下的需求。為了提高可靠性和性能，研發(fā)人員可以選擇模塊化UPS設(shè)備。該設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計，將所有的UPS設(shè)備集中在一起，從而提高電源系統(tǒng)的整體可靠性。

此外，在通信電源一體化建設(shè)中，研發(fā)人員還需要選擇具有高可靠性、高性能和高可用性的UPS設(shè)備。在性能方面，研發(fā)人員需要選擇具備高效、穩(wěn)定和可靠等特性的UPS設(shè)備；在可靠性方面，研發(fā)人員需要選擇具有容錯、冗余和自動切換等特性的UPS設(shè)備。

（二）閥控式鉛酸蓄電池

閥控式鉛酸蓄電池具有體積小、質(zhì)量輕、性能穩(wěn)定、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，是UPS系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的后備電源。閥控式鉛酸蓄電池一般采用鉛酸蓄電池生產(chǎn)企業(yè)提供的專用鉛酸蓄電池作為后備電源，其額定容量和電池電壓一般在2～10V之間。在通信電源一體化建設(shè)中，研發(fā)人員需要根據(jù)通信電源系統(tǒng)的不同使用場景和需求，選擇合適規(guī)格的閥控式鉛酸蓄電池，并進(jìn)行相應(yīng)管理和維護(hù)工作。對于通信電源系統(tǒng)中的備用電池，研發(fā)人員通常采用閥控式密封鉛酸蓄電池。因此，在通信電源一體化建設(shè)中，研發(fā)人員需要綜合考慮電池成本以及管理和維護(hù)成本等因素，合理選擇閥控式密封鉛酸蓄電池。

（三）直流電源模塊的保護(hù)技術(shù)

通信電源模塊通常是通過兩路電源分別輸出220V的交流電，為了保障設(shè)備的安全和穩(wěn)定運(yùn)行，該模塊需要在直流輸出端設(shè)置交流旁路開關(guān)。當(dāng)交流旁路開關(guān)斷開時，交流輸出端的交流電不會流入直流，直流輸出端仍然可以提供負(fù)載所需要的電能；當(dāng)交流旁路開關(guān)閉合時，直流輸出端就會有充足的電能供給負(fù)載使用[5]。

當(dāng)直流電源模塊發(fā)生故障時，負(fù)載電路中的無功功率將會大幅增加，使得浪涌電壓或沖擊電流增大，嚴(yán)重影響負(fù)載的正常工作。為了解決這一問題，直流電源模塊應(yīng)具備過壓保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)等功能。

（四）通信電源監(jiān)控技術(shù)

在通信電源一體化建設(shè)中，企業(yè)需要通過智能化的監(jiān)控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對通信電源的監(jiān)控、維護(hù)和管理。為了提高監(jiān)控系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，研發(fā)人員需要選擇高可靠性、高穩(wěn)定性和高可用性的通信電源設(shè)備，并制定科學(xué)合理的監(jiān)控策略。

四、通信電源一體化及關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展前景

通信電源一體化的核心技術(shù)是高頻開關(guān)電源技術(shù)和高頻開關(guān)電源數(shù)字化技術(shù)。隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，高頻開關(guān)電源性得到了極大地提高，并且在通信電源領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。在通信電源一體化建設(shè)中，采用高頻開關(guān)電源具有很多優(yōu)勢，例如提高系統(tǒng)的功率密度和轉(zhuǎn)換效率、降低系統(tǒng)成本等。此外，通信電源一體化建設(shè)中采用高頻開關(guān)電源還可以減少蓄電池容量的投入，從而降低建設(shè)成本[6]。

隨著通信電源一體化建設(shè)的不斷推進(jìn)，通信電源一體化關(guān)鍵技術(shù)也將得到進(jìn)一步完善和發(fā)展。高頻開關(guān)電源技術(shù)將會更加成熟，并且將在通信電源設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用；高頻開關(guān)電池技術(shù)將會進(jìn)一步提高，并逐步實(shí)現(xiàn)與智能化監(jiān)控系統(tǒng)相融合；通信電源數(shù)字化技術(shù)將會更加成熟，通信供電容量更大、效率更高、安全性更強(qiáng)。

五、結(jié)束語

總之，通信電源一體化在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中具有巨大的潛力和市場前景。通過不斷研究和創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)以及解決實(shí)際應(yīng)用中的問題，通信電源一體化將更好地服務(wù)于通信行業(yè)，提升我國通信技術(shù)水平。在未來，通信電源一體化將繼續(xù)成為通信領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)，為推動我國通信事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

作者單位：劉斌 山西信息規(guī)劃設(shè)計院有限公司

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