通信電源監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢的探討

徐帥男

（中國移動設計院陜西分公司，陜西 西安710077）

1 通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀

通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象包括各級配電設備、發(fā)電機組、不間斷電源、逆變器、整流設備、蓄電池組、空調(diào)設備、防雷器件以及環(huán)境等。其功能是對監(jiān)控對象進行實時監(jiān)視并記錄和處理相關數(shù)據(jù)，適時通知人員處理；按照上級監(jiān)控系統(tǒng)或網(wǎng)管中心的要求提供相應的數(shù)據(jù)和報表，從而實現(xiàn)通信局的少人或無人值守，以及電源、空調(diào)的集中監(jiān)控維護管理，提高供電系統(tǒng)的可靠性和通信設備的安全性。

根據(jù)通信電源集中維護統(tǒng)一管理的基本模式，現(xiàn)階段通信電源監(jiān)控系統(tǒng)在結構上是一個多級的分布式計算機監(jiān)控網(wǎng)絡。其中監(jiān)控模塊與監(jiān)控單元構成兩級分布式系統(tǒng)，通信接口方式有 RS－422、RS－485、RS－232等。區(qū)域監(jiān)控中心與監(jiān)控單元之間以及監(jiān)控中心和區(qū)域監(jiān)控中心之間通過通訊網(wǎng)絡連接，構成多級遠程分布式網(wǎng)絡。而目前監(jiān)控網(wǎng)絡從結構和信息交換方面分為兩種：一種是基于通信網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交換的監(jiān)控系統(tǒng)，另一種是基于計算機網(wǎng)絡平臺進行數(shù)據(jù)交換的監(jiān)控系統(tǒng)。后一種系統(tǒng)采用了計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)，在此基礎上完成監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、監(jiān)控管理等功能，應用比較普遍。

2 通信電源監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題

2．1 網(wǎng)絡結構的缺點

通信電源監(jiān)控系統(tǒng)采用多級分布式控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構，一般由監(jiān)控中心、區(qū)域監(jiān)控中心、監(jiān)控單元和監(jiān)控模塊構成。典型分布式控制系統(tǒng)（DCS）結構如圖1所示。從網(wǎng)絡結構上缺點有以下幾點。

（1）DCS的結構是多級主從關系，底層相互間進行信息傳遞必須經(jīng)過主機（一般對應于網(wǎng)管中心）。現(xiàn)場設備之間傳輸信息必須首先向上傳送，經(jīng)過地市級的網(wǎng)管中心進行處理，然后由網(wǎng)絡逐級下傳至終端。其必然的缺陷在于，主機負荷過重，效率低下，并且主機一旦發(fā)生故障，整個系統(tǒng)就會“癱瘓”。

（2）DCS是一種數(shù)字－模擬混合系統(tǒng)，工程與管理成本高，柔性差；此外，各制造商的DCS系統(tǒng)自成標準，通訊協(xié)議封閉，極大地制約了系統(tǒng)的集成與應用。開放性成為DCS發(fā)展的最大瓶頸。

圖1 典型DCS系統(tǒng)結構圖

2．2 通信電源監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題

通信電源監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展到今天，各廠商推出的系統(tǒng)逐步成熟，且各具特色。但目前仍存在以下問題。

（1）由于現(xiàn)今的許多監(jiān)控技術主要是引進工業(yè)計算機控制技術和變電站監(jiān)控技術，硬件和軟件并不完全適合于通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的特點。而通信電源系統(tǒng)有著自身的特點和要求，例如電源設備品種多、監(jiān)控對象檔次差別大、監(jiān)控內(nèi)容要求有差異等，所以導致現(xiàn)今的監(jiān)控系統(tǒng)對通信電源自身的特色和要求考慮不足。目前的監(jiān)控系統(tǒng)大多為分布式控制系統(tǒng)，它僅僅建立在計算機通信協(xié)議的基礎上，無法延伸到現(xiàn)場智能設備。而且多為模數(shù)混合系統(tǒng)，滿足不了數(shù)據(jù)通信對全數(shù)字化的要求。

（2）系統(tǒng)功能有待完善。主要不足表現(xiàn)在自定義報表功能、故障閉環(huán)處理功能、告警信息的精簡和處理、輔助分析能力以及和其他系統(tǒng)的交互能力等方面。

（3）涉及電源監(jiān)控系統(tǒng)的廠商很多，協(xié)議卻比較封閉，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，且技術支持和售后服務水平有待提高，并存在部分監(jiān)控系統(tǒng)集成商規(guī)模小，在技術力量和資金等方面投入少等問題。

（4）通信電源監(jiān)控系統(tǒng)不能有效使用和維護，系統(tǒng)可靠性低。通信電源監(jiān)控系統(tǒng)維護和管理需要專門的技術人員來完成，同時相關人員對監(jiān)控系統(tǒng)本身的使用維護重視程度不夠，使監(jiān)控系統(tǒng)不能發(fā)揮應有作用，造成投資浪費。

2．3 通信電源監(jiān)控系統(tǒng)需要提高的方面

現(xiàn)階段通信電源監(jiān)控系統(tǒng)需要提高的方面如下。

（1）實時性。實時性包括兩個方面，一是系統(tǒng)對監(jiān)控對象運行狀態(tài)的響應速度，一是操作人員發(fā)出控制指令時，監(jiān)控設備的操作被執(zhí)行的速度。用于監(jiān)控單元的計算機必須具有較強的實時性，在順序執(zhí)行各種采集、控制操作時速度要快、反應時間要盡可能短，同時對不同優(yōu)先級的操作應具有高度的綜合判斷能力。

（2）可靠性。監(jiān)控系統(tǒng)作為設備監(jiān)控單元，直接對生產(chǎn)設備的運轉情況進行監(jiān)督控制，本身必須具有極高的可靠性。高可靠性指標要求從開始設計系統(tǒng)起，就需要考慮硬件結構的合理性、器件的生產(chǎn)工藝和提前老化等問題，努力提高平均無故障時間。

（3）可擴充性和可維護性。隨著通信電源產(chǎn)品的更新?lián)Q代，每套監(jiān)控系統(tǒng)所監(jiān)控設備的規(guī)模、制式都可能變化，這就要求監(jiān)控系統(tǒng)能夠適應不同制式的設備，其容量也應便于擴充。同時，設計時應盡量采用模塊化結構，且單元部件的一致性要好，軟硬件應具備必要的自檢功能，從而保障平均故障修復時間盡可能短，且修復后運行狀態(tài)和精度不受影響。

（4）開放性。開放性即系統(tǒng)與系統(tǒng)之間互連的能力。這主要表現(xiàn)在以下幾個方面：首先，作為通信系統(tǒng)的供電設備，應具有納入電信網(wǎng)管系統(tǒng)的能力；其次，各種監(jiān)控系統(tǒng)之間應具有互連的能力；同時，應能兼容多種智能電源設備的通信協(xié)議。

（5）操作界面的友好性和智能化。操作人員是監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，設備的維護、故障的排除都是由操作人員完成的，因此監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面必須簡單易學、便于操作，各種顯示簡單明了。

3 通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

基于上面通信監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀及問題的分析，通信電源監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢如下。

（1）監(jiān)控系統(tǒng)結構將發(fā)生變化。底層監(jiān)控系統(tǒng)將由分布式控制系統(tǒng)（DCS）向現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）發(fā)展，上層管理中心將進一步與企業(yè)的管理系統(tǒng)相融合。典型FCS結構圖如圖2所示。

圖2 典型FCS結構圖

現(xiàn)場總線可為眾多的可尋址現(xiàn)場設備實現(xiàn)多點連接，支持底層的現(xiàn)場智能設備與高層的系統(tǒng)通過公用傳輸介質(zhì)交換信息?，F(xiàn)場總線具有開放性、互操作性、系統(tǒng)結構的高度分散性、靈活的網(wǎng)絡拓撲結構、現(xiàn)場設備的高度智能化、對環(huán)境的高度適應性等諸多突出特點，且高性價比。同時，隨著現(xiàn)場總線技術的發(fā)展，更多的儀器儀表將具備現(xiàn)場總線接口，這將極大地方便電源監(jiān)控系統(tǒng)的擴展。因此，未來的通信電源監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場端的監(jiān)控應定位于現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。

同時上層管理中心將進一步拓展，監(jiān)控系統(tǒng)甚至網(wǎng)管系統(tǒng)將作為一個子系統(tǒng)與企業(yè)的信息化管理系統(tǒng)進一步融合，實現(xiàn)多系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享與處理。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算技術的發(fā)展，可以想象未來所有的系統(tǒng)和資源融合的趨勢將進一步增強。這反過來也將提高通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和可用性。

（2）功能進一步完善，監(jiān)控系統(tǒng)將進一步向高智能化發(fā)展。

隨著計算機技術、人工智能技術的快速發(fā)展和電源裝備水平的不斷提高，如前所述的自定義報表功能、故障閉環(huán)處理功能、告警信息的精簡和處理、輔助分析能力以及和其他系統(tǒng)交互的能力等將在監(jiān)控系統(tǒng)中一步步實現(xiàn)，通信電源監(jiān)控系統(tǒng)將走向智能化。

監(jiān)控系統(tǒng)的智能化主要表現(xiàn)為：提供供電系統(tǒng)優(yōu)化運行建議；故障預檢、預報準確率的提高；自動調(diào)節(jié)電源、空調(diào)設備的運行狀況，優(yōu)化能源供應、節(jié)約運行成本；對設備、人員的完善管理功能等。這些高智能的性能對發(fā)展監(jiān)控技術，提高供電質(zhì)量，實現(xiàn)電源設備的少人值守、無人值守有著重要的意義。因此利用專家系統(tǒng)、模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡等智能分析和控制方法，模擬和代替人的思維器官進行智能分析和控制是通信電源監(jiān)控系統(tǒng)未來發(fā)展的方向。

同時隨著通信電源監(jiān)控系統(tǒng)與企業(yè)信息化系統(tǒng)（如綜合資管系統(tǒng)、財務系統(tǒng)、人力資源管理系統(tǒng)、工程管理系統(tǒng)等）的融合，將會衍生更多的功能，比如電量分析、電源容量預警、電源系統(tǒng)隱患分析、工程建設與評估等，這些功能將為企業(yè)在提高效益、降低成本等方面提供極大的推動力。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)的協(xié)議將向規(guī)范化和統(tǒng)一化的方向發(fā)展。

通信電源監(jiān)控系統(tǒng)所監(jiān)控的設備繁多，如交直流配電屏、柴油機組、整流設備、蓄電池組等，同時還包括空調(diào)、環(huán)境溫濕度等。這些產(chǎn)品大多來自于不同的生產(chǎn)廠家，產(chǎn)品的性能和結構也不盡相同。要將這些迥異的產(chǎn)品互連起來，就必須耗費大量的人力物力來處理通信協(xié)議，從而增加了額外的投資。因此必須建立統(tǒng)一的規(guī)范，使不同廠家的通信電源及空調(diào)設備都遵循同樣的通信協(xié)議。

4 結束語

網(wǎng)絡技術、通信技術、電力電子技術、計算機及控制技術的快速發(fā)展，為通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的進一步發(fā)展和完善提供了條件。新技術、新工藝及高質(zhì)量的器件在生產(chǎn)制造中的廣泛應用，為監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性及自動化程度的提高奠定了堅實的物質(zhì)基礎。通信電源監(jiān)控系統(tǒng)作為通信網(wǎng)運行維護的重要支撐手段，將發(fā)揮越來越重要的作用。可以相信，未來通信電源監(jiān)控系統(tǒng)應具有功能全面、可實現(xiàn)智能監(jiān)控、實時性好、可靠性高、安全性好、通用性強、伸縮性大、系統(tǒng)分散控制、開放性好、易于擴展等特點。

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