移動基站能耗監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

李 鳳 丹

(丹東華通測控有限公司, 遼寧 丹東 118009)

0 引 言

據(jù)統(tǒng)計截至目前,中國移動基站已達323萬座,4G基站達179萬座,其中建立偏遠基站6.2萬座,除了帶來良好的覆蓋性能外,還帶來巨大的功耗。2G單基站功耗可達80 GWh,TD-SCDMA功耗達到13 GWh,而WLAN網(wǎng)絡(luò)帶來2 GWh的功耗。如果考慮配套的空調(diào)、電源和傳輸?shù)仍O(shè)備,耗電量還將翻倍。這不僅給運營商帶來較大的運營成本,也給環(huán)境帶來污染。為提升通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能環(huán)保性能,建設(shè)綠色移動網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)與環(huán)境的和諧發(fā)展,已逐漸成為通信產(chǎn)業(yè)的共識。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

移動基站能耗監(jiān)控系統(tǒng)平臺采用“3+2分層分布式網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),具有良好的系統(tǒng)實時性、兼容性、可靠性。

3層設(shè)備包括管理層(監(jiān)控計算機、打印機等設(shè)備)、通信層(可編程數(shù)據(jù)采集器)、數(shù)據(jù)采集層(能耗監(jiān)測模塊)。2層網(wǎng)絡(luò)包括監(jiān)測模塊與數(shù)據(jù)采集器之間的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)采集器與監(jiān)控主站之間的無線或光纖。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖1所示。

2 功能概況

2.1 管理層功能

能耗監(jiān)控計算機采用高性能計算機,可實現(xiàn)通信基站、數(shù)據(jù)機房、空調(diào)系統(tǒng)、新風系統(tǒng)、熱管系統(tǒng)及電力配電室等的高、低壓電氣設(shè)備的遙信、遙控、遙脈功能,并且與上級系統(tǒng)通信,達到實現(xiàn)通信基站及變電所無人值守的設(shè)計要求。

選用PDM5000專業(yè)能耗管理系統(tǒng),可實現(xiàn)能耗趨勢、能耗分析、能耗告警、能耗監(jiān)管,對能耗數(shù)據(jù)進行分時段、分區(qū)域或分設(shè)備的統(tǒng)計、分析,可產(chǎn)生數(shù)據(jù)的各項橫向比較、同比、環(huán)比、歷史記錄分析等功能,特別是標桿基站能耗和用電分析,并支持各類報表、曲線、餅圖、柱狀圖的呈現(xiàn),對通信基站(機房)能效情況實現(xiàn)集中的“一站式”監(jiān)管。

2.1.1 能耗分析綜合

能耗系統(tǒng)集中顯示基站的綜合能效狀態(tài),可按年、月、日,統(tǒng)計,預(yù)設(shè)各個現(xiàn)場基站能耗電能,判定本月是否超標,并記錄超標數(shù)值及日期,為用戶使用提供友好人機界面。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖

能耗分析界面如圖2所示。

圖2 能耗分析界面

2.1.2 實時監(jiān)控

根據(jù)基站的類型,系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)分成幾大類,并能夠按照能量類型的劃分進行單項的統(tǒng)計、分析和評估。實時遙信單回路數(shù)據(jù)界面如圖3所示。

2.1.3 電能日報表

根據(jù)基站的類型,系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)分成多時段類別,并能夠按照開關(guān)號及線路名稱劃分進行單項的數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

電能日報表界面如圖4所示。

2.1.4 能耗統(tǒng)計

系統(tǒng)提供多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計方式,可按區(qū)域設(shè)計,進行能耗類型、基站類型統(tǒng)計。系統(tǒng)可提供日統(tǒng)計、周統(tǒng)計、月統(tǒng)計、年統(tǒng)計等多種時段數(shù)據(jù)統(tǒng)計方式。

圖3 實時遙信單回路數(shù)據(jù)界面

圖4 電能日報表界面

單回路實時曲線界面如圖5所示。

2.1.5 標桿能耗

要確定不同類型基站標桿能耗。當某基站能耗量超出該類型基站標桿能耗設(shè)定值時,管理系統(tǒng)通知維護人員查明能耗異常狀況,并及時維護維修。

圖5 單回路實時曲線界面

標桿能耗對比界面如圖6所示。

圖6 標桿能耗對比界面

2.1.6 報表管理

針對報表條件設(shè)置功能,支持多種形式報表,具備單項查詢和多項組合查詢功能,根據(jù)能耗統(tǒng)計分析的基本要求將報表分為4大類:統(tǒng)計匯總報表,對比分析報表,單位能耗分析表,效率分析表。

電能繳費參考界面如圖7所示。

圖7 電能繳費參考界面

2.1.7 能耗報警

能耗報警主要對基站能耗存在的故障進行預(yù)警,如設(shè)備運行效率過低、突發(fā)性的能耗突變、持續(xù)性的損耗現(xiàn)象等。

報警統(tǒng)計界面如圖8所示。

圖8 報警統(tǒng)計界面

2.2 通信層功能

通過CDMA網(wǎng)絡(luò),完成數(shù)據(jù)采集層和管理層之間的網(wǎng)絡(luò)連接,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集層和管理層之間通信數(shù)據(jù)的上送和下達。通信層的核心設(shè)備是數(shù)據(jù)采集模塊,可支持多種工作模式和雙數(shù)據(jù)中心備份及多數(shù)據(jù)中心(8個)接收數(shù)據(jù),最大發(fā)送中心達256個(智能防掉線),實現(xiàn)在線檢測、在線維持、掉線自動重撥,確保設(shè)備在線,具有穩(wěn)定可靠、功能強大、簡單易用等優(yōu)點。

2.3 數(shù)據(jù)采集層功能

核心設(shè)備是能耗監(jiān)測模塊,所有模塊通過RS-485通信口接入相應(yīng)的底層RS-485子網(wǎng),同時各模塊的功能不依賴于網(wǎng)絡(luò)而獨立實現(xiàn)對電氣設(shè)備的監(jiān)控,實時監(jiān)控通信基站(機房)內(nèi)所有用電系統(tǒng)中每臺用電設(shè)備的電能質(zhì)量、能耗情況、環(huán)境指標,并上傳至管理平臺,由能耗管理系統(tǒng)做出相關(guān)的指標分析和判斷,幫助管理人員準確掌握通信基站(機房)用電設(shè)備的實際情況,并與“合同能源管理”中的數(shù)據(jù)進行隨時比對。

通信層數(shù)據(jù)采集器不依賴于站控層監(jiān)控計算機系統(tǒng)獨立運行,具有通信數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)二次組態(tài)、總線轉(zhuǎn)換等功能,同時與多主站(包括雙網(wǎng))進行數(shù)據(jù)交換,如其他上級調(diào)度系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等,達到信息資源共享。能耗監(jiān)測模塊就地安裝在配電柜內(nèi),采用開合式互感器,基站不用停電即可完成安裝;通信介質(zhì)采用屏蔽雙絞線,各裝置、儀表相對獨立,完成保護、測量、控制、監(jiān)測、通信等功能,同時實時顯示電氣設(shè)備工作狀態(tài)、運行參數(shù)、故障信息和事件記錄。所有裝置和儀表通過RS-485通信口接入相應(yīng)的底層RS-485子網(wǎng),將有關(guān)信息輸送至通信層數(shù)據(jù)采集器,同時各裝置的功能不依賴于網(wǎng)絡(luò)而獨立實現(xiàn)對電氣設(shè)備的保護監(jiān)控。

3 結(jié) 語

通信基站(機房)能耗管理系統(tǒng)平臺通過能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測采集、基于能效的指標量化管理、分析和應(yīng)用三個體系的建設(shè),對通信基站、接入網(wǎng)點、模塊層、基站總能耗和分項能耗對比和分析,建立適合通信企業(yè)的各類能效評估指標和管理流程,為節(jié)能減排的建設(shè)和用電的精細化管理提供重要依據(jù)。

[1]翟衛(wèi)東,劉永新.動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)在通信電源運行維護中的作用[J].電信工程技術(shù)與標準化,2007,20(6):109-110.

[2]齊國富.淺談動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)在通信機房中的監(jiān)測與預(yù)警作用[J].信息系統(tǒng)工程,2011(10):85-86.

[3]MattbewS.Gast.802.11無線網(wǎng)絡(luò)權(quán)威指南[M].2版.南京:東南大學(xué)出版社,2012.