分析通信站環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

任海波 陜西省天然氣股份有限公司

1 通信站

現(xiàn)階段，通信基站的分布較為廣泛，很多大型基站監(jiān)控系統(tǒng)也很健全，監(jiān)控內(nèi)容包含了動(dòng)力設(shè)施、機(jī)房環(huán)境以及空調(diào)設(shè)施、工作環(huán)境等內(nèi)容。中小型通信基站的監(jiān)控與大型基站監(jiān)控對(duì)比分析可知，整體技術(shù)能力要低很多。只有少許小型基站自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備不健全，自動(dòng)處理情況存在異常，且沒有二十四小時(shí)全面監(jiān)管基站環(huán)境的變化量。

2 通信基站監(jiān)控系統(tǒng)的需求

結(jié)合基站監(jiān)控系統(tǒng)功能提出的需求可知，監(jiān)控系統(tǒng)包含了三部分有遠(yuǎn)程單元、監(jiān)控中心以及通信信道。遠(yuǎn)程終端單元（RTU）是指依據(jù)各項(xiàng)信息采集模塊獲取溫度、濕度等數(shù)據(jù)，全面控制動(dòng)力系統(tǒng)、監(jiān)控設(shè)備等設(shè)施。遠(yuǎn)程終端單元在處理接受的信息后，結(jié)合4G網(wǎng)絡(luò)模塊將信息傳遞給監(jiān)控中心，最終接受信息的監(jiān)控中心下達(dá)命令。

3 通信基站環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的選擇

通信網(wǎng)絡(luò)是監(jiān)控單元和監(jiān)控中心傳遞信息的平臺(tái)。現(xiàn)階段，通信方式包含了兩種，一種是有線，另一種是無線，此時(shí)就需要整合系統(tǒng)需求和通信基站的環(huán)境條件來選擇，下面以4G無線通信為例進(jìn)行分析。通用分組無線業(yè)務(wù)，也可以簡稱為4G，是指硬件加載到指定頻段，軟件支持標(biāo)準(zhǔn)的LTE協(xié)議，軟硬件高度集成模組化的一種產(chǎn)品的統(tǒng)稱。具有通信速度快、網(wǎng)絡(luò)頻譜寬、通信靈活等特點(diǎn)。硬件將射頻、基帶集成在一塊PCB小板上，完成無線接收、發(fā)射、基帶信號(hào)處理功能。軟件支持語音撥號(hào)、短信收發(fā)、撥號(hào)聯(lián)網(wǎng)等功能。

4G這一技術(shù)在應(yīng)用中主要具備下述幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：其一，有效性。對(duì)比分析GPRS與GSM，前者不會(huì)再有漫長的等待時(shí)間，在面對(duì)突發(fā)性信息或傳遞信息時(shí)，傳遞效率要高于后者，且傳遞速度越來越快。在現(xiàn)實(shí)生活中，這一傳遞技術(shù)主要是用在偏遠(yuǎn)區(qū)域中；其二，傳輸距離上講。4G模塊和GSM模塊可以說肩并肩在同一水平線上，在國內(nèi)所有有信號(hào)的地方都可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，但傳輸數(shù)據(jù)的大小卻不一樣。GSM模塊一包只能傳輸130個(gè)字節(jié)，而GPRS模塊一包可以傳輸1024個(gè)字節(jié)，瞬間完成1K的數(shù)據(jù)傳輸，如果有自動(dòng)分包協(xié)議，還可以傳輸更多數(shù)據(jù)。其三，應(yīng)用環(huán)境。從應(yīng)用環(huán)境上來說，GSM模塊適合數(shù)據(jù)量比較小而采集間隔較大的環(huán)境，比如電表數(shù)據(jù)采集。4G模塊適合的應(yīng)用環(huán)境是單次數(shù)據(jù)量較大并且是高頻率的數(shù)據(jù)采集環(huán)境下。中小型通信基站很多都是在戶外安裝的，選擇引用有線的傳遞方式，將會(huì)消耗大量資源，此時(shí)只有引用4G網(wǎng)絡(luò)作為傳遞載體才符合發(fā)展需求。

3.2 系統(tǒng)工作方式的選擇

基站環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)信息傳遞方式包含了以下幾種：其一，自報(bào)式。其不會(huì)受監(jiān)控中心的影響，設(shè)施在工作狀態(tài)下會(huì)結(jié)合規(guī)定的時(shí)間將信息傳遞給監(jiān)控中心，這種上報(bào)形式非常簡便，但是消耗的資源卻很大；其二，查詢式。其在監(jiān)控中心需要信息時(shí)，RTU將所需信息上傳到監(jiān)控中心，不會(huì)自主發(fā)送到監(jiān)控中心，但RTU在收集各項(xiàng)信息時(shí)，會(huì)消耗大量的功率；其三，混合式。與前兩種一起運(yùn)行，RTU在規(guī)定時(shí)間內(nèi)上傳信息，監(jiān)控中心也可以下達(dá)信息給RTU。這種形式具備上述兩種方案的優(yōu)勢(shì)，可以有效提升監(jiān)控管理的效率和質(zhì)量。

3.3 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

因?yàn)榄h(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)包含三部分，也就是監(jiān)控中心、網(wǎng)絡(luò)傳輸、基站遠(yuǎn)程監(jiān)控單元，因此在監(jiān)控中心分析數(shù)據(jù)庫連接階段可知，會(huì)消耗大量的資源，為了有效解決這一問題，本文依據(jù)XML文件取代數(shù)據(jù)庫。

在監(jiān)控中心，數(shù)據(jù)處理模塊正在解決獲取的信息，而后將與報(bào)警、設(shè)施運(yùn)行情況等內(nèi)容通過XML形式儲(chǔ)備起來。在儲(chǔ)存信息時(shí)，可以劃分多個(gè)文件夾，如系統(tǒng)日志、通知記錄以及歷史記錄等；數(shù)據(jù)文件的訪問也可以進(jìn)行查閱、刪除等操作。監(jiān)控中心在工作時(shí)，也會(huì)下達(dá)命令到RTU，促使遠(yuǎn)程單元可以在一個(gè)平穩(wěn)的環(huán)境中工作。在上傳的信息中存在警告內(nèi)容時(shí)，顯示屏上會(huì)展現(xiàn)相應(yīng)信息，并將涉及到的數(shù)據(jù)體現(xiàn)在窗口中；管理者可以在監(jiān)管中心明確遠(yuǎn)程單元的運(yùn)行數(shù)據(jù)，以此為RTU在遇到異常問題時(shí)提供依據(jù)，研究參數(shù)是否超出規(guī)定數(shù)值，并提出有效的決策。

在遠(yuǎn)程單元中，采集到的各項(xiàng)信息，可以依據(jù)RS485總線結(jié)構(gòu)將獲取的信息數(shù)據(jù)傳遞給RTU數(shù)據(jù)處理中心，處理中心在深層研究各項(xiàng)數(shù)據(jù)變化后，明確變化數(shù)值是否超出了規(guī)定范圍，若是超出要及時(shí)提出控制方案，并將異常數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心，確保監(jiān)控管理者可以第一時(shí)間了解變化特點(diǎn)。RTU也會(huì)獲取監(jiān)控中心上傳的信息，通過解析數(shù)據(jù)信息后再向多個(gè)數(shù)據(jù)采集設(shè)施下達(dá)命令，科學(xué)控制環(huán)境中的各項(xiàng)變化量。

4 結(jié)束語

綜上所述，傳統(tǒng)意義上的電力通信行業(yè)設(shè)施過于復(fù)雜、老套，且缺少人力資源，極容易增加工作人員的壓力，而且大部分通信設(shè)施存在缺陷，又受到環(huán)境因素的影響難以及時(shí)控制，這樣勢(shì)必會(huì)影響電網(wǎng)的安全性和高效性。由此可知，電力通信網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)是新時(shí)代發(fā)展的必然需求。上面通過研究通信站環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，不但可以為電力通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供依據(jù)，而且有助于工作者更深層次的了解通信站的需求。

[1]楊丹丹.通信機(jī)房動(dòng)力與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J].重慶大學(xué), 2015.

[2]張正江.電力通信機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].數(shù)字通信,2014, 41(1):49-51.