通信電源維護(hù)與管理研究

叢常地

（山東省信宇通信工程監(jiān)理有限公司，山東 濟(jì)南 250021）

0 引 言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國通信技術(shù)發(fā)展有了長足的進(jìn)步，各個(gè)行業(yè)使用通信設(shè)備的數(shù)量和種類越來越多，通信設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。通信設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行離不開通信電源的輔助，因此通信電源是整個(gè)通信設(shè)備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和組成部分。如果在通信設(shè)備運(yùn)行過程中通信電源出現(xiàn)問題，就會(huì)對(duì)通信設(shè)備的運(yùn)行造成嚴(yán)重的影響，不僅會(huì)影響通信企業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而且會(huì)對(duì)正常的工業(yè)生產(chǎn)和生活造成影響?，F(xiàn)代社會(huì)對(duì)于通信的要求越來越高，因此必須加大對(duì)于通信電源的維護(hù)與管理力度，充分認(rèn)識(shí)到通信電源在運(yùn)行過程中存在的問題并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，以保障通信電源安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 通信電源概述

1.1 常見的通信電源組成

作為通信工程的核心元件，通信電源起到了非常重要的作用。因此，一定要注重對(duì)通信電源的維護(hù)與管理，維護(hù)之前要充分了解通信電源系統(tǒng)的構(gòu)成。通常，一個(gè)完整的通信電源系統(tǒng)包括直流通信電源設(shè)備、交流市電接入設(shè)備、不間斷交流電源UPS設(shè)備、交流配電屏和蓄電池等，如圖1所示。

圖1 通信電源系統(tǒng)組成

1.2 通信電源系統(tǒng)的運(yùn)行要求

通信電源在通信設(shè)備運(yùn)行中起到了關(guān)鍵的作用，因此，為了保障通信設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，要求通信電源系統(tǒng)必須滿足以下要求。

1.2.1 通信電源的可靠性

通電電源供電必須可靠，才能確保通信通暢。在通信系統(tǒng)中，通信電源所起的作用就是對(duì)各種通信設(shè)備進(jìn)行供電，讓設(shè)備能正常運(yùn)行。因此，通信系統(tǒng)中如果單純只是某個(gè)設(shè)備出了問題，不會(huì)影響其他通信設(shè)備的運(yùn)行，而如果通信電源出現(xiàn)問題，就會(huì)影響整個(gè)通信系統(tǒng)的運(yùn)行，導(dǎo)致通信中斷、通信系統(tǒng)停止工作。因此，電源故障必須得到及時(shí)處理[1]。

1.2.2 通信電源的穩(wěn)定性

通信電源對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定供電，才能確保通信設(shè)備正常運(yùn)行。各種通信設(shè)備對(duì)于運(yùn)行電壓有明確的要求，如果設(shè)備運(yùn)行電壓超過規(guī)定的電壓，就會(huì)影響設(shè)備的穩(wěn)定性。尤其是設(shè)備運(yùn)行中電壓過高，不但會(huì)損害通信設(shè)備，而且會(huì)造成安全事故。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在很多通信設(shè)備都由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，這對(duì)通信設(shè)備的電壓提出了更高的要求。

1.2.3 通信電源的集成化和小型化

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，通信設(shè)備的體積越來越小，占用的空間也在不斷減少，因此通信電源也應(yīng)向集成化和小型化方向發(fā)展，從而適應(yīng)通信設(shè)備的發(fā)展趨勢[2]。

1.2.4 通信電源的高頻率

社會(huì)的進(jìn)步使得通信設(shè)備的數(shù)量和種類不斷增加，導(dǎo)致通信電源的荷載越來越大，通信設(shè)備的電力消耗越來越多。因此，為了節(jié)約能耗，減少通信行業(yè)的成本損失，要求通信電源必須具有高頻率的特點(diǎn)。通信電源的開關(guān)總效率不能低于90%，這樣能減少通信設(shè)備自身的損害，從而解決通信設(shè)備增容和節(jié)能之間的矛盾。

2 通信電源維護(hù)和管理需注意的問題

首先，在通信電源使用過程中，必須根據(jù)通信電源承載的服務(wù)對(duì)象相關(guān)的使用要求和荷載功率，對(duì)通信電源的負(fù)載進(jìn)行合理配置。如果通信電源滿載運(yùn)行或者超載運(yùn)行，會(huì)使電源設(shè)備的使用負(fù)載過高，進(jìn)而使通信設(shè)備的使用出現(xiàn)問題，導(dǎo)致通信信號(hào)中斷。通常情況下，通信電源的輸出負(fù)載應(yīng)控制在60%～70%，在這個(gè)范圍內(nèi)的通信電源使用最為穩(wěn)定，可靠性最高，達(dá)不到或者超出這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)造成通信設(shè)備工作不穩(wěn)定。

其次，要注意通信電源的充放電，避免過度充電或者過度放電的現(xiàn)象發(fā)生。雖然設(shè)計(jì)通信電源時(shí)一般都可以耐受較大電流的沖擊，但是在實(shí)際使用過程中還是要避免這種情況的發(fā)生，否則通信電源的極板易因?yàn)榇箅娏鞫斐膳蛎涀冃?，?dǎo)致電源極板中的活性物質(zhì)產(chǎn)生脫落現(xiàn)象，極大地縮短了通信電源的使用壽命。在通信電源的使用過程中，要避免出現(xiàn)過充和過放的情況。通信電源的充電循環(huán)是有次數(shù)限制的，超過一定次數(shù)，電源的電量衰減程度會(huì)很高。電源的放電深，度越深使用壽命越短。通常情況下，通信電源在檢修或者容量實(shí)驗(yàn)中電量保持在40%左右即可[3]。

最后，重視對(duì)通信電源容量的檢測和維護(hù)。通信電源使用鉛酸材質(zhì)較多，其容量和電解液的比重呈正相關(guān)關(guān)系。通過對(duì)通信電源的電解質(zhì)進(jìn)行測量，可以了解電池的存儲(chǔ)能量情況。而通信電源使用的閥控式密封蓄電池屬于貧液電池，很難準(zhǔn)確測量出電解液的比重。因此，對(duì)于判斷閥空式密封蓄電池的使用損耗及其質(zhì)量，還沒有較好的解決辦法。在通信電源維護(hù)與管理過程中，不能僅僅局限在對(duì)電源的均充或者浮充上，也不能只把管理重點(diǎn)放在溫度補(bǔ)償?shù)确矫妫菓?yīng)從更深層次的領(lǐng)域包括電源的充放電曲線、電源容量的測試和恢復(fù)等方面進(jìn)行管理，確保通信電源使用安全。

3 通信電源維護(hù)與管理對(duì)策

3.1 監(jiān)控通信電源使用環(huán)境

通信電源的使用環(huán)境溫度對(duì)電源的使用壽命具有重要的影響。如果環(huán)境溫度過高，會(huì)明顯影響使用壽命。電源周圍溫度過高，會(huì)使通信電源電池的極板腐蝕變快，同時(shí)會(huì)消耗更多的水量，縮短電源的使用壽命。一般通信電源的使用環(huán)境溫度在25 ℃左右為宜。如果通信電源長期運(yùn)行而沒有采取有效的降溫措施，將會(huì)影響電源的使用壽命。經(jīng)研究，如果通信電源運(yùn)行溫度提高10 ℃，使用壽命會(huì)降低1/2左右，因此在通信電源維護(hù)和管理中必須做好電源溫度的監(jiān)測。對(duì)通信電源進(jìn)行監(jiān)測的系統(tǒng)原理如圖2所示。

圖2 通信電源監(jiān)測系統(tǒng)原理圖

通信電源監(jiān)測系統(tǒng)主要包括電壓濕度采集、溫度采集、89S51單片機(jī)、顯示電路、鍵盤控制、通信模塊和RS485總線。利用該系統(tǒng)可以同時(shí)監(jiān)測6組以上的通信電源溫度，1路能對(duì)機(jī)房的溫度和濕度進(jìn)行測量，2路能對(duì)直流電壓和交流電壓進(jìn)行測量，數(shù)據(jù)的傳輸速度超過200 m[4]。

以電源監(jiān)測采用的單片機(jī)89S51為例，這種單片機(jī)成本相對(duì)較低，同時(shí)功能有所改進(jìn)，具備ISP在線編程的功能，工作頻率最高可以達(dá)到33 MHz，因此運(yùn)算速度很快，具備UART串行通道、雙數(shù)據(jù)顯示器等功能，而且具有很強(qiáng)的向下兼容性。通信電源溫度的采集選擇DS18B20。采用這種設(shè)備只需要一根端口線就能實(shí)現(xiàn)雙通信功能，不用借助其他元器件。內(nèi)部的寄生電源讓通信系統(tǒng)用來供電，或者采用VDD進(jìn)行供電。設(shè)備的工作電壓為4.0～5.5 V，溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)的工作電流為1.5 mA，待機(jī)電流很小，僅為1 μA，功耗僅為5 mW，對(duì)通信電源的測量溫度為-55～125 ℃，工作中溫度測量的誤差不到0.5 ℃，因此可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)通信電源的溫度測量和管理。一根總線可以掛多個(gè)溫度傳感器，具備多點(diǎn)測溫的能力，同時(shí)具備負(fù)壓的特性。利用DS18B20與89S51單片機(jī)相連接可以使用VCC直接供電，末端采用1個(gè)4.7 kΩ的上拉電阻，利用DQ直接連接到89S51單片機(jī)的P1.0接口上，連接圖如圖3所示。

圖3 DS18B20與89S51單片機(jī)連接圖

3.2 閥控式通信電源維護(hù)管理的方式

通常，通信設(shè)備使用的電源應(yīng)在干燥通風(fēng)的環(huán)境中使用，有利于電源散熱，同時(shí)可以避免不必要的安全事故。當(dāng)通信電源周圍的環(huán)境溫度為0～25 ℃時(shí)，環(huán)境溫度每下降1 ℃，放電的容量會(huì)下降1%左右，因此通信電源通常最適宜的工作溫度在25 ℃左右。在使用過程中要采用具有良好性能的自動(dòng)穩(wěn)壓限流充電設(shè)備。如果通信電源的負(fù)載變化范圍比較正常，則充電設(shè)備必須達(dá)到±2%的穩(wěn)壓精度。對(duì)于新安裝的閥控式通信電源，初次使用要進(jìn)行安全的充放電處理，使用一段時(shí)間后，每隔2年做一次電源的核對(duì)性放電實(shí)驗(yàn)。運(yùn)行6年以上的閥控式蓄電池，每年做一次核對(duì)性放電實(shí)驗(yàn)。如果經(jīng)過3次核對(duì)性放電實(shí)驗(yàn)，蓄電池容量還不能達(dá)到其額定電量的80%，那么可以重新更換閥控式蓄電池。使用閥控式蓄電池時(shí)，應(yīng)對(duì)每只單體電池的電壓及內(nèi)阻數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確測量，同時(shí)將這些資料作為原始數(shù)據(jù)進(jìn)行保管，閥控式蓄電池每隔運(yùn)行半年后，需要單獨(dú)提取一次數(shù)據(jù)并與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)處理。

3.3 高頻開關(guān)電源的維護(hù)

在通信電源維護(hù)與管理的過程中，對(duì)于高頻開關(guān)電源的維護(hù)也是一項(xiàng)重要的工作，如果在通信系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)了主干網(wǎng)失壓問題，要對(duì)高頻電源開關(guān)進(jìn)行檢查。除了開關(guān)以外，還要檢查整理模塊。如果發(fā)現(xiàn)整理模塊中電壓較小或者沒有電壓，就要徹底檢查連接線路是否正常，同時(shí)查看電源的電路板是否出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。經(jīng)過修復(fù)以后的通信電源使用不能掉以輕心，要繼續(xù)對(duì)通信電源進(jìn)行持續(xù)觀察，避免電源出現(xiàn)其他異常問題。一般通信系統(tǒng)失壓發(fā)生后，必須對(duì)相應(yīng)的控制插件進(jìn)行全面排查，同時(shí)做好相應(yīng)的加固管理工作，同一電源維修完畢后要及時(shí)觀察和處理關(guān)鍵插件。

3.4 通信電源系統(tǒng)的維護(hù)管理

通信設(shè)備都有一定的使用年限，一旦達(dá)到了使用年限，就有可能出現(xiàn)各種使用故障。但是，如果日常使用過程中注重對(duì)于通信設(shè)備的維護(hù)與管理，就能大大延長通信設(shè)備的使用壽命。例如，在通信電源正常使用過程中，對(duì)于主機(jī)的維護(hù)主要是防塵和保養(yǎng)等，要檢查通信電源電池兩端的電壓是否壓差過大，溫度是否過高，電池兩極是否發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，檢查連接條的壓降情況，查看通信電源外觀是否完好無損、是否存在變形或者泄漏液體的情況，安全閥周圍有沒有酸霧溢出。總之，對(duì)于通信電源的維護(hù)要認(rèn)真、細(xì)致、規(guī)范，確保通信設(shè)備能持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，從而延長設(shè)備的使用年限。在維護(hù)過程中，直流母線必須保持合格的電壓和放電量[5]。

4 結(jié) 論

通信安全關(guān)系到國家的發(fā)展和人民的切身利益，而通信電源作為通信設(shè)備重要的組成部分，是確保通信系統(tǒng)能安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。為了提升通信電源的安全可靠性，必須在日常工作中重視通信電源的維護(hù)與管理工作，尤其是要加強(qiáng)通信電源系統(tǒng)關(guān)鍵部件的防護(hù)，更好地保障通信設(shè)備安全運(yùn)行。