通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)精細(xì)化管理的應(yīng)用探討

徐帥男

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司陜西分公司，陜西 西安 710076）

0 引 言

通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)是一個(gè)多入多出、多層級(jí)的分配輸出系統(tǒng)。其存在層級(jí)多、設(shè)備多、設(shè)備邏輯關(guān)系復(fù)雜、系統(tǒng)類型多的特點(diǎn)。常見的管理系統(tǒng)，如綜資系統(tǒng)重資產(chǎn)管理，動(dòng)環(huán)系統(tǒng)重采集和告警，數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理（Data Center Infrastructure Management，DCIM）主要應(yīng)用于新建的大型數(shù)據(jù)中心。而傳統(tǒng)的通信生產(chǎn)樓面臨通信設(shè)備更新?lián)Q代頻繁，單機(jī)柜用電容量增長(zhǎng)快、供配電擴(kuò)容受限多、供配電資源管理困難等難題，用電和供電的矛盾加劇，使得通信網(wǎng)絡(luò)安全面臨巨大的挑戰(zhàn)。如何高質(zhì)量、高效率的管理通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)，保障通信生產(chǎn)設(shè)備安全運(yùn)行成為管理的難題。

1 通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)概述

通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)，通常指為各種用電設(shè)備及建筑負(fù)荷提供電能的發(fā)電設(shè)備、配電設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備、電能轉(zhuǎn)換設(shè)備等通過導(dǎo)體連接建立供電關(guān)系的設(shè)備及材料總稱，具體為從市電引入至設(shè)備列柜或與用電設(shè)備直接相連的配電箱（柜）的供電系統(tǒng)。其按層級(jí)主要由外市電引入、高低壓變配電系統(tǒng)、備用電源系統(tǒng)（發(fā)電系統(tǒng)）、直流供電系統(tǒng)、UPS供電系統(tǒng)、機(jī)房配電設(shè)備等組成。典型的通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)如圖1所示。

從圖1可看出通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：

圖1 典型的通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)

（1）入口少，出口多，系統(tǒng)整體呈喇叭型。入口為供電，出口為用電。入口有市電、發(fā)電機(jī)組，出口主要有通信設(shè)備、空調(diào)設(shè)備等。

（2）容量傳遞。供電容量從上往下逐級(jí)分配，用電容量從下往上逐級(jí)匯總。

（3）設(shè)備類型眾多，設(shè)備內(nèi)部分配與端子連接差異大。設(shè)備涵蓋電能轉(zhuǎn)換設(shè)備、發(fā)電設(shè)備、配電設(shè)備、測(cè)量設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備、補(bǔ)償和濾波設(shè)備等，設(shè)備內(nèi)部存在單入單出、單入多出，多入多出等多種類型。

（4）設(shè)備之間有明顯的的層級(jí)，連接關(guān)系和邏輯關(guān)系復(fù)雜[1]。

2 通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)管理現(xiàn)狀

通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)管理相關(guān)的平臺(tái)有綜資、動(dòng)環(huán)及DCIM等，其主要特點(diǎn)如下。

（1）綜資。綜資系統(tǒng)支持對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行資產(chǎn)管理，主要為資產(chǎn)的錄入、統(tǒng)計(jì)、盤點(diǎn)等，其重點(diǎn)在資產(chǎn)管理，錄入的設(shè)備孤立存在，無法實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的關(guān)系管理。

（2）動(dòng)環(huán)。動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力設(shè)備和機(jī)房環(huán)境進(jìn)行采集并上報(bào)，主要集中于實(shí)時(shí)的功率、電流、能耗、溫濕度以及設(shè)備告警信息，其對(duì)供配電設(shè)備的管理主要以單個(gè)設(shè)備為主，系統(tǒng)性不足。

（3）DCIM。DCIM系統(tǒng)設(shè)計(jì)將資產(chǎn)、設(shè)備、能耗、制冷、供電、門禁等多個(gè)系統(tǒng)合而為一，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有設(shè)施的統(tǒng)一管理。相對(duì)于運(yùn)營(yíng)商動(dòng)環(huán)和綜資的縱向管理要求，DCIM希望打通原有各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)壁壘，更側(cè)重于橫向信息互通，所以常見于新建的大型數(shù)據(jù)中心，在通信生產(chǎn)樓應(yīng)用較少[2]。

綜上，綜資重點(diǎn)在資產(chǎn)管理，動(dòng)環(huán)重采集和告警，DCIM于側(cè)重多系統(tǒng)統(tǒng)一管理，主要應(yīng)用于大型數(shù)據(jù)中心。通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)管理缺乏有效的管理工具，很多運(yùn)維人員只能借助Word、Excel等通用軟件進(jìn)行管理，精細(xì)化管理不足，資源管理困難，管理效率低。

3 通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)管理的目標(biāo)和要求

基于通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)的特點(diǎn)，結(jié)合管理現(xiàn)狀，本文提出通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)精細(xì)化管理的目標(biāo)和要求如下。

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)互通?；ネ聪到y(tǒng)與系統(tǒng)、系統(tǒng)與設(shè)備之間互連的能力。通信生產(chǎn)樓供配電設(shè)備及采集設(shè)備廠家眾多，很多供配電設(shè)備的采集功能已經(jīng)具備，但因?yàn)楦鲝S家之間協(xié)議不一致，數(shù)據(jù)互通存在障礙，導(dǎo)致很多數(shù)據(jù)無法有效利用[3]。而各個(gè)管理系統(tǒng)之間也因?yàn)楦鞣N原因，如編號(hào)規(guī)則不一致、管理機(jī)制不同等原因?qū)е碌讓拥幕A(chǔ)數(shù)據(jù)互通困難。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，萬物互聯(lián)已經(jīng)成為趨勢(shì)?？梢灶A(yù)測(cè)，當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)管理融合，當(dāng)設(shè)備與系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)可以互通，數(shù)據(jù)的價(jià)值和使用效率將得到極大的提升。所以，數(shù)據(jù)互通符合未來供配電系統(tǒng)的發(fā)展要求。

（2）系統(tǒng)化和精細(xì)化管理結(jié)合。通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)非常復(fù)雜，而且系統(tǒng)性很強(qiáng)。所以系統(tǒng)管理必須從整個(gè)供電系統(tǒng)的角度進(jìn)行分析、解構(gòu)，建立整個(gè)系統(tǒng)-層級(jí)系統(tǒng)的管理框架。同時(shí)系統(tǒng)是由設(shè)備組成的，而設(shè)備之間的連接又是通過端子，系統(tǒng)管理需要從整個(gè)系統(tǒng)-層級(jí)系統(tǒng)-設(shè)備-端子逐步分解細(xì)化，管理各個(gè)實(shí)體單元和各單元之間的關(guān)系，滿足不同顆粒度精細(xì)化的管理要求，實(shí)現(xiàn)管理清晰有效。精細(xì)化是系統(tǒng)化管理實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，系統(tǒng)化是精細(xì)化管理的必然。所以系統(tǒng)化和精細(xì)化管理相結(jié)合是通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)有效管理的要求[4]。

（3）全生命周期管理。通信生產(chǎn)樓供配電設(shè)備和用電設(shè)備從設(shè)計(jì)、入網(wǎng)加電、擴(kuò)容、割接到下電退網(wǎng)，不同的環(huán)節(jié)存在不同的資源占用和釋放，如何實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的全流程的閉合管理，實(shí)現(xiàn)資源的有效分配和調(diào)度，對(duì)供配電系統(tǒng)提出了全生命周期管理的要求。通信生產(chǎn)樓全生命周期管理示意圖如圖2所示。

圖2 通信生產(chǎn)樓全生命周期管理示意圖

（4）管控區(qū)分?？刂茖?duì)實(shí)時(shí)性要求較高，而管理則對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要求較高。通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)管理在實(shí)際使用中控制場(chǎng)景較少，而管理功能較多，所以對(duì)于控制采用專用系統(tǒng)，而管理采用通用系統(tǒng)。通用系統(tǒng)僅采集專用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，但不對(duì)專用系統(tǒng)發(fā)送控制指令。通用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、處理、數(shù)據(jù)對(duì)外輸出、數(shù)據(jù)復(fù)用等等。

（5）管理與工程、運(yùn)營(yíng)信息融合。通信生產(chǎn)樓供電系統(tǒng)在管理中需要用到規(guī)劃、設(shè)計(jì)的信息，而現(xiàn)有的規(guī)劃和設(shè)計(jì)大多是以文檔、圖紙的形式輸出，如何將文檔和圖紙中的重要信息進(jìn)行提取、存儲(chǔ)、處理，讓這些信息在后續(xù)的工程實(shí)施和運(yùn)營(yíng)中可以有效利用，同時(shí)供配電系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各種負(fù)載信息，也可以為后續(xù)擴(kuò)容提供依據(jù)。

（6）智能化管理。通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)復(fù)雜、管理難度大、管理效率低以及如何有效利用運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)增值，這些問題一直是供配電系統(tǒng)管理的重要研究方向。隨著人工智能和大數(shù)據(jù)的發(fā)展，深度學(xué)習(xí)、智能巡檢、專家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)手段的快速應(yīng)用，讓人們看到了徹底解決這些問題的希望。智能化管理將逐步成為通信生產(chǎn)樓供配電管理的必然要求。

4 通信生產(chǎn)樓供配電管理系統(tǒng)的功能探討

綜上，通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)的精細(xì)化管理核心是容量，基礎(chǔ)是設(shè)備信息、連接及邏輯關(guān)系信息，其重點(diǎn)在容量管理，基礎(chǔ)是系統(tǒng)內(nèi)的各種資源管理（設(shè)備、材料、空間等），典型的通信生產(chǎn)樓供配電管理系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能。

（1）資源管理。系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)內(nèi)所有資源管理，包括設(shè)備（物理信息、連接及邏輯關(guān)系信息、運(yùn)行信息）、材料（電纜、母線槽）、端子、空間等，可從多個(gè)維度（如三維、系統(tǒng)、表格）展示資源，實(shí)現(xiàn)資源增加、修改、刪除、查詢等基礎(chǔ)功能，使管理沒有死角，讓所有資源都可查、可用。

（2）容量管理。系統(tǒng)應(yīng)在資源管理的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)容量核算、容量預(yù)占用、智能分析及預(yù)警，可從供配電系統(tǒng)（整個(gè)供配電系統(tǒng)和各層級(jí)系統(tǒng)）的角度通過預(yù)置容量預(yù)警指標(biāo)和規(guī)則庫(kù)，實(shí)現(xiàn)供電容量的統(tǒng)一管理和預(yù)警。

（3）用電管理。系統(tǒng)應(yīng)內(nèi)置用電管理規(guī)范、要求、專家知識(shí)庫(kù)，可在線分析、診斷，輔助管理人員快速定位故障，評(píng)估故障影響范圍，實(shí)現(xiàn)分級(jí)上下電。同時(shí)從用電管控的角度，支持用電設(shè)備端子級(jí)的加電、掉電、擴(kuò)容、割接等管理功能，可管控計(jì)劃、工程實(shí)施、交維等所有流程的用電，實(shí)現(xiàn)“入網(wǎng)就管理，退網(wǎng)有留痕”的全生命周期管理。

（4）增值功能。通信生產(chǎn)樓供配電管理系統(tǒng)除了可實(shí)現(xiàn)資源管理、容量管理和用電管理外，也可通過積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析，在供配電系統(tǒng)評(píng)估、能耗管理、用電與供電匹配、用電預(yù)測(cè)與規(guī)劃，甚至指導(dǎo)工程建設(shè)等方面發(fā)揮作用[5]。

通信生產(chǎn)樓供配電管理系統(tǒng)功能如圖3所示。

圖3 通信生產(chǎn)樓供配電管理系統(tǒng)功能

5 通信生產(chǎn)樓供配電管理系統(tǒng)的架構(gòu)

5.1 通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)管理模型

通信生產(chǎn)樓供配電管理系統(tǒng)應(yīng)先建立系統(tǒng)管理模型。模型主要分為以下幾個(gè)方面。

（1）設(shè)備模型。對(duì)設(shè)備進(jìn)行抽象，提取共性，建立相同類的設(shè)備模型。通過設(shè)備模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備基本信息的管理。

（2）層級(jí)模型。對(duì)整個(gè)供配電系統(tǒng)的層級(jí)根據(jù)用途和關(guān)系進(jìn)行分類，建立層級(jí)模型。

（3）關(guān)系模型。在設(shè)備模型和層級(jí)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)備的輸入輸出關(guān)系及邏輯關(guān)系，建立所有單元之間的關(guān)系模型。

（4）需求模型。根據(jù)用電需求和供電需求，結(jié)合關(guān)系模型，將需求進(jìn)行歸納、分類，建立通用需求模型。

（5）數(shù)據(jù)傳遞模型。建立設(shè)備與設(shè)備之間用電信息、關(guān)系信息的傳遞規(guī)則模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與層級(jí)系統(tǒng)、需求與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳遞。

5.2 通信生產(chǎn)樓供配電管理系統(tǒng)架構(gòu)

通信生產(chǎn)樓供配電管理系統(tǒng)可分為采集層、模型層、功能層和展示層，如圖4所示。

圖4 通信生產(chǎn)樓供配電管理系統(tǒng)架構(gòu)

（1）采集層。該層主要采集設(shè)備的運(yùn)行信息和設(shè)備的資產(chǎn)信息，如電壓、電流、功率、耗電量、設(shè)備安裝日期、報(bào)廢年限等信息。若通信生產(chǎn)樓已有動(dòng)環(huán)和綜資系統(tǒng)，該層可與現(xiàn)有的動(dòng)環(huán)系統(tǒng)和綜資系統(tǒng)建立接口，直接獲取相關(guān)信息即可。

（2）模型層。該層為管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)層，其將外部數(shù)據(jù)和內(nèi)部數(shù)據(jù)加工、抽象、提取建立模型進(jìn)行存儲(chǔ)。

（3）功能層。該層為管理系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)層，應(yīng)在管理模型的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)資源管理、容量管理和用電管理以及其他增值功能。供配電管理系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的所有功能均包含在該層。

（4）終端展示。管理系統(tǒng)應(yīng)能在PC、手機(jī)、監(jiān)控大屏等終端上展示數(shù)據(jù)，便于用戶在不同場(chǎng)景下使用。

6 結(jié) 論

通信生產(chǎn)樓供配電系統(tǒng)復(fù)雜，而現(xiàn)有管理工具少，精細(xì)化管理不足，管理效率低。本文提出構(gòu)建供配電精細(xì)化管理系統(tǒng)，應(yīng)從管理模型入手，以資源管理為基礎(chǔ)，以容量管理為核心，實(shí)現(xiàn)用電管理和其他管理功能。構(gòu)建通信生產(chǎn)樓供配電管理系統(tǒng)，對(duì)于提升管理水平，促進(jìn)項(xiàng)目實(shí)施、進(jìn)而保障數(shù)據(jù)安全具有重要意義。