基于智能化的備發(fā)電監(jiān)控平臺研究

張環(huán)宇

（中國鐵塔股份有限公司，北京 100000）

0 引 言

針對交通紅綠燈、醫(yī)療機構(gòu)、銀行營業(yè)廳等網(wǎng)點在市電檢修、異常天氣等復(fù)雜因素造成市電停電時會影響其正常工作生產(chǎn)的問題，中國鐵塔股份有限公司采用了一種不間斷電源（Uninterruptible Power System，UPS）+電池組+動環(huán)監(jiān)控單元（Field Supervision Unit，F(xiàn)SU）的模式，向用電客戶提供一種綜合備電、動環(huán)監(jiān)控、智能監(jiān)控等一體化服務(wù)解決方案，實現(xiàn)不間斷用電保障[1-3]。以監(jiān)控平臺為載體，研究當UPS和鉛酸電池組等備電設(shè)備發(fā)生告警故障時，監(jiān)控平臺如何使用智能化的方式解決問題，保障客戶24 h不間斷供電需求。

1 智能化監(jiān)控平臺設(shè)計

1.1 監(jiān)控平臺架構(gòu)

監(jiān)控平臺的架構(gòu)設(shè)計分為設(shè)備接入層、核心層、存儲層以及應(yīng)用層，如圖1所示。

圖1 監(jiān)控平臺架構(gòu)設(shè)計

在設(shè)備接入層，備發(fā)電設(shè)備（如FSU、UPS、鉛酸電池組及鋰電池組等）通過消息隊列遙測傳輸（Message Queuing Telemetry Transport，MQTT）協(xié)議、傳輸控制協(xié)議（Transmission Control Protocol，TCP）接入監(jiān)控平臺。

核心層是監(jiān)控平臺的核心部分，包括接口服務(wù)器、業(yè)務(wù)告警機、注冊中心等。接口服務(wù)器負責上傳性能數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)至平臺，而業(yè)務(wù)告警機負責冗余告警的壓縮、告警的生成、告警的入庫處理等[4]。注冊中心負責存儲設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址等信息，用戶可以從注冊中心查詢服務(wù)提供者的地址，并通過該地址調(diào)用服務(wù)提供者的接口服務(wù)，達到負載均衡高可用性的目標。

存儲層是持久化層，業(yè)務(wù)的核心數(shù)據(jù)保存在Oracle數(shù)據(jù)庫中，歷史性能、歷史日志、實時性能數(shù)據(jù)保存在Kafka、MongoDB中[5]。

應(yīng)用層主要提供Web服務(wù)和備發(fā)電業(yè)務(wù)平臺的服務(wù)開放，提供直觀化的監(jiān)控展示。

1.2 監(jiān)控平臺功能模塊

智能化監(jiān)控模塊主要分為數(shù)據(jù)采集模塊、告警處理模塊、工單派發(fā)模塊、短信推送模塊。

數(shù)據(jù)采集模塊主要接收設(shè)備主動上報的性能數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)并傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺，同時監(jiān)控平臺可以主動下發(fā)指令來獲取設(shè)備的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與設(shè)備數(shù)據(jù)的實時雙向交互。

告警處理模塊主要自動接收設(shè)備的告警信息并上報，從設(shè)備維度進行告警數(shù)量的壓縮，生成告警數(shù)據(jù)信息和告警工單。

工單派發(fā)模塊主要根據(jù)維護區(qū)域?qū)⒐巫詣诱{(diào)度至對應(yīng)區(qū)域的運維人員，實現(xiàn)快速響應(yīng)、快速排障。與此同時，模塊支持運行維護工作的全過程管控，提供派單、接單、回單的全閉環(huán)流程。

短信推送模塊主要基于規(guī)則配置，監(jiān)控平臺無縫銜接短信網(wǎng)關(guān)，可以自動觸發(fā)告警短信傳輸至客戶側(cè)、維護人員側(cè)，支持短信推送時間、接收手機號等信息的個性化配置。

2 智能化監(jiān)控平臺的流程及實現(xiàn)

通過Web端與移動端App的數(shù)據(jù)匹配結(jié)合，為客戶提供發(fā)電服務(wù)提醒及設(shè)備告警的流程化處理等一系列智能化服務(wù)。

2.1 發(fā)電服務(wù)提醒

針對市面上客戶無法對備電點位備電續(xù)航時長進行掌控的問題，平臺通過短信推送為客戶提供智能化的發(fā)電服務(wù)提醒功能。當市電停電、電池組開始備電后，監(jiān)控平臺會根據(jù)電池組容量、負載功率、負載電壓以及實際放電電流等數(shù)據(jù)計算該點位的預(yù)計備電時長，并給客戶推送短信，提醒客戶是否需要發(fā)電服務(wù)，并提供相關(guān)發(fā)電維護人員的姓名及電話號碼。當備電時長不滿足客戶供電需求時，客戶可以選擇發(fā)電服務(wù)，發(fā)電維護人員會匹配油機或鋰電池包趕往供電現(xiàn)場進行發(fā)電操作，為生產(chǎn)網(wǎng)點提供電力保障。智能化發(fā)電流程如圖2所示。

圖2 智能化發(fā)電流程

2.2 告警處理流程

在備電設(shè)備的使用過程中，設(shè)備會因使用時長、外部環(huán)境、接入側(cè)配電等問題產(chǎn)生交流輸入中斷、溫度過高、電壓過壓以及電壓欠壓等信號量告警，客戶對這些設(shè)備告警的產(chǎn)生原因及如何處理并不專業(yè)，需要借助鐵塔側(cè)的相關(guān)維護經(jīng)驗進行處理。監(jiān)控平臺提供了一種智能化的告警處理流程，實現(xiàn)了對設(shè)備告警的閉環(huán)處理。

當UPS、FSU、鋰電池組存在異常問題時，會上傳相關(guān)告警信號量到監(jiān)控平臺，例如FSU離線告警、交流輸入中斷告警、交流輸入停電告警以及總壓過壓保護等，監(jiān)控平臺會對相關(guān)告警進行解析。對于緊急告警，根據(jù)中國鐵塔集團的區(qū)域維護手段，將對應(yīng)的告警工單派發(fā)給區(qū)域的維護人員。維護人員通過移動端App接單，到達現(xiàn)場進行故障處理。當維護人員處理完成設(shè)備故障后，通過移動端App填報回單信息，完成對應(yīng)告警工單的歸檔。智能化告警處理流程如圖3所示。

圖3 智能化告警處理流程

2.3 智能化監(jiān)控流程實現(xiàn)

以中國鐵塔10棟演示大廳為例，當客戶使用監(jiān)控平臺Web端和移動端App后，進行發(fā)電服務(wù)提醒和告警處理的全流程貫通。監(jiān)控設(shè)備類型展示如圖4所示。

圖4 監(jiān)控設(shè)備類型展示

在發(fā)生停電告警或停電告警恢復(fù)時，會發(fā)送相關(guān)短信推送。具體收到的短信截圖如圖5所示。通過短信配置告警接單人，填寫維護人員手機號。

圖5 告警短信推送

首先，當設(shè)備產(chǎn)生告警時，監(jiān)控平臺會自動生成相關(guān)告警信息，交流輸入中斷告警如圖6所示。

圖6 監(jiān)控Web端告警展示

此時，相關(guān)告警自動同步至移動端App中，如圖7所示。

圖7 移動App端告警展示

其次，根據(jù)告警類型自動生成工單，并派發(fā)工單任務(wù)至一線維護人員的移動端App處。告警工單信息展示如圖8所示。

圖8 告警工單信息展示

再次，維護人員通過移動端App接單。移動端App接單界面如圖9所示。

圖9 移動端App接單界面

最后，當維護人員處理完故障后，通過移動端App進行回單操作，填報回單信息并完成工單歸檔。移動端App回單界面如圖10所示。至此，故障處理流程結(jié)束，實現(xiàn)全過程閉環(huán)管理。

圖10 移動端App回單界面

3 結(jié) 論

以客戶使用電池組設(shè)備進行備發(fā)電為背景，探索一種智能化的發(fā)電服務(wù)提醒與告警閉環(huán)處理流程。采用監(jiān)控平臺Web端、監(jiān)控平臺移動端App相結(jié)合的手段進行設(shè)備告警信息的監(jiān)控，采用短信推送和工單推送的方法完成對故障的閉環(huán)處理。采用智能化的手段，將維護人員信息、故障告警信息、故障告警工單以及故障處理狀態(tài)進行匹配關(guān)聯(lián)，完成故障的智能化閉環(huán)處理，解決客戶使用過程中的設(shè)備維護問題。由于研究時間較短，本文只提供了短信推送的發(fā)電流程管理，對于平臺進行自主化發(fā)電功能并沒有實現(xiàn)，因此后續(xù)需要研究平臺觸發(fā)發(fā)電的判定條件，同時實現(xiàn)發(fā)電的自動化派單模式。針對不同的行業(yè)客戶，在設(shè)備使用過程中需要關(guān)注設(shè)備的使用情況、老化情況。