徐小杰 侯振義
1 引言
通信電源通常被稱為通信系統(tǒng)的心臟,其工作不正常,將會造成通信系統(tǒng)故障,甚至導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓。為了保證整個通信系統(tǒng)的暢通,通信電源監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運而生。通信電源監(jiān)控系統(tǒng)能對分布的通信電源設(shè)備和機房空調(diào)進行遙測、和遙控,能實時監(jiān)視和顯示其運行參數(shù),能自動監(jiān)測和處理系統(tǒng)內(nèi)各種設(shè)備故障。采用通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點是:
(1)提高了對通信電源設(shè)備的維護管理水平;
(2)提高了通信電源供電質(zhì)量,使供電系統(tǒng)具有更高的可靠性和經(jīng)濟性;
(3)充分發(fā)揮了計算機技術(shù)優(yōu)勢,使電源設(shè)備管理向自動化、智能化方向發(fā)展;
(4)實現(xiàn)了通信電源設(shè)備少人、無人值守和集中維護;
(5)提高了維護效率,降低了維護成本。
2 通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀
90年代初通信電源監(jiān)控研制在我國剛起步,經(jīng)過十多年努力,無論在技術(shù)上,還是在系統(tǒng)實施的規(guī)模上都有了很大的發(fā)展。郵電部已頒布了《通信電源和空調(diào)集中監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求》,并于1997年4月1日其施行。目前國內(nèi)外許多通信行業(yè)的廠商相繼推出了各種監(jiān)控系統(tǒng)。如深圳華為通信股份有限公司的PSMS動力設(shè)備及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)、香港豐聯(lián)企業(yè)有限公司的聯(lián)訊-2000通信電源和空間設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)、ERICSSON公司的Energy Master系統(tǒng)中的電源監(jiān)控子系統(tǒng)等等。
2.1 通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
根據(jù)通信電源集中維護、統(tǒng)一管理的基本模式,監(jiān)控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上是一個多級的分布式計算機監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),一般可分為三級,即監(jiān)控中心(Supervision Center,SC)、監(jiān)控站(Supervision Station,SS)、監(jiān)控單元(Supervision Unit,SS)。
其中監(jiān)控中心和監(jiān)控站中監(jiān)控主機為IBM-PC機,監(jiān)控單元通常由單片機構(gòu)成。監(jiān)控系統(tǒng)中的監(jiān)控中心和監(jiān)控站人員可以通過本地中心監(jiān)控主機,監(jiān)視其監(jiān)控范圍內(nèi)的所有被監(jiān)控對象的工作狀態(tài)、運行參數(shù)。同時監(jiān)控系統(tǒng)還提供生成規(guī)定的各種統(tǒng)計資料、圖表等功能。系統(tǒng)各組成部分的主要功能如下:
1. 監(jiān)控單元的功能
設(shè)備監(jiān)控單元直接與被控設(shè)備相連,主要完成以下功能:
(1)周期性地實時采集被監(jiān)控設(shè)備的運行參數(shù)與工作狀態(tài),并對其進行諸如存儲、顯示等方面的處理,并實時主動地向監(jiān)控站發(fā)送監(jiān)控對象的狀態(tài);
(2)隨時接收和執(zhí)行上一級計算機下達的對被控設(shè)備的控制命令;
(3)接收上一級下達的配置信息,刷新配置文件;
(4)具有一定的報表統(tǒng)計功能,并能定時或要求上傳給監(jiān)控站。2. 監(jiān)控站的功能
監(jiān)控站是監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵計算機。它向下與各設(shè)備監(jiān)控單元相連,通過串行通信接口接收各設(shè)備監(jiān)控單元傳送的數(shù)據(jù),進行處理后向上一級傳送。其主要功能有:
(1)實時監(jiān)視轄區(qū)內(nèi)各監(jiān)控單元的工作狀態(tài),同時與監(jiān)控中心通信,實時地向監(jiān)控中心轉(zhuǎn)發(fā)告警信息,并接收來自各監(jiān)控單元的故障信息;
(2)設(shè)置各監(jiān)控單元的參數(shù)如告警門限,告警等級等等;
(3)實時顯示監(jiān)控單元采集的各種監(jiān)測數(shù)據(jù)和告警信息;
(4)具有統(tǒng)計功能,能生成所需的各種統(tǒng)計報表及曲線,如告警統(tǒng)計報表、設(shè)備運行參數(shù)曲線等等。3. 監(jiān)控中心的功能
監(jiān)控中心是監(jiān)控系統(tǒng)中最高一級計算機。它除具有監(jiān)控站的功能以外,還應(yīng)具有實時監(jiān)視各監(jiān)控站的工作狀態(tài)并根據(jù)需要顯示或打印監(jiān)控站的數(shù)據(jù)和告警信息的功能。
2.2 通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的不足
通信電源監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展到目前,已呈現(xiàn)百花齊放、百家爭鳴的局面,各廠商推出的系統(tǒng)逐步成熟,且各具特色。但縱觀現(xiàn)有的一些監(jiān)控系統(tǒng),主要存在以下兩方面的問題:一是對通信電源自身的特色和要求考慮不足,加之現(xiàn)今的許多監(jiān)控技術(shù)主要是引進工業(yè)計算機控制技術(shù)和變電站監(jiān)控技術(shù),無論從硬件還是軟件上都是不完全適合于通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的特點。通信電源有著其自身的特點和要求,例如電源設(shè)備品種多、型號多,但數(shù)量并不多;監(jiān)控對象檔次差別大,有智能設(shè)備也有非智能設(shè)備;監(jiān)控內(nèi)容要求有別,“三遙”應(yīng)以遙測、遙信為主,遙控為輔,可以不設(shè)置遙調(diào)。二是系統(tǒng)功能有待進一步完善,主要是:自定義報表功能、故障閉環(huán)處理功能、告警信息的精簡和處理以及關(guān)于系統(tǒng)組態(tài)能力和輔助分析功能等方面。
3 通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的改進及發(fā)展趨勢
3.1 通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的改進
目前通信電源監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)從以下方面進一步提高系統(tǒng)性能:
(1)進一步提高實時性。實時性是衡量通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的一個重要的性能指標(biāo),它包括兩個方面,一個是系統(tǒng)對監(jiān)控對象的各種狀態(tài)的響應(yīng)速度,另一個是操作人員發(fā)出控制指令時,被監(jiān)控設(shè)備的操作被執(zhí)行的速度。用于監(jiān)控單元的計算機必須具有較強的實時性,在順序執(zhí)行各種采集、控制操作時速度要快,反應(yīng)時間要盡可能短,同時對不同優(yōu)先級的操作應(yīng)具有高度的綜合判優(yōu)能力。
(2)進一步提高可靠性。監(jiān)控系統(tǒng)作為設(shè)備監(jiān)控單元,直接對生產(chǎn)設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況進行監(jiān)督控制,本身必須具有極高的可靠性,否則輕者產(chǎn)生誤測、誤報、嚴(yán)重時就會造成直接的經(jīng)濟損失。高可靠性指標(biāo)要求從開始設(shè)計系統(tǒng)起,就充分考慮硬件結(jié)構(gòu)的合理性、器件的生產(chǎn)工藝和提前老化等問題,努力提高平均無故障時間(MTBF)。
(3)進一步提高可擴充性和可維護性。由于通信電源產(chǎn)品更新?lián)Q代快,因此每套監(jiān)控系統(tǒng)所監(jiān)控設(shè)備的規(guī)模、制式都是隨時變化的,這就要求監(jiān)控系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同制式的設(shè)備,其容量也應(yīng)便于擴充。同時設(shè)計時應(yīng)盡量采用模塊化結(jié)構(gòu),且單元部件的一致性要好,軟硬件應(yīng)具有必要的自檢功能,從而保證平均故障修復(fù)時間盡可能短,且修復(fù)后運行狀態(tài)和精度不受影響。
(4)進一步提高開發(fā)性。開發(fā)性即系統(tǒng)與系統(tǒng)直接互連的能力。這主要表現(xiàn)在以下幾個方面;其次,各種監(jiān)控系統(tǒng)之間應(yīng)具有互連的能力;同時,應(yīng)能兼容多種智能電源設(shè)備的通信協(xié)議。
(5)進一步提高操作界面的友好性。操作人員是監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分,設(shè)備的維護、故障的排除都是由操作人員完成的,因此監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面必須簡單易學(xué)、便于學(xué)、便于操作,各種顯示必須簡單明了。
3.2 通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
(1)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)向高智能化方向發(fā)展。目前監(jiān)控系統(tǒng)所具有的功能已基本能夠滿足維護的需要,但在數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析、專家?guī)斓雀咧悄芑矫娌]有得到很好的發(fā)展。這些高智能的性能對發(fā)展監(jiān)控技術(shù),提高供電質(zhì)量,實現(xiàn)電源設(shè)備的少人、無人值守有著重要的意義。因此利用專家系統(tǒng)、模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能分析和控制方法,模擬和代替人的思維器官進行智能分析和控制是通信電源監(jiān)控系統(tǒng)未來發(fā)展方向。
(2)監(jiān)控系統(tǒng)是協(xié)議應(yīng)向規(guī)范化和統(tǒng)一化的方向發(fā)展。通信電源監(jiān)控系統(tǒng)所監(jiān)控的設(shè)備繁多,如交直流配電屏、柴油機組、整流設(shè)備、蓄電池組,同時還包括空調(diào)、環(huán)境溫度、濕度等等。這些產(chǎn)品大多來自于不同的生產(chǎn)廠家,產(chǎn)品的性能和結(jié)構(gòu)也不盡相同。要將這些迥異的產(chǎn)品互連起來,就必須消耗大量的人力物力來處理通信協(xié)議,從而增加了額外的投資。因此必須建立統(tǒng)一的規(guī)范,使不同廠家的通信電源及空調(diào)設(shè)備都遵循同樣的通信協(xié)議。
(3)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)想現(xiàn)場總線方式發(fā)展。目前的監(jiān)控系統(tǒng)大多分布式控制系統(tǒng)(DCS),它僅僅建立在計算機通信協(xié)議的基礎(chǔ)上,無法延伸到現(xiàn)場智能設(shè)備。且DCS多為模數(shù)混合系統(tǒng),滿足不了數(shù)據(jù)通信對全數(shù)據(jù)通信對全數(shù)字化的要求。同時又采用獨家封閉式的通信協(xié)議,為一些開發(fā)商專有,給用戶系統(tǒng)集成和和應(yīng)用帶來許多問題。而現(xiàn)場總線是90年代初興起的一種先進的工業(yè)控制技術(shù),它在計算機和現(xiàn)場設(shè)備之間架起一座橋梁,將傳統(tǒng)的DCS三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)備都視為網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點,F(xiàn)場總線是全數(shù)字化、雙向、多點的通信系統(tǒng),具有開發(fā)性、全分布性、可互操作性等許多優(yōu)點。因此未來的通信電源監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)定位于現(xiàn)場總線技術(shù)。
4 結(jié)語
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、計算機控制技術(shù)的快速發(fā)展,為通信電源監(jiān)控系統(tǒng)進一步發(fā)展和完善提供了條件;新技術(shù)、新工藝及高質(zhì)量的器件在通信電源設(shè)備的生產(chǎn)制造中廣泛應(yīng)用,為監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性及自動化程度的提高奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ);相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范在過去的幾年里相繼出臺,并得到進一步的修改和完善,為通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的改進、研制指明了方向;有遠(yuǎn)見的開發(fā)商投入一定的力量,跟蹤技術(shù)的發(fā)展,進行改進的預(yù)研工作。