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摘要：论文依托西安电信电源监控系统工程，从通信电源系统的特征、电源监控系统的体系结构以及功能等方面，系统地分析了西安电信电源系统的特征及电源监控系统的需求，设计了由SC（监控中心）、SS（监控站）、SU（监控单元）及SM（监控模块）构成的通信电源监控系统框架。重点针对系统实现中的关键技术进行分析与研究，解决了现场数据采集的问题。从而保证了通信电源监控数据上报的准确性和实时性。
关键词：通信电源 监控系统 实时监控 数据采集
1 通信电源监控系统结构
在通信行业，电源设备通常被人们比作通信系统的“心脏”，通信网运行质量和通信安全取决于通信电源系统的运行质量。如图1所示，交流供电系统、直流供电系统以及接地系统共同组成了电信局站的电源系统。
主用交流供电系统均采用市电，此外还采用油机发电机等设备作为备用交流电源以防备市电停电。一般大中型的电信局站均采用10KV高压市电，而小型局站一般采用地压市电电源。按照安装电源设备的地点不同，可将直流供电系统分为集中直流供电系统和分散直流供电系统。
根据原邮电部1996年颁布的《通信电源和空调集中监控系统技术要求（暂行规定）》（YDN023-1996），以及1997年原邮电部电信总局电网综[1997]472号文《通信电源、机房空调集中监控管理系统（暂行规定）》的规定：监控系统的建立和实施应以电信局（站）为基本单位，通过分布式计算机控制系统，逐步建成区/县监控系统和本地网（城市级）监控系统。
根据图2可看出，整个监控系统是由多个监控级自下而上逐级以汇接的方式组成的一个分布式计算机控制系统网络，分别对应通信局、区县以及地市三级电信管理体制。从网络结构来看，监控系统采用逐级汇接的拓扑结构，每个上级监控级均呈辐射状与若干下级监控级形成一点对多点的网络连接，最后通过监控模块与被监控的若干设备相连。
电源和空调设备在通信局内分散的安装于不同的机房，由SM采集这些设备的运行参数和告警信息后实时传递给SU，因此，局监控系统的网络拓扑可以采用星形结构或总线结构。由于在区/县监控系统中，SU将SM传送来的监控数据加以处理后传送给SS，SS向SU下达控制命令，而SU之间不需要相互传送数据，因此，此系统结构采用星形结构。
2 采集内容分析
2.1 被监控设备
2.1.1 按照用途可将监控对象分为通信动力系统和环境系统。
①通信动力系统是电源监控系统的主要监控对象，包括高压配电、低压配电、UPS（三相电压、三相电流、功率、功率因数等），柴油发电机组（三相电压、三相电流、频率、柴油油位、启动电池电压等），整流器（输出电压、电流等）、蓄电池组（电池组总电压、电池单体电压、电池表面温度、电池组充放电电流）等动力设备。
②环境系统包括空调、局房环境（门禁、温湿度、红外、烟雾、水浸等）。电源监控系统通过对动力设备和环境合理布置监测点，就能准确地将设备运行状态和运行数据集中反应到监控中心。
2.1.2 按照监控设备本身的特性，可将监控对象分为智能设备和非智能设备。
①智能设备指设备本身具有一定的数据采集和处理能力，并带有智能接口（口和网络接口），可以直接与计算机进行通信，如艾默生电源、Liebert UPS、海洛斯空调、卡特彼勒油机等。
②非智能设备本身不具备数据采集和处理能力，无智能接口，如低压配电柜、普通分体空调、蓄电池组等。
对于智能设备，可通过获取智能设备协议（包括智能设备通信协议、接口方式、数据包的结构和内容），直接纳入监控系统。对于非智能设备则需通过专门的信号采集器使其智能化再接入监控系统。
2.2 被监控信号
2.2.1 被监控信号有非电量信号和电量信号。对于温度、湿度以及邮箱油位等非电量信号应当通过传感器将其变成电量信号后接入采集设备；对于三相电压以及电流等不能直接测量的电量信号则应当通过变送器变换成适合采集信号后接入采集设备。
2.2.2 信号有模拟量，也有数字量。模拟量指随时间连续变化的量（如交流电压、交流电流、温度等），对这些信号的测量，需采用模/数转换设备把模拟量变成数字量后才能适合计算机采集；而数字量指不连续变化的、具有确定的几种状态的量，计算机一般可以直接测量。
3 采集方案的设计
3.1 模块局、AG及接入网数据采集
3.1.1 以艾默生公司PMC-3设备作为现场监控单元（SU）方式。
PMC-3设备适用于市话模块局、AG及接入网等小规模局站。PMC-3采用模板结构设计，内部有四个扩展槽，可插入四块采集板，对采集板又分为三种类型：相控电源专用采集板、通用模拟量采集板和通用开关量采集板。相控电源专用采集板用于对一组-48V或24V通信电源的总电压和分流器输出进行测量；通用模拟量采集板设有12路模拟量输入及1路频率输入；通用开关量采集板设有12路开关量输入和两路开关量输出。开关量输入可以是有源信号，也可以是无源干接点以及LED灯输入。RS422、RS232用于CPU板同上位机的通信。模块局PMC-3现场接入方式如图3所示。
3.1.2 采用ESC板作为动力设备监控装置的监控方案分析。
这个方案利用华为公司的ESC板作为动力设备监控装置对端局设备进行监控，ESC板有302，303两种型号，对于302板，只能接入数字开关量，对于接入网供电系统，无法在停电、电池放电等告警发生时进行现场抢修，只有在模拟量采集上后，通过告警等级及相应阀值设定，进行判断后才决定是否进行现场故障处理，302板实现不了这些功能，无法达到集中监控要求，故舍弃此方案。ESC303板方案采用华为ESC303板做为端局采集设备，通过RS232接口与华为接入网设备内部网管传输时隙连接，网管中心通过客户端软件读取监控数据。 ESC303板方案在两个模块局及接入网机房进行了试点。在完成了ESC303动力环境监控箱的安装与调试工作后，对该方案进行了专门的数据采集对比和调查分析，并与华为技术中研部开发人员座谈，试点结果如下：
①ESC板采用一48VDC工作电源，满足通信供电要求。
②挂壁式安装，具有6个模拟量扩展通道，16个数字量扩展通道，一个智能设备端口，能够对机房温湿度、烟感、水浸、门禁等环境量以及华为整流器进行数据采集。
③在客户端软件，可以设定告警门限值，并以不同颜色区分告警与正常状态。
④具备遥控功能，如对整流器进行远程均浮冲，或模块的开关机。
⑤能提供报表功能，如电池组放电电压曲线、电压波动曲线的报表。可查询历史告警数据。
但该方案仍存在较大不足，主要有：
①只能接入华为公司HONENT产品，对于其他公司设备均无法接入。
②智能设备接入端口仅有一个，该接口只能接入华为几种类型的电源。这对于智能设备多于一个及非华为电源的机房来说，将是一个不容忽视的问题。
③ESC板采集温度时，发现有近2摄氏度的误差。
④系统运行时，读取端局交换设备初始化数据较缓慢，且经常失败。
⑤当前界面显示的机房信息，无法对需欲查询机房进行迅速定位，端局过多时难以及时了解所关心的机房情况。
⑥没有单独的当前告警一览表，且没有单独的声光提示，若想查看各个机房有无动力环境告警，需在华为接入网网管界面上所有网管告警上逐个浏览，而网管告警是海量数据。
⑦告警不分级别，如一般、重要、紧急等，使得维护人员不便于对告警的轻重缓急进行区别对待。
⑧虽然能提供历史告警数据查询，但查询结果无法打印，查询到的数据没有进行分析统计功能。
⑨动力环境监控系统数据利用接入网网管内部控制通道传输。数据配置、上报及存储均在端局交换设备上完成，数据量过大时是否会对V5产生影响待观察。
⑩该系统底端采用专用的采集板；且传输利用华为交换的控制通道，日后维护将会带来极大不便。
综合上述，利用ESC303板作为模块局动力设备监控的装置方案可以达到基本的监控要求，但如果采用该方案只能接入华为设备。考虑到西安电信本地网中接入网设备大多采用华为公司HONENT产品，因此在华为设备接入网中采用此种数据采集方案。
3.2 端局数据采集
目前电源监控系统对西安电信所有的端局相关设备都进行了监控，在端局采用的现场监控单元（SU）是艾默生公司的PMC-3设备，PMC-3与现场被监控设备的连接如图4所示。其中AMS-1是数据处理单元，OCI-4是协议转换器。每一个AMS-1都可以接入模拟量、开关量或控制量信号。如果这些信号是工业标准信号，可以直接接入，否则，可以通过加装传感器、变送器接入。端局的专用空调如Lfabert，Hirnss，Atlas等型号的专用空调可以通过协议转换器OCI-4接入系统。
4 结论
本论文以西安电信电源监控系统工程为背景，根据西安电信通信网络的实际情况，设计并确定了电源监控系统的管理层次及系统设备组网结构；并通过对监控对象的确定，对采集设备的分析研究，对模块局、AG、接入网及端局进行数据采集方案的设计，保证了通信电源监控数据上报的准确性和实时性。
参考文献：
[1]候振义，夏峥编.通信电源站原理及设计[M].北京：人民邮电出版社，2002.
[2]电信总局.通信电源、机房空调集中监控管理系统技术要求[S].1996.
[3]电信总局.通信电源、机房空调集中监控管理系统暂行规定[S].1997.
[4]李崇建.通信电源技术标准及测量[M].北京：北京邮电大学出版社，2002.
[5]侯永涛.现场总线技术的发展及在通信电源监控系统中的应用[J].通信电源技术，2000（3）：9-13.
作者简介：
任彦臻（1977-），女，陕西人，工程师，主要从事电信系统通讯设备的维护工作。
关键词：通信电源 监控系统 实时监控 数据采集
1 通信电源监控系统结构
在通信行业，电源设备通常被人们比作通信系统的“心脏”，通信网运行质量和通信安全取决于通信电源系统的运行质量。如图1所示，交流供电系统、直流供电系统以及接地系统共同组成了电信局站的电源系统。
主用交流供电系统均采用市电，此外还采用油机发电机等设备作为备用交流电源以防备市电停电。一般大中型的电信局站均采用10KV高压市电，而小型局站一般采用地压市电电源。按照安装电源设备的地点不同，可将直流供电系统分为集中直流供电系统和分散直流供电系统。
根据原邮电部1996年颁布的《通信电源和空调集中监控系统技术要求（暂行规定）》（YDN023-1996），以及1997年原邮电部电信总局电网综[1997]472号文《通信电源、机房空调集中监控管理系统（暂行规定）》的规定：监控系统的建立和实施应以电信局（站）为基本单位，通过分布式计算机控制系统，逐步建成区/县监控系统和本地网（城市级）监控系统。
根据图2可看出，整个监控系统是由多个监控级自下而上逐级以汇接的方式组成的一个分布式计算机控制系统网络，分别对应通信局、区县以及地市三级电信管理体制。从网络结构来看，监控系统采用逐级汇接的拓扑结构，每个上级监控级均呈辐射状与若干下级监控级形成一点对多点的网络连接，最后通过监控模块与被监控的若干设备相连。
电源和空调设备在通信局内分散的安装于不同的机房，由SM采集这些设备的运行参数和告警信息后实时传递给SU，因此，局监控系统的网络拓扑可以采用星形结构或总线结构。由于在区/县监控系统中，SU将SM传送来的监控数据加以处理后传送给SS，SS向SU下达控制命令，而SU之间不需要相互传送数据，因此，此系统结构采用星形结构。
2 采集内容分析
2.1 被监控设备
2.1.1 按照用途可将监控对象分为通信动力系统和环境系统。
①通信动力系统是电源监控系统的主要监控对象，包括高压配电、低压配电、UPS（三相电压、三相电流、功率、功率因数等），柴油发电机组（三相电压、三相电流、频率、柴油油位、启动电池电压等），整流器（输出电压、电流等）、蓄电池组（电池组总电压、电池单体电压、电池表面温度、电池组充放电电流）等动力设备。
②环境系统包括空调、局房环境（门禁、温湿度、红外、烟雾、水浸等）。电源监控系统通过对动力设备和环境合理布置监测点，就能准确地将设备运行状态和运行数据集中反应到监控中心。
2.1.2 按照监控设备本身的特性，可将监控对象分为智能设备和非智能设备。
①智能设备指设备本身具有一定的数据采集和处理能力，并带有智能接口（口和网络接口），可以直接与计算机进行通信，如艾默生电源、Liebert UPS、海洛斯空调、卡特彼勒油机等。
②非智能设备本身不具备数据采集和处理能力，无智能接口，如低压配电柜、普通分体空调、蓄电池组等。
对于智能设备，可通过获取智能设备协议（包括智能设备通信协议、接口方式、数据包的结构和内容），直接纳入监控系统。对于非智能设备则需通过专门的信号采集器使其智能化再接入监控系统。
2.2 被监控信号
2.2.1 被监控信号有非电量信号和电量信号。对于温度、湿度以及邮箱油位等非电量信号应当通过传感器将其变成电量信号后接入采集设备；对于三相电压以及电流等不能直接测量的电量信号则应当通过变送器变换成适合采集信号后接入采集设备。
2.2.2 信号有模拟量，也有数字量。模拟量指随时间连续变化的量（如交流电压、交流电流、温度等），对这些信号的测量，需采用模/数转换设备把模拟量变成数字量后才能适合计算机采集；而数字量指不连续变化的、具有确定的几种状态的量，计算机一般可以直接测量。
3 采集方案的设计
3.1 模块局、AG及接入网数据采集
3.1.1 以艾默生公司PMC-3设备作为现场监控单元（SU）方式。
PMC-3设备适用于市话模块局、AG及接入网等小规模局站。PMC-3采用模板结构设计，内部有四个扩展槽，可插入四块采集板，对采集板又分为三种类型：相控电源专用采集板、通用模拟量采集板和通用开关量采集板。相控电源专用采集板用于对一组-48V或24V通信电源的总电压和分流器输出进行测量；通用模拟量采集板设有12路模拟量输入及1路频率输入；通用开关量采集板设有12路开关量输入和两路开关量输出。开关量输入可以是有源信号，也可以是无源干接点以及LED灯输入。RS422、RS232用于CPU板同上位机的通信。模块局PMC-3现场接入方式如图3所示。
3.1.2 采用ESC板作为动力设备监控装置的监控方案分析。
这个方案利用华为公司的ESC板作为动力设备监控装置对端局设备进行监控，ESC板有302，303两种型号，对于302板，只能接入数字开关量，对于接入网供电系统，无法在停电、电池放电等告警发生时进行现场抢修，只有在模拟量采集上后，通过告警等级及相应阀值设定，进行判断后才决定是否进行现场故障处理，302板实现不了这些功能，无法达到集中监控要求，故舍弃此方案。ESC303板方案采用华为ESC303板做为端局采集设备，通过RS232接口与华为接入网设备内部网管传输时隙连接，网管中心通过客户端软件读取监控数据。 ESC303板方案在两个模块局及接入网机房进行了试点。在完成了ESC303动力环境监控箱的安装与调试工作后，对该方案进行了专门的数据采集对比和调查分析，并与华为技术中研部开发人员座谈，试点结果如下：
①ESC板采用一48VDC工作电源，满足通信供电要求。
②挂壁式安装，具有6个模拟量扩展通道，16个数字量扩展通道，一个智能设备端口，能够对机房温湿度、烟感、水浸、门禁等环境量以及华为整流器进行数据采集。
③在客户端软件，可以设定告警门限值，并以不同颜色区分告警与正常状态。
④具备遥控功能，如对整流器进行远程均浮冲，或模块的开关机。
⑤能提供报表功能，如电池组放电电压曲线、电压波动曲线的报表。可查询历史告警数据。
但该方案仍存在较大不足，主要有：
①只能接入华为公司HONENT产品，对于其他公司设备均无法接入。
②智能设备接入端口仅有一个，该接口只能接入华为几种类型的电源。这对于智能设备多于一个及非华为电源的机房来说，将是一个不容忽视的问题。
③ESC板采集温度时，发现有近2摄氏度的误差。
④系统运行时，读取端局交换设备初始化数据较缓慢，且经常失败。
⑤当前界面显示的机房信息，无法对需欲查询机房进行迅速定位，端局过多时难以及时了解所关心的机房情况。
⑥没有单独的当前告警一览表，且没有单独的声光提示，若想查看各个机房有无动力环境告警，需在华为接入网网管界面上所有网管告警上逐个浏览，而网管告警是海量数据。
⑦告警不分级别，如一般、重要、紧急等，使得维护人员不便于对告警的轻重缓急进行区别对待。
⑧虽然能提供历史告警数据查询，但查询结果无法打印，查询到的数据没有进行分析统计功能。
⑨动力环境监控系统数据利用接入网网管内部控制通道传输。数据配置、上报及存储均在端局交换设备上完成，数据量过大时是否会对V5产生影响待观察。
⑩该系统底端采用专用的采集板；且传输利用华为交换的控制通道，日后维护将会带来极大不便。
综合上述，利用ESC303板作为模块局动力设备监控的装置方案可以达到基本的监控要求，但如果采用该方案只能接入华为设备。考虑到西安电信本地网中接入网设备大多采用华为公司HONENT产品，因此在华为设备接入网中采用此种数据采集方案。
3.2 端局数据采集
目前电源监控系统对西安电信所有的端局相关设备都进行了监控，在端局采用的现场监控单元（SU）是艾默生公司的PMC-3设备，PMC-3与现场被监控设备的连接如图4所示。其中AMS-1是数据处理单元，OCI-4是协议转换器。每一个AMS-1都可以接入模拟量、开关量或控制量信号。如果这些信号是工业标准信号，可以直接接入，否则，可以通过加装传感器、变送器接入。端局的专用空调如Lfabert，Hirnss，Atlas等型号的专用空调可以通过协议转换器OCI-4接入系统。
4 结论
本论文以西安电信电源监控系统工程为背景，根据西安电信通信网络的实际情况，设计并确定了电源监控系统的管理层次及系统设备组网结构；并通过对监控对象的确定，对采集设备的分析研究，对模块局、AG、接入网及端局进行数据采集方案的设计，保证了通信电源监控数据上报的准确性和实时性。
参考文献：
[1]候振义，夏峥编.通信电源站原理及设计[M].北京：人民邮电出版社，2002.
[2]电信总局.通信电源、机房空调集中监控管理系统技术要求[S].1996.
[3]电信总局.通信电源、机房空调集中监控管理系统暂行规定[S].1997.
[4]李崇建.通信电源技术标准及测量[M].北京：北京邮电大学出版社，2002.
[5]侯永涛.现场总线技术的发展及在通信电源监控系统中的应用[J].通信电源技术，2000（3）：9-13.
作者简介：
任彦臻（1977-），女，陕西人，工程师，主要从事电信系统通讯设备的维护工作。