通信企業電能監測管理系統建設方案探討

婁潔良，李 峰，宋 蒙

（1.中國電信上海分公司信息網絡部，上海200085；2.上海郵電設計咨詢研究院有限公司 ，上海200092）

0 引 言

2010年國資委發布了《中央企業節能減排監督管理暫行辦法》，辦法中明確要求中央企業在推進節能減排工作方面要建立健全節能減排統計監測體系，對能源消耗數據要定期收集、匯總和分析，并確保統計數據的完整性和準確性，提升節能減排的信息化水平。

作為負責任的國有大型企業，通信企業紛紛響應國家建設資源節約型、環境友好型社會的號召，積極推進節能減排工作，踐行社會責任，實現降本增效。根據統計，通信企業電力能耗占其企業能耗總量的90%以上，而當前通信企業對電能的統計、匯總和分析大多采用手工或半自動方式進行，原因是：雖然通過十幾年的建設，通信企業都已具有完善的動力環境監控系統，可對動力、空調和環境等設備的運行參數（電流電壓等）進行采集、展現，對故障進行告警，但是系統中沒有對局房的電能作單獨的分類監測，各級動力環境監控平臺也沒有對局房的電能值作專門的統計分析。所以要統計出一個周期內集團企業的電能數據，通常作法是：每固定周期內以省公司為單位，由維護人員將各地市公司的電能數據用人工收集后進行匯總、統計，最后上報集團，再進行匯總、統計。由于在采集電能和統計分析中存在較多的人工操作，工作量大，時效性差，基礎數據的完整性和準確性受到限制，導致后期數據分析困難，也直接影響到節能減排工作的順利開展。由此，通信企業有必要建立一套電能監測管理系統，實現電能數據的自動采集，自動統計和分析，對企業的電能進行精確化管理，為節能減排工作提供決策依據。

1 電能監測管理系統的建設目標和基本要求

通過建立電能監測管理系統，主要實現三部分功能：電能計量、電能統計和電能分析。其建設的思路是：通過設置分散計量裝置采集原始電力能耗數據，依托原有動力環境監控系統的傳輸通道或新建有線、無線傳輸通道，將電能數據上傳至電能管理平臺，構建電力能耗基礎數據庫，并運用各種分析方法，對電能數據進行深度挖掘，以達到下列目標：

（1）實時掌握企業電能消耗數據，電能增長趨勢及完成相關考核指標情況；

（2）了解各類機房、業務和設備的電能消耗現狀，指導節能措施的實施重點，并為綠色采購、綠色運營提供參考；

（3）對比采用節能技術前、后的能耗值，檢驗評估節能技術的有效性和實用性；

（4）為合同能源管理提供準確、權威的基礎能耗數據。

為了實現上述目標，建設電能監測管理系統的基本要求是：

（1）對電能數據進行定期收集、定期分析、定期匯報，保證數據的真實性、準確性和及時性；

（2）電能監測管理系統的建設不應影響被監測設備的運行安全，當依托原有動環監控系統建設時，應不影響原有動力環境監控系統的正常使用；

（3）電能監測管理系統軟、硬件均應采用模塊化設計，以利于擴展和融合；

（4）電能監測管理系統應具有通信接口，可實現與外部其它各專業管理系統的互聯互通。

2 電能監測管理系統的架構與組網

2.1 系統架構

電能監測管理系統主要由數據采集層和電能管理平臺組成。數據采集層由電能計量表、采集模塊構成，負責采集各類用電設備的電力能耗數據；電能管理平臺由各類服務器、交換機及存儲設備組成，負責電能數據的統計、分析。數據采集層和電能管理平臺間以一定的傳輸方式進行連接。電能管理平臺的層級設置應與企業管理層次及職責相對應，從下至上可分別設置地市級、省級和集團級管理平臺，電能數據逐級上報匯總，亦可重點建設一個平臺（比如省級平臺），但進行多級管理，即其他層次只設邏輯上的管理平臺，通過反拉終端或WEB頁面訪問等方式分權分域獲取各自管理范圍內的電能數據及各類報表，并進行個性化的功能開發。

2.2 組網方案

鑒于通信企業都已建成了大規模的動力環境監控系統，盡管電能監測管理系統與前者的建設目的及功能不盡相同，但兩者對監測對象都有廣覆蓋要求，部分采集量的特性基本相似，傳輸通道的要求也相近，故可使兩套系統互相耦合，以減少工程投資，加快建設步伐。

2.2.1 數據采集

數據采集層應涵蓋企業內所有局所，當局所中已建有動力環境監控系統時，一般以一個動力環境監控單元作為一個能耗監測單元，通信用房內多個電能計量表作為原有動力環境監控系統的新增監控模塊，通過總線連接后，按照動力環境監控系統的要求接入動力環境監控系統監控單元中，再利用原有動力環境監控系統的傳輸通道將電能數據傳輸至電能管理平臺。

若原有監控單元沒有富余數據接口但具備擴容條件的，可將原有監控單元適當擴容，以滿足電能計量表的接入要求。若原監控單元無法擴容數據接口，或數據處理能力不足時，則應新建電能監測單元，通過原有動力環境監控系統的傳輸通道或通過2M/IP/無線等新建傳輸路由將電能數據傳輸至電能管理平臺。

當局所未建有動力環境監控系統，或由于各種原因希望獨立建設電能監測采集層時，一般以一個獨立的局所作為一個電能監測單元，電能計量表和采集模塊之間采用專用數據總線、無線等各種開放性好，組網簡單的接口方式傳輸，采集模塊則通過2M/IP/無線等新建傳輸路由將電能數據傳輸至電能管理平臺。

在新建電能數據的采集和傳輸通道時，對今后將建動力環境監控系統的可一并考慮其建設要求，預留動力環境監控系統建設資源。

2.2.2 電能平臺建設

電能管理平臺一般應獨立建設，相應的主機、網絡設備和存儲設備等可根據需要進行配置或與其他系統共享。

為了滿足電能指標分析的要求，獲取機房信息、業務收入、流量等數據，平臺應留有與現有的動力環境監控平臺或網絡資源系統、財務系統等其他管理平臺相連接的接口。當原動力環境監控平臺易于擴展時，企業也可以根據維護便利或管理需要，在原有同級動力環境監控平臺上進行功能擴展，電能管理系統作為其子系統，對電能數據進行存儲、處理及報表展現。

電能管理平臺一般由電能管理服務器和電能管理客戶端組成。電能管理服務器負責將從數據采集層上傳的電能數據進行后臺統計分析，并對生成電能管理報表的數據進行處理。電能管理客戶端則作為電能管理的業務臺，提供用戶界面，一方面實現局所基礎信息錄入和管理功能，將局所基礎信息存儲到電能管理系統數據庫中，另一方面將統計分析所生成的各類數據，如電能匯總數據、同比數據、環比數據、單位產值耗電、單位流量耗電等分析數據，以報表形式進行處理。

2.2.3 電能數據傳輸方式

電能數據由數據采集層傳送到電能管理平臺，在不同的局所，由于其傳輸資源條件不同，也就采用不同的傳輸方式。

當利用原有動力環境監控系統的傳輸通道進行傳輸時，電能數據可以在傳輸至動力環境監控平臺的前置機后，通過B接口將電能數據送至電能管理平臺的服務器中，也可進入動力環境監控平臺的數據庫，再通過C接口傳送至電能管理平臺。如果局所內未建有動力環境監控系統，或原有動力環境監控系統的傳輸通道無法共享時，則可根據機房的實際傳輸資源情況，確定相應的傳輸方式，如IP城域網、2M專線、ADSL或短信回傳等。

3 電能監測內容及監測方法

電能監測管理系統計量局所內的用電量時要求自動、實時、準確，而且為了后期的統計分析，應是分項計量。所以應該將電能采集點涉及的局所按諸如通信機樓、數據中心、移動基站、接入局所分類；涉及的用電設備按諸如通信設備、空調設備和其他配套設備分類；涉及的業務類型按諸如固話業務、寬帶業務、移動業務和增值業務分類；這樣就可使檢測到的電量值帶上標簽，滿足電能管理平臺進行多維度的數據加工。

由于企業內局所數量眾多，從節省工程投資及縮短工期出發，要統計出企業的耗電量總量及各維度的用電量，有必要根據局所的實際情況，對耗電量采取精確計量和抽樣計量兩種方式。

精確計量是按需要監測的最小顆粒度進行計量。最小顆粒度可根據需要按照各種維度劃分后交叉要求確定，比如對通信機樓的總電量、涉及節能措施的用電設備耗電量、按耗電進行業務結算的機架等都可采用精確計量。而對一些數量多，標準化程度高的機房如移動基站等的耗電量，在建設初期則可采用抽樣計量，即選取一定比例的，在機房面積、機房建筑材質、通信能力、空調冷源形式等方面有代表性的機房作為樣本機房，對樣本機房進行多維度的精確計量，其他同類型機房可按測得的樣本機房相關數據予以類推、估算。今后隨著系統的不斷完善，逐步擴大樣本機房數量，并根據類推值與實測值的對比，修訂類推公式，以提高測量值的精確度。

4 軟硬件要求

4.1 軟件要求

電能監測管理系統軟件應遵循開放性、安全可靠性、高效性、可維護性和可擴展性等原則，包括：所采用的操作系統、數據庫管理系統、網絡通信協議和程序設計語言等應采用通用的系統；充分考慮與其他系統的接口，滿足系統的互聯要求，并具有二次開發功能；提供多方式的人機操作界面以便于維護管理操作；充分考慮擴展性，能夠以多種方式支持系統的擴展，包括業務功能的增加，系統升級以及系統擴容；監測系統的任何故障不得影響被監測設備的正常工作；監測系統的局部故障不得影響監測系統其它部分的正常工作。

4.2 硬件要求

電能監測管理系統的硬件涉及數據采集層和電能管理平臺兩部分。在數據采集層，電能計量表應具有電能計量、存儲、顯示、計時、校時和重要數據凍結等功能。由于計量的電能主要是企業內部作為技術經濟考核依據，故其精度要求應不小于2.0級。另外為了與采集模塊通信，進行電能數據的交換，電能計量表還應具有RS485的通信接口。如果供電部門對電信企業執行峰谷分時計費，那么電能計量表還應具備分時計量功能。采集模塊主要是采集電能計量表的電度值，向電能管理平臺發送告警信息和電能數據，接收執行來自電能管理平臺的監測命令。采集模塊應支持對電能數據的三種采集方式：定時自動采集，主動上報數據和隨機召測，具備與電能計量表的本地通信信道接口和與電能管理平臺的遠程通信信道接口。

在電能管理平臺的硬件配置上，則要求計算機系統采用通用主流設備，支持虛擬化技術，具有較強的擴充能力，包括系統處理能力的擴充、存儲容量的擴充及I/O能力的擴充等；支持CPU升級；在可靠性、可管理性、開放性、安全性等幾方面能達到電信級的水準。

5 安全要求

由于電能監測管理系統需要與其它網絡或系統互連，故在系統建設時應建立完善的網絡安全管理功能，包括系統的物理安全、網絡安全、數據安全等，使系統具有完整的操作權限管理功能和完善的系統安全機制，可提供完整的網絡安全監控、報警和故障處理功能。一般來說，應著重考慮以下方面：

（1）用戶密碼的存儲安全性

在數據庫中對用戶密碼進行加密，避免以明文方式保存用戶密碼。

（2）分級權限控制

在軟件系統用戶認證與授權管理中，應進行分級權限管理，對功能模塊的操作權限進行分級、分職能授權。

（3）防攻擊和病毒

使用硬件防火墻和防病毒軟件。防病毒軟件應具備全面查殺病毒，管理方便，病毒特征碼自動更新，安裝簡單等特點。

（4）操作日志

用戶登錄時有安全密碼認證。系統應有相應的操作日志，對于系統自身的任何操作，包括操作人、操作設備、操作日期、時間和操作內容等均可查詢、統計，且不可擦除。

（5）數據備份

系統應采取定期備份或作數據容災備份等措施來保證數據的安全。

6 結束語

電能監測管理系統的建立是通信企業在節能減排工作方面實現精確化管理的一個重要手段。借助電能監測管理系統，通信企業既可以實現電能數據的自動采集監測、配置管理、查詢分析、節能改造評估，也為能耗預算管理，合同能源管理工作的開展提供有效支撐。電能監測管理系統雖然本身不會直接產生節能減排效益，但系統的建設可以使企業節能減排工作增強針對性，起到事半功倍的效果。建設越早，對提升節能減排的成效就越早顯現，收益就越大。