通信電源監控系統發展趨勢的探討

徐帥男

（中國移動設計院陜西分公司，陜西 西安710077）

1 通信電源監控系統的現狀

通信電源監控系統的監控對象包括各級配電設備、發電機組、不間斷電源、逆變器、整流設備、蓄電池組、空調設備、防雷器件以及環境等。其功能是對監控對象進行實時監視并記錄和處理相關數據，適時通知人員處理；按照上級監控系統或網管中心的要求提供相應的數據和報表，從而實現通信局的少人或無人值守，以及電源、空調的集中監控維護管理，提高供電系統的可靠性和通信設備的安全性。

根據通信電源集中維護統一管理的基本模式，現階段通信電源監控系統在結構上是一個多級的分布式計算機監控網絡。其中監控模塊與監控單元構成兩級分布式系統，通信接口方式有 RS－422、RS－485、RS－232等。區域監控中心與監控單元之間以及監控中心和區域監控中心之間通過通訊網絡連接，構成多級遠程分布式網絡。而目前監控網絡從結構和信息交換方面分為兩種：一種是基于通信網絡進行數據交換的監控系統，另一種是基于計算機網絡平臺進行數據交換的監控系統。后一種系統采用了計算機網絡系統，在此基礎上完成監控系統的數據交換、監控管理等功能，應用比較普遍。

2 通信電源監控系統存在的問題

2．1 網絡結構的缺點

通信電源監控系統采用多級分布式控制系統的網絡結構，一般由監控中心、區域監控中心、監控單元和監控模塊構成。典型分布式控制系統（DCS）結構如圖1所示。從網絡結構上缺點有以下幾點。

（1）DCS的結構是多級主從關系，底層相互間進行信息傳遞必須經過主機（一般對應于網管中心）。現場設備之間傳輸信息必須首先向上傳送，經過地市級的網管中心進行處理，然后由網絡逐級下傳至終端。其必然的缺陷在于，主機負荷過重，效率低下，并且主機一旦發生故障，整個系統就會“癱瘓”。

（2）DCS是一種數字－模擬混合系統，工程與管理成本高，柔性差；此外，各制造商的DCS系統自成標準，通訊協議封閉，極大地制約了系統的集成與應用。開放性成為DCS發展的最大瓶頸。

圖1 典型DCS系統結構圖

2．2 通信電源監控系統存在的問題

通信電源監控系統發展到今天，各廠商推出的系統逐步成熟，且各具特色。但目前仍存在以下問題。

（1）由于現今的許多監控技術主要是引進工業計算機控制技術和變電站監控技術，硬件和軟件并不完全適合于通信電源集中監控系統的特點。而通信電源系統有著自身的特點和要求，例如電源設備品種多、監控對象檔次差別大、監控內容要求有差異等，所以導致現今的監控系統對通信電源自身的特色和要求考慮不足。目前的監控系統大多為分布式控制系統，它僅僅建立在計算機通信協議的基礎上，無法延伸到現場智能設備。而且多為模數混合系統，滿足不了數據通信對全數字化的要求。

（2）系統功能有待完善。主要不足表現在自定義報表功能、故障閉環處理功能、告警信息的精簡和處理、輔助分析能力以及和其他系統的交互能力等方面。

（3）涉及電源監控系統的廠商很多，協議卻比較封閉，產品質量參差不齊，且技術支持和售后服務水平有待提高，并存在部分監控系統集成商規模小，在技術力量和資金等方面投入少等問題。

（4）通信電源監控系統不能有效使用和維護，系統可靠性低。通信電源監控系統維護和管理需要專門的技術人員來完成，同時相關人員對監控系統本身的使用維護重視程度不夠，使監控系統不能發揮應有作用，造成投資浪費。

2．3 通信電源監控系統需要提高的方面

現階段通信電源監控系統需要提高的方面如下。

（1）實時性。實時性包括兩個方面，一是系統對監控對象運行狀態的響應速度，一是操作人員發出控制指令時，監控設備的操作被執行的速度。用于監控單元的計算機必須具有較強的實時性，在順序執行各種采集、控制操作時速度要快、反應時間要盡可能短，同時對不同優先級的操作應具有高度的綜合判斷能力。

（2）可靠性。監控系統作為設備監控單元，直接對生產設備的運轉情況進行監督控制，本身必須具有極高的可靠性。高可靠性指標要求從開始設計系統起，就需要考慮硬件結構的合理性、器件的生產工藝和提前老化等問題，努力提高平均無故障時間。

（3）可擴充性和可維護性。隨著通信電源產品的更新換代，每套監控系統所監控設備的規模、制式都可能變化，這就要求監控系統能夠適應不同制式的設備，其容量也應便于擴充。同時，設計時應盡量采用模塊化結構，且單元部件的一致性要好，軟硬件應具備必要的自檢功能，從而保障平均故障修復時間盡可能短，且修復后運行狀態和精度不受影響。

（4）開放性。開放性即系統與系統之間互連的能力。這主要表現在以下幾個方面：首先，作為通信系統的供電設備，應具有納入電信網管系統的能力；其次，各種監控系統之間應具有互連的能力；同時，應能兼容多種智能電源設備的通信協議。

（5）操作界面的友好性和智能化。操作人員是監控系統的重要組成部分，設備的維護、故障的排除都是由操作人員完成的，因此監控系統的人機界面必須簡單易學、便于操作，各種顯示簡單明了。

3 通信電源監控系統的發展趨勢

基于上面通信監控系統現狀及問題的分析，通信電源監控系統發展趨勢如下。

（1）監控系統結構將發生變化。底層監控系統將由分布式控制系統（DCS）向現場總線控制系統（FCS）發展，上層管理中心將進一步與企業的管理系統相融合。典型FCS結構圖如圖2所示。

圖2 典型FCS結構圖

現場總線可為眾多的可尋址現場設備實現多點連接，支持底層的現場智能設備與高層的系統通過公用傳輸介質交換信息。現場總線具有開放性、互操作性、系統結構的高度分散性、靈活的網絡拓撲結構、現場設備的高度智能化、對環境的高度適應性等諸多突出特點，且高性價比。同時，隨著現場總線技術的發展，更多的儀器儀表將具備現場總線接口，這將極大地方便電源監控系統的擴展。因此，未來的通信電源監控系統現場端的監控應定位于現場總線控制系統。

同時上層管理中心將進一步拓展，監控系統甚至網管系統將作為一個子系統與企業的信息化管理系統進一步融合，實現多系統數據共享與處理。隨著移動互聯網、云計算技術的發展，可以想象未來所有的系統和資源融合的趨勢將進一步增強。這反過來也將提高通信電源監控系統的可靠性和可用性。

（2）功能進一步完善，監控系統將進一步向高智能化發展。

隨著計算機技術、人工智能技術的快速發展和電源裝備水平的不斷提高，如前所述的自定義報表功能、故障閉環處理功能、告警信息的精簡和處理、輔助分析能力以及和其他系統交互的能力等將在監控系統中一步步實現，通信電源監控系統將走向智能化。

監控系統的智能化主要表現為：提供供電系統優化運行建議；故障預檢、預報準確率的提高；自動調節電源、空調設備的運行狀況，優化能源供應、節約運行成本；對設備、人員的完善管理功能等。這些高智能的性能對發展監控技術，提高供電質量，實現電源設備的少人值守、無人值守有著重要的意義。因此利用專家系統、模糊理論、神經網絡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控系統未來發展的方向。

同時隨著通信電源監控系統與企業信息化系統（如綜合資管系統、財務系統、人力資源管理系統、工程管理系統等）的融合，將會衍生更多的功能，比如電量分析、電源容量預警、電源系統隱患分析、工程建設與評估等，這些功能將為企業在提高效益、降低成本等方面提供極大的推動力。

（3）監控系統的協議將向規范化和統一化的方向發展。

通信電源監控系統所監控的設備繁多，如交直流配電屏、柴油機組、整流設備、蓄電池組等，同時還包括空調、環境溫濕度等。這些產品大多來自于不同的生產廠家，產品的性能和結構也不盡相同。要將這些迥異的產品互連起來，就必須耗費大量的人力物力來處理通信協議，從而增加了額外的投資。因此必須建立統一的規范，使不同廠家的通信電源及空調設備都遵循同樣的通信協議。

4 結束語

網絡技術、通信技術、電力電子技術、計算機及控制技術的快速發展，為通信電源監控系統的進一步發展和完善提供了條件。新技術、新工藝及高質量的器件在生產制造中的廣泛應用，為監控系統的可靠性及自動化程度的提高奠定了堅實的物質基礎。通信電源監控系統作為通信網運行維護的重要支撐手段，將發揮越來越重要的作用。可以相信，未來通信電源監控系統應具有功能全面、可實現智能監控、實時性好、可靠性高、安全性好、通用性強、伸縮性大、系統分散控制、開放性好、易于擴展等特點。

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