電源及機房環境監控系統運行維護建議

■ 姜秋妍

電源及機房環境監控系統運行維護建議

■ 姜秋妍

20世紀90年代，隨著通信和工業控制技術的快速發展，電源及機房環境集中監控技術日趨完善并得到大力推廣，通過集中監控，鐵路沿線車站、中間站、基站、直放站的電源設備運行情況和機房環境信息都能時時傳送到位于樞紐節點的監控中心。值班人員在監控中心值守，能及時發現各監控站的告警信息，并通知維護人員進行故障處理。這項技術的應用大大減少維護人員現場巡視工作，縮短了故障發現和處理時間，成為機房和供電安全的有力保障。截至2012年底，全路共有環境監控系統約200套，監控站點9 424個，電源及機房環境監控系統（以下簡稱環監系統）基本覆蓋全路無人值守機房，成為現代化鐵路通信基礎設施維護工作不可或缺的必要手段。

1 鐵路通信環監系統的網絡結構和功能

環監系統在鐵路、通信、電力等多個行業均有廣泛應用，各行業又因維護管理模式不同，對環監系統的組網結構和功能要求不同，《鐵路通信電源及機房環境監控系統技術條件》（報批稿）中對環監系統的網絡結構和功能做了相應規定。

1.1 網絡結構

1.1.1 環監系統內部組網結構

鐵路環監系統由監控中心（SC）、監控站（SS）、監控終端和通信通道組成，采用兩級組網結構（見圖1）。

監控中心設備包括服務器、網絡通信設備等，服務器用于存儲監控數據。

監控終端是對通信電源及機房環境進行監控管理的用戶終端設備，是監控系統的人機界面，一套系統根據維護需要，會在不同地點設置多套終端。

圖1 鐵路環監系統網絡結構

監控站設備由監控單元、監控模塊、通信單元、傳感器等組成。監控單元是監控站的數據處理設備，與監控模塊、傳感器協同工作，完成被監控機房內相關設備和環境的數據采集、監測、處理、存儲、控制操作，并通過通信單元和傳輸通道完成與監控中心之間的信息傳送。

通信通道是監控中心和監控站之間的信息傳輸通道，通常采用IP網絡、2M方式，早期也有采用音頻專線方式。

1.1.2 與其他系統的互聯

目前鐵路通信電源及機房環境監控系統通常在監控中心與以下4個系統互聯：

監控中心接入綜合網管系統，向通信綜合網管系統提供告警、資源情況等信息。目前已在武廣客專通信綜合網管系統中試點實施。

監控中心與直放站網管系統互聯，接收直放站網管系統提供的電源及環境監測信息，進行統一管理。目前在京石、武高鐵等部分客專線系統實施。

監控中心與綜合視頻監控系統互聯，實現告警聯動，監控系統監測到設定的告警時啟動照明燈，并將告警信息傳送給綜合視頻監控系統。目前各線對此功能的實現均不太完善，視頻監控與電源環境監控系統均能啟動機房照明。

監控中心采用以太網接口與時間同步系統互聯，實現與時間同步系統時間同步的功能。目前各鐵路局均已將此項功能列入實施計劃，上海鐵路局高鐵線路已實現與時間同步系統互連。

1.2 環監系統的功能

1.2.1 監控對象和監控內容

監控對象是指被監控設備，目前鐵路在用監控系統中接入的監控對象通常為電源、空調和機房環境。電源設備通常包括交、直流配電設備、高頻開關電源、UPS、逆變器、鉛酸蓄電池組、發電機、電源防雷箱等。空調設備通常分為普通民用空調和機房專用空調2類。機房環境通常包括溫濕度、煙感（溫感）、水浸、紅外入侵探測、門磁、玻璃破碎等監控項目。另外，一些高鐵線路的環監系統還包含智能門禁系統，一些普速線路的環監系統包含機房的視頻監控。隨著新技術發展和維護需求提高出現的新型設備，如太陽能供電設備、風力發電設備、磷酸鐵鋰電池、熱交換設備及節能設備，也逐漸納入環監系統。

監控內容是指被監控設備的具體監測和控制項目，在《鐵路通信電源及機房環境監控技術條件》中規定監控系統的常見監控對象及其主要監控內容，但在實際應用中，由于被監控設備智能化程度的提高，監測內容已由傳統的電壓、電流等主要供電指標發展到監測設備內部的每個模塊的數據和每個部件的狀態。監測內容日趨精細，數據量日益龐大，使值班人員的工作量和工作難度大為增加。

1.2.2 環監系統的基本功能

環監系統的功能基本上分為3部分：數據采集和設備控制功能，運行、維護功能和管理功能（見圖2）。

（1）數據采集和設備控制。數據采集是環監系統最基本的功能要求，必須實時、準確；設備控制是為實現維護要求而立即改變系統運行狀態的手段，應安全、可靠。《鐵路通信有線維護規則》對系統監測數據的精度有明確要求，維護單位應定期按照計表要求進行精度校對。

（2）運行和維護。運行和維護是基于數據采集和設備控制之上的系統核心功能，完成日常運行數據的監控、告警處理、規定的數據記錄和相關的控制操作等。

（3）管理功能。管理功能主要包括以下幾個方面：

配置管理：提供收集、鑒別、控制來自下層數據和將數據提供給上級的功能；

故障管理：提供對監控對象運行情況異常進行檢測、報告和校正的功能；

性能管理：提供對監控對象的狀態以及網絡的有效性評估和報告的功能；

圖2 監控系統功能結構

安全管理：提供保證運行中的監控系統安全的功能。

2 鐵路通信環監系統運行維護中存在問題及解決建議

通過對若干鐵路局環監系統的調研，目前鐵路環監系統在運維中所發揮的功能還停留在采集、記錄、存儲監控數據和發現、處理設備告警這一層面，而環監系統的管理功能，如通過存儲的監控數據對監控對象的運行狀況進行統計分析等功能并未得到很好的應用。探究其原因，一方面監控系統和被監控設備廠家數量眾多，產品差異性較大；另一方面用戶對系統應提供的報表統計管理功能沒有明確要求，對告警信息名稱、告警等級等沒有統一的規定，造成告警信息龐雜甚至混亂。這勢必會影響監控系統的運行維護效率，使基于其上的管理功能得不到充分發揮。

2.1 存在問題

（1）告警信息量大，容易導致值班人員懈怠，忽視重要告警。各鐵路局環監系統在建設時通常一條線一套系統，導致系統數量和廠家繁多，各鐵路局監控系統數量多則二十幾套，少則五六套。為了便于集中管理，提高勞動生產率，目前各鐵路局通常設一個或幾個動環網管中心，將各監控系統的終端集中到動環網管中心，每班的值班員數量通常為1～2人，以某鐵路局一套高鐵環監系統為例，監控站點120個，2013年4月份日均告警數量480條，值班員平均每3 min處理一條告警，由于高鐵環監系統普遍監控了UPS、蓄電池、機房專用空調等設備，告警量較普速線要大很多，如果一個網管中心放置兩套高鐵環監系統，平均1 min 30 s會有一條告警發生，值班員要查閱、確認告警，分析后通知維護人員，工作量非常大。

（2）告警門限值設置不統一、不合理，導致告警數量增多，或告警不及時。比如設置交流電壓門限值時，應結合本地的供電條件，重點考慮高頻開關電源和UPS等通信電源設備能允許的輸入電壓范圍（鐵標規定為額定值±20%），如果設置范圍過寬，就失去了對用電設備的保護作用，如果設置范圍較窄，電網中的干擾（如供電單位在進行倒閘時產生的操作過電壓）就會頻繁引發告警。又如一些用戶將直流電壓高門限值設置過低，設置為均充電壓，導致系統正常均充時就發生電壓高告警。

（3）各使用單位沒有統一的告警級別規定，各環監系統建設時，告警級別通常按照各監控廠家的默認值設定，由于監控系統廠家數量繁多，各廠家告警級別設置不統一，一些重要告警被設置的級別較低，不能引起值班員的充分重視，導致值班員分不清主次，容易延誤重要告警的處理時機。

（4）告警名稱不統一、不標準，使值班人員對告警含義判斷困難。由于被監控設備廠家和監控系統廠家繁多，同一條告警，不同的設備廠家命名不一致，不同的監控廠家進行協議解析后的名稱也不一致，使值班人員難以理解各項告警的準確含義，也不利于告警的統計和分析。

2.2 解決建議

在工程中，環監廠家可以根據用戶的具體要求對告警名稱、等級、報表格式等進行調整。目前中國移動、中國電信都在著手制定各自的告警信息字典表，對告警信息進行梳理，對其中重要的告警信息加以明確，使各監控廠家按照用戶統一規定調整各自系統，便于運行維護和統計管理。針對上述問題，建議采取以下解決措施：

（1）將監控系統告警信息分為3個等級并對各級告警的重要性及告警信息的顯示顏色進行定義（見表1）。

（2）梳理必要告警，形成標準化字典表。由于監控系統廠家和被監控設備廠家眾多，告警類型和告警名稱也千差萬別，不同廠家設備又因型號、容量不同，告警監測點有100到200個不等。通過梳理，歸納并篩選出運維中關注的29條告警項目，規定其標準的告警名稱、告警編號、告警級別，并給出告警含義，對于其他告警項目，使用單位可以根據維護需要取舍。在此基礎上，將目前在線運行的被監控設備分為11個類型，初步確定118條告警信息，形成標準化字典表（見表2）。

表1 告警等級定義

表2 鐵路通信環監系統告警標準化字典

續表1

續表2

（3）結合使用單位實際情況規定告警門限值。用戶應結合機房狀況、供電情況及《鐵路通信有線維護規則》的相關規定，統一規定告警門限值，確保及時發現重要告警項目（見表3）。

（4）加強告警項目的統計分析。有了統一的告警級別定義、告警門限值和告警名稱，用戶可以快速準確地對特定告警進行篩選，制定標準的報表格式。如按月統計高頻開關電源的模塊故障率、機房溫度超限率、停電時長和停電次數，裝有智能電表的機房還可以統計機房的用電量。將這些性能數據生成報表，同時傳送給綜合網管，管理人員按月度、年度對報表進行統計分析，形成設備運用質量和維護質量報告。

3 強化環監系統通用管理功能，充分發揮環監系統在運維管理中的作用

環監系統除上述數據采集和設備控制功能，運行、維護功能和管理功能三項基本功能外外，還可根據用戶需求開發很多通用管理功能，這些功能可以進一步優化監控系統和被監控設備的運行方式，節約人力、物力，提高運維效率。

3.1 發揮監控系統的資源管理功能

資源管理功能是系統的一項輔助管理功能。它可以將被監測設備的型號、廠家、開通時間、維護人員、技術資料等內容歸納整理，進行統一管理。尤為重要的是，電源設備數量眾多，通過這項功能可以方便地按廠家、按型號統計出在用電源設備數量，這一數據還可作為考核各型號設備故障率的基礎數據。

3.2 適時引入節能功能

節約能源，較少浪費始終是生產建設的重要課題。監控系統可以實現輔助節能功能，系統通過對機房室內外環境量和電源、空調設備的監控，在保證通信系統正常工作環境和通信系統穩定運行的前提下，對機房環境和電源、空調設備的運行狀態進行優化，達到減少用電量的目的。

3.3 油機調度功能

對于供電不穩定地區，監控系統可以綜合考慮基站負荷、電池放電時間、剩余容量多方面的因素，形成移動油機調度計劃，保證基站設備不間斷運行，合理安排油機上站發電，有效降低油機調度次數、發電次數和發電時長，提高油機發電的調度效率。

總之，電源及機房環境監控系統是鐵路通信基礎設施維護工作的必要手段，規范告警信息和報表格式一方面可以為值班員提供明確告警信息，確保重要告警得到及時發現、處理，為鐵路通信系統的安全運行提供有力保障；另一方面可以為管理工作提供便捷可信的數據支持，從而提高運行維護效率和管理水平。此外，環監系統還有強大的通用管理功能，用戶應結合使用需求，深入挖掘，必定能使鐵路通信電源及機房環境監控系統在運維管理工作中發揮出巨大的效力。

[1] 鐵路通信電源及機房環境監控系統技術條件（報批稿）[S].

[2] 鐵路通信有線維護規則[S].

[3] YD/T 1363.1—2012 通信局站電源、空調及環境集中監控管理系統（報批稿）[S].

表3 部分告警門限建議設置值

姜秋妍：北京鐵路通信技術中心，工程師，北京，100038

責任編輯 王志明