開展數據挖掘，提升動力環境監控效能

施建榮，何 霞

（1.中國移動江蘇公司南通分公司，江蘇 南通226007；2.中國移動江蘇公司，江蘇 南京210020）

1 概 述

隨著2013年12月5日4G牌照的發放，中國移動通信已正式跨進4G時代，GSM（2G）、TD（3G）、TD－LTE（4G）、WLAN四網協同運營已促使通信網的網絡監控管理系統（簡稱網管網）具備了大數據特質，而動力環境監控系統直接服務于這個龐大通信網。

大數據泛指巨量的數據集，因可從中挖掘出有價值的信息而受到重視。麥肯錫公司的報告指出數據是一種生產資料，大數據是下一個創新、競爭、生產力提高的前沿。在開發利用大數據背景下，挖掘動環監控數據、用好動環監控平臺既是動環監控的機遇，也是不可回避的新挑戰。

動力環境監控系統是采用數據采集技術，計算機技術和網絡技術，實現對動力電源供電設備的運行情況及機房環境狀況進行監控的平臺。其中數據的及時性和準確性是數據采集的前提，這也是對監控系統最基本的功能要求。而目前的運行維護工作往往只強調及時性，而忽視了準確性。隨著4G時代的到來，網絡設備成倍增加，產生的數據也越來越多，如何保證并提高海量數據的準確性越來越引起人們的重視。此外很多重要的基礎數據，如網絡運行數據、告警、基站節點的電壓、電流、溫度，通信機房節能減排數據等，基本上都是從“動環”系統獲取，如果這些數據的真實性、準確性都得不到保證，那么設備運行的數據監測與數據分析也就失去了意義。準確獲取原始數據的重要性可見一斑。

2 研究現狀與問題分析

動力環境監控系統針對各種通訊局站的電源設備特點和工作環境，對局站內的通信電源、蓄電池、UPS、發電機、智能空調等智能、非智能設備以及溫濕度、煙霧、水浸、門禁等環境實現“五遙”功能：遙測、遙信、遙控、遙調、遙視。這些功能的實現都與數據采集密切相關。

真實可靠和實時的數據是維護工作的靈魂，管理工作的基礎，是維護人員進行預防性維護和系統安全決策必不可少的依據。

當前運營商后端系統的數據主要有故障告警數據、實時運行數據等，本文選取動力環境監控中較重要，問題也比較明顯的兩種數據（告警數據和智能電表數據）來進行研究、分析。

告警數據主要包含以下幾方面：（1）設備故障告警，如：電源模塊告警。（2）環境異常告警，如：水浸告警、高溫告警。（3）電源供電情況告警，如：停電、低壓告警等。動力環境監控系統根據告警信息，派專業維護隊伍到現場處理，并依據實時數據對基站動力設備進行遠程開關和運行參數設置調整。可見，如果告警數據出現錯誤，維護工作將失去正確的方向。

2.1 告警數據未能反映真實情況

以圖1中如皋基站告警量最大的“電池單體｛0｝電壓低告警”為例，一天的低壓告警就達到73次。

實際情況，在對這些電壓低的電池進行現場核查工作后表明，很多其實不是電池本身的問題，而是電池監控采集線或者連接輔件含緊固件接觸不良（壓接不緊或者接觸氧化）等問題，導致監控采集的數據缺乏準確性。

圖1 如皋分公司基站告警量排名統計表

圖2中，電池單體電壓告警數量相比較其他告警，數量非常大，僅低壓告警就高達1 123次，有的基站中電池告警占到總告警的56%。而這些數據是不是真實信息的反映？通過對現狀的梳理、分析，結果發現這些告警信息只會將維護工作帶入歧途。因此，告警關聯的準確性急需改善。

圖2 按設備種類標準告警統計表

2.2 智能電表數據不準確的問題

智能電表數據常常不準確。通過日常數據分析，有的數據偏大，有的數據偏小，有的電表甚至沒有數據。結合現場排查，發現智能電表數據不準確帶來數據采集準確性不夠是基站維護工作中的常見問題。

圖3 分公司全網智能電表數據匹配統計占比

從圖3可以看出，匹配不成功率高達54%，經現場核查發現一般存在以下幾個問題：

a.各相電壓、電流采集線纜對應關系錯位。

b.PT或者CT設置錯誤。

c.電流采集線進出反向。

動環監測系統中智能電表監測系統常出現的狀況：

（1）監測中斷，無數據

監控中斷的情況如圖4所示。

圖4 智能電表檢測中斷

（2）數據不合理，無告警

圖5所示為數據不合理卻無告警的情況。

圖5 三相電流明顯不平衡，A相電流為0

下面以南通分公司各個基站和節點的三相電流為例：以下數據為對照動環整理所得，由于數據太多，取幾組典型數據加以分析，如表1所示。

表1 各站點三相電流監測記錄表

表1為南通市2181個站點中，列舉的具有典型意義的站點數據。

表2為南通移動分公司各站點智能電表故障比（三相電流監測）匯總表。

表2 各站點智能電表故障比（三相電流監測）匯總表

表2中的電表故障包括：

（1）監測中斷，沒有任何數據值。

（2）監測未中斷，但數據值缺失，讀數為0。

（3）無法正確顯示設備工作狀態。

（4）設備數值非實時數據，嚴重滯后。

對于明顯不合理的數據，比如三相電流數據均有，而且偏差均在合理范圍之內，但是都是很小的數據，明顯和實際情況不符合的，因所設計三相電流平衡算法并未考慮此種情況，故表2中并未納入統計，具體算法會在下文中闡述。

表2中，全市的電表故障率平均達到了13.76%，個別故障率比較高的縣市達到了20%，如果統計進不合理的數值較小的節點，故障率將會進一步增大，較高的電表故障率將直接導致采集到的數據準確性大大降低，其結果就是坐在動環監控系統前的工作人員不能做出及時、準確、有效的判斷，給動環維護工作埋下了隱患。通過分析，我們開展了為期3個月的基站動環監控可用率專項整治活動，通過整治，可用率穩定在98%以上。

3 結論與解決措施

通過對上述情況和數據進行分析，可以清楚的得出，動環告警量大，數據準確性不高，除了真正因為被監控設備工作狀態以及數據異常外，很多情況是由于諸如設備安裝不到位、網絡傳輸故障、器件的維護與校對工作不及時，監測儀器質量問題等原因造成的。

數據的真實性離不開系統的穩定性，系統的穩定性又離不開工程前期的安裝質量與日常維護工作，實時的數據采集如果沒有穩定的傳輸支持，維護部門的各項預防決策也就無從下達，原始數據準確性的缺失將導致維護人員搞不清設備運行的真實情況，進而做出錯位的決策方案。針對以上原因分析，提出以下幾點解決措施：

3.1 器件選擇把關要嚴

互感器的精度與質量參差不齊，容易導致一些基站，節點現場電表計量不準，使用效果不理想。針對有的監控平臺不能在同一時刻采集到所有的測試數據，這就要求儀表具有凍結存儲一定時間的數據的功能。

要嚴把器件質量關，從公司利益出發購買穩定可靠，符合技術要求，又符合部門需求的產品。對供應商的產品、服務進行評審，參照評審結果選擇供應商。

3.2 施工監察要到位

通信機房的配電設計總是按照最大用電量并留足余量來進行開關大小配置的。而在建設時，現場人員會對照開關容量來選配電表的互感器，容易出現配置容量過大，從而導致互感器精度下降。互感器安裝過程中，某些互感器的負載能力比較弱，互感器與儀表間引線過長、線徑較細、線阻過大等都會影響數據的準確性。

施工過程中要規范施工，加強對施工人員的培訓，樹立“示范站”進行推廣。提高器件的集成化程度，減少現在按照環節。

此外，針對后續發展情況，施工設計時要有一定的前瞻性，為將來可能增加的設備留足空間與通訊口。

3.3 通訊及接口穩定性要保證，維護要及時到位

很多傳感器的工作環境非常惡劣，會發生偏差、精度退化甚至完全失效等故障，而且傳感器都在低端、數量巨大、維護周期又長、需要投入大量的人力物力，為此要增加專業的維護人員，提高維護人員的素質，加強分析和管控的能力。

中國移動江蘇公司在網絡一體化維護解決模式上進行了試點、研究，并穩步推進，促進了代維工作的提升，提高了網絡滿意度。

3.4 提高數據處理與分析能力

“世界的本質是數據”。動環系統的數據量巨大，以江蘇移動為例，目前已運行基站達2萬多個，監控點在20萬以上，每天原始告警量10萬條以上，模擬量的存儲，數據庫的讀寫記錄在200萬條以上，而且隨著各類動力及環境設備的陸續接入，數據量成倍增加。

4G組網時代，面對巨大的數據，可以采取“故障數據優先上傳，運行數據定時上傳，實時數據應答查詢上傳”的方針。同時提出合理的數據處理算法，加強數據的分析能力，提高數據敏感度，有效區分有效數據與無效數據。

通過大量的動環數據分析，可以得出一些對工作具有指導性的結論。我們在處理一些小型汽油發動機的故障中，統計發現小型發電機組壓控電路損壞的情況占了較大比率。通過小油機故障發生時間再對應到所保障站點的交流負荷分析，發現因基站負載嚴重不平衡導致小型發電機組壓控電路損壞的幾率增大。我們就通過特定的數據篩選，將三相嚴重不平衡的基站列出，通知代維人員進行整改。

下面以南通市2181個站點三相電流的數據分析為例說明。

三相電流的理想狀況是三者數值相差不大，保持在合理偏差范圍之內，而實際電表監檢測到的數據確實各種情況都有，那么運用合理的算法，有效的區分出三相電流是否平衡，進而指導動力維護工作就具有相當大的意義。

設檢測到的三相電流分別為IA，IB，IC，三者平均值為IP，出一個具體的簡單區分算法：

If MAX≥30% 三相電流不平衡；

Else三相電流平衡；舉例如下：

分析：MAX＝9%，區分效果顯著，三相數據差距不大，在合理范圍之內即為平衡。

分析整個南通市2181組三相電流數據，發現通過此算法可以有效判別三相電流是否平衡，表3為南通移動各站點三相電流不平衡比匯總表。

表3 南通移動各站點三相電流不平衡比匯總表

通過表3可以發現，各站點統計下來整體的三相電流不平衡比還是比較大的，具體到各個縣（市），海門的三相電流不平衡比最高，達到了62.5%，如皋的情況最好48.45%，這些數據也從一個角度客觀反應了各縣（市）維護工作的好壞，得到了動環監控系統工程師的佐證：如皋的維護工作做得確實比較好。對于數據較差的縣（市），以后維護工作就需要相應的加強。通過下發整改工單，布置專項治理工作，調整基站整流模塊實現各相相對平衡。一個階段后再通過動環監控系統數據分析對比，跟蹤整改進展，通過督辦等落實考評，實現閉環管理。

4 結束語

動力和傳輸組成的基礎網是整個通信運營網絡的根基，維護質量是企業發展的重要保障。隨著大數據時代的到來，動力配套系統的維護作為一項點多面廣且長期的基礎性維護工作，更離不開動環監控系統所提供的海量數據來支撐、指導。切實提高動環監控數據的準確率，做好數據分析與數據挖掘工作對提升維護工作具有十分重要的意義。