基于智能化的備發電監控平臺研究

張環宇

（中國鐵塔股份有限公司，北京 100000）

0 引 言

針對交通紅綠燈、醫療機構、銀行營業廳等網點在市電檢修、異常天氣等復雜因素造成市電停電時會影響其正常工作生產的問題，中國鐵塔股份有限公司采用了一種不間斷電源（Uninterruptible Power System，UPS）+電池組+動環監控單元（Field Supervision Unit，FSU）的模式，向用電客戶提供一種綜合備電、動環監控、智能監控等一體化服務解決方案，實現不間斷用電保障[1-3]。以監控平臺為載體，研究當UPS和鉛酸電池組等備電設備發生告警故障時，監控平臺如何使用智能化的方式解決問題，保障客戶24 h不間斷供電需求。

1 智能化監控平臺設計

1.1 監控平臺架構

監控平臺的架構設計分為設備接入層、核心層、存儲層以及應用層，如圖1所示。

圖1 監控平臺架構設計

在設備接入層，備發電設備（如FSU、UPS、鉛酸電池組及鋰電池組等）通過消息隊列遙測傳輸（Message Queuing Telemetry Transport，MQTT）協議、傳輸控制協議（Transmission Control Protocol，TCP）接入監控平臺。

核心層是監控平臺的核心部分，包括接口服務器、業務告警機、注冊中心等。接口服務器負責上傳性能數據、告警數據至平臺，而業務告警機負責冗余告警的壓縮、告警的生成、告警的入庫處理等[4]。注冊中心負責存儲設備的網絡地址等信息，用戶可以從注冊中心查詢服務提供者的地址，并通過該地址調用服務提供者的接口服務，達到負載均衡高可用性的目標。

存儲層是持久化層，業務的核心數據保存在Oracle數據庫中，歷史性能、歷史日志、實時性能數據保存在Kafka、MongoDB中[5]。

應用層主要提供Web服務和備發電業務平臺的服務開放，提供直觀化的監控展示。

1.2 監控平臺功能模塊

智能化監控模塊主要分為數據采集模塊、告警處理模塊、工單派發模塊、短信推送模塊。

數據采集模塊主要接收設備主動上報的性能數據、告警數據并傳輸到監控平臺，同時監控平臺可以主動下發指令來獲取設備的數據，實現與設備數據的實時雙向交互。

告警處理模塊主要自動接收設備的告警信息并上報，從設備維度進行告警數量的壓縮，生成告警數據信息和告警工單。

工單派發模塊主要根據維護區域將工單自動調度至對應區域的運維人員，實現快速響應、快速排障。與此同時，模塊支持運行維護工作的全過程管控，提供派單、接單、回單的全閉環流程。

短信推送模塊主要基于規則配置，監控平臺無縫銜接短信網關，可以自動觸發告警短信傳輸至客戶側、維護人員側，支持短信推送時間、接收手機號等信息的個性化配置。

2 智能化監控平臺的流程及實現

通過Web端與移動端App的數據匹配結合，為客戶提供發電服務提醒及設備告警的流程化處理等一系列智能化服務。

2.1 發電服務提醒

針對市面上客戶無法對備電點位備電續航時長進行掌控的問題，平臺通過短信推送為客戶提供智能化的發電服務提醒功能。當市電停電、電池組開始備電后，監控平臺會根據電池組容量、負載功率、負載電壓以及實際放電電流等數據計算該點位的預計備電時長，并給客戶推送短信，提醒客戶是否需要發電服務，并提供相關發電維護人員的姓名及電話號碼。當備電時長不滿足客戶供電需求時，客戶可以選擇發電服務，發電維護人員會匹配油機或鋰電池包趕往供電現場進行發電操作，為生產網點提供電力保障。智能化發電流程如圖2所示。

圖2 智能化發電流程

2.2 告警處理流程

在備電設備的使用過程中，設備會因使用時長、外部環境、接入側配電等問題產生交流輸入中斷、溫度過高、電壓過壓以及電壓欠壓等信號量告警，客戶對這些設備告警的產生原因及如何處理并不專業，需要借助鐵塔側的相關維護經驗進行處理。監控平臺提供了一種智能化的告警處理流程，實現了對設備告警的閉環處理。

當UPS、FSU、鋰電池組存在異常問題時，會上傳相關告警信號量到監控平臺，例如FSU離線告警、交流輸入中斷告警、交流輸入停電告警以及總壓過壓保護等，監控平臺會對相關告警進行解析。對于緊急告警，根據中國鐵塔集團的區域維護手段，將對應的告警工單派發給區域的維護人員。維護人員通過移動端App接單，到達現場進行故障處理。當維護人員處理完成設備故障后，通過移動端App填報回單信息，完成對應告警工單的歸檔。智能化告警處理流程如圖3所示。

圖3 智能化告警處理流程

2.3 智能化監控流程實現

以中國鐵塔10棟演示大廳為例，當客戶使用監控平臺Web端和移動端App后，進行發電服務提醒和告警處理的全流程貫通。監控設備類型展示如圖4所示。

圖4 監控設備類型展示

在發生停電告警或停電告警恢復時，會發送相關短信推送。具體收到的短信截圖如圖5所示。通過短信配置告警接單人，填寫維護人員手機號。

圖5 告警短信推送

首先，當設備產生告警時，監控平臺會自動生成相關告警信息，交流輸入中斷告警如圖6所示。

圖6 監控Web端告警展示

此時，相關告警自動同步至移動端App中，如圖7所示。

圖7 移動App端告警展示

其次，根據告警類型自動生成工單，并派發工單任務至一線維護人員的移動端App處。告警工單信息展示如圖8所示。

圖8 告警工單信息展示

再次，維護人員通過移動端App接單。移動端App接單界面如圖9所示。

圖9 移動端App接單界面

最后，當維護人員處理完故障后，通過移動端App進行回單操作，填報回單信息并完成工單歸檔。移動端App回單界面如圖10所示。至此，故障處理流程結束，實現全過程閉環管理。

圖10 移動端App回單界面

3 結 論

以客戶使用電池組設備進行備發電為背景，探索一種智能化的發電服務提醒與告警閉環處理流程。采用監控平臺Web端、監控平臺移動端App相結合的手段進行設備告警信息的監控，采用短信推送和工單推送的方法完成對故障的閉環處理。采用智能化的手段，將維護人員信息、故障告警信息、故障告警工單以及故障處理狀態進行匹配關聯，完成故障的智能化閉環處理，解決客戶使用過程中的設備維護問題。由于研究時間較短，本文只提供了短信推送的發電流程管理，對于平臺進行自主化發電功能并沒有實現，因此后續需要研究平臺觸發發電的判定條件，同時實現發電的自動化派單模式。針對不同的行業客戶，在設備使用過程中需要關注設備的使用情況、老化情況。