动力集中监控系统的节能降耗措施分析

我国电信网络的建设和发展使电信网络的规模不断扩大，需要操作和维护的设备种类及数量也越来越多；设备分散，按照传统的维护方式进行有人值守、巡检已经越来越困难，近几年电信机采用环境及动力设备集中监控已成为一种趋势，可实现机房的无人值守或少人值守，进一步提升电信机房的工作和管理效率。

监控系统的基本结构如图1所示。其无论采用何种品牌的监控方式，就其组网而言一般都可以分成，现场采集控制层(远端局站)、本地管理控制层(中心局端)、上层管理控制层(市级或省级中心)。

图1 多级组网系统结构图

节能措施1：电池容量管理

蓄电池作为通信系统的后备电源，其性能好坏直接影响基站停电支撑时间。对重要基站及局房来说，蓄电池更是救命稻草，一旦开关电源(整流模块)输出出现故障或市电停电后发电机无法正常供电，此时蓄电池性能的性能就直接关系局站的生死。

运维人员要做到心中有谱就必须了解蓄电池的后备支撑时间。一般来说了解蓄电池的后备支撑时间的测试方法有多种多样，可以是理论测算，也可以是实测数据。由于理论测算受到各方面的影响因素较大，与实际容量偏离较大故只能作为判断理论容量的一个参考值。最原始的实测数据方式就是运维人员带着放电设备及容量测试设备到基站逐站放电，这种方式不仅效率低下，还占用着大量的人力、物力。

动力监控系统实现对基站放电的方法有两种，一种是通过局站停电时的自然放电，来进行局站电池的容量测试；另一种方式是通过远程关闭开关电源整流模块或通过调低远端局站开关电源系统电压的方式进行局站远程放电。

从上述两个方法来看，采用停电法受停电时间的影响，停电时间短即无法对容量进行全容量测试。监控系统通过记录每次停电情况，动态更新电池容量表。当然动态更新并不是简单更新每次最新的放电时间，而是要根据每次放电所达到的最低电压值时的放电时间来更新容量库，以放电终止最低电压值时的数据更新库中上次记录中较高电压值时的数据。例如：库中原记录某站46.5V时放电长为600分钟，此时若放电电压低于46.5V时所得数据即可更新掉原库中数据。目前基于更新的科学条件，无论电池放电时间长短，数据都可以做到动态更新。

在第二种基站放电方法中，关闭模块法或调节电压，是通过关闭系统电流输出(等同停电)来达到电池放电的目的，当电池电压下降到设定值时(如46V)人工开启整流模块或调节均浮充电压至正常值，结束放电。如果运维人员必须了解电池电压放电至46V时的放电时长，可将系统均浮充电压设置为45.9V，此时开关电源通过监控单元的控制而限制输出即整流模块输出电压只有45.9V(此时输出电流为0)，当系统电压下降至45.9V时系统模块为保证系统电压维持在45.9时模块开始有输出，此时输出大致为负载电流大小。此时可通过将浮充电压、均充电压调回正常值来结束放电，这样就可以得到电池的放电时间，此方式较自然停电法数据要更准确。

利用监控系统对电池的远程放电来管理蓄电池放电支撑时间，可为动力调度提供重要的调度依据,如图2所示。同时，利用监控系统报表功能对各项指标进行分析，可作为蓄电池每年例行的放电测试原始记录，不仅节约了人力成本，还在很大程度上节省了物力、财力成本。别一方面通过对电池的容量测试过程，运维人员还可通过监控系统提供的报表及曲线功能来分析电池的健康状况，及时剔除落后电池，保证系统稳定可靠运行，并且放电过程中出现的落后电池也能及时被运维人员发现，做到早更换、早处理，达到提升蓄电池性能的目的。

节能措施2：油机车发电的合理调度

运维人员通过对蓄电池、开关电源和市电的监控，在基站发生停电的情况下，能化被动为主动，应对紧急停电事件。

运维人员一方面可通过电力服务热线了解停电时长，另一方面则依据在系统中存在的蓄电池后备时间支撑表（没有支撑数据的可依据基站负载电流和电池标称容量，计算蓄电池的放电容量），对放电容量超过40%的站点进行重点监视。

在运维人员设置相应的预警阀值后，如果被监视基站达到计划停电时间的，系统电压或已放电时间临近系统一次下电电压或容量库中的支撑时间(须留有一定的发电应急反应时间)，运维人员可以通过监控停电基站蓄电池的电压和测试容量，结合基站的负载，对基站的发电需求做出统筹安排，为油机车发电的调度安排提供客观依据。

从图2可以看出，运维人员通过对电池的容量测试算出电池放电支撑时间，系统便可通过已停电时间来自动计算出剩余支撑时间，为基站发电需求做统筹安排，为油机车发电的调度安排提供客观依据。当然油机车的调度更须结合基站相应实际情况，如基站路程、发电时须使用的油机型号(山上的基站由于油机车无法使用，均只能使用便携汽油机)及油机分布情况等相关信息。

图2 监控系统提供的停电监测表

动力监控系统作为信息的提供者，更重要的作用是使人们对其提供的信息进行分析和处理。运维人员对油机的调度尽量要做到少发或不发，综合利用各方面的信息。如果一停电就盲目赶往基站发电，不利于运营成本的控制，这种粗放型管理也不适合企业的发展。如何从控制运营成本提高服务质量已成为企业发展的主流。

作为技术维护人员，运维人员自然须从控制成本、节省效率进而使系统达到节能减排目的的角度出发来更好地调度油机车。

如果某站可支撑时间10小时而停电时间却是11小时，此时运维人员就可以通过油机对其供电1个小时便可停机，而非早早去基站发电再等到市电恢复后才回岗。如果此站停电时间在中午12点，按常规运维人员可能要发电到凌晨1点左右，而通过上述的科学安排，运维人员只需在下午15点后安排去基站发电一个小时即可，而不必要占用休息时间。

节能措施3：空调控制智能化

丽水地区素有“九山半水半分田”的说法，正是地理因素，造成丽水山区昼夜温差变化较大。以往基站空调一到夏天为确保基站温度不超温，需24小时不间断开机运行。部分负荷大的基站往往需要两台空调甚至三台空调降温。对于空调控制，以往运维人员采用的管理方式是冬天关机、夏天开机的管理方式。目前，显然这种管理方式简单省力但存在着一定的不足。除了上述方式，利用气温的变化，在气温较低的夜间、阴天等时段使基站通过自然散热的方式，也可以满足基站运行要求。此时开启空调显然是符合节能要求，尤其是开启多台空调的基站。[p]

以下本文针对市区两个站点(均为丽水市区学校基站)的两种管理模式作一个比较。

农校基站空调半个月来基本一直开着，这种只有冬天才关闭空调的方式是典型的传统粗放型管理方式。这样的方式下，虽然基站温度基本保持在25℃这一范围，真正做到了恒温，但空调却一直运行。

林校基站则采用监控系统对空调进行智能控制。即在自动控制公式中写入：当温度大于25℃时开启一台空调；当温度大于28℃时两台空调均开启；当温度小于24℃关闭一台空调(防止空调频繁开关机)；当温度小于20℃时空调全部关闭。

从空调工作状态图及温度的走势图来看，无疑林校基站的空调控制方式比农校基站的要科学得多。可以明确的是，林校基站的空调运行曲线与室外温曲线的走势变化是一致的，即空调的使用是在基站需要空调制冷的情况下才运行的。

从两个基站的运行状态来看，采用智能控制方案的空调运行时间明显小于没有采用控制方案的空调的运行时间，这种情况在环境温度高的时候差别不是很明显，但温度差变化大的时候（如夜里温度在20°C，白天气温在30°C以上）采用此种方式平均一个基站可使空调少运行10个小时以上，如果算上两台空调，其节省的运行时间则可更长(因为大部分站点空调都使用两台空调)。
节能措施4：通风系统改造

虽然监控系统有着各种各样的组网方式及形形色色数据采集方案，但无论怎么改变，其最基本处理量都包含模拟量采集、开关量采集、遥控输出等最基本数据的处理。

通过实践，笔者发现利用监控设备的智能控制功能加上普通换风机，可以实现智能风机的功能。利用监控设备的遥控通道控制风机运行，通过控制表达式的修改就可以达到风机的自定义开关机及空调的协调控制，能实现使用风机降温的情况下尽量不使用空调的目的。系统连接如图3所示。

图3 通过改造后的风机系统结构图

以下是通过修改表达式的形式完成对空调及风机的控制定义。

表达式解译如下。

空调开机表达式：当室内温度大于25°C时并且风机及空调处于关机状态，发送控制命令（空调开机）。

空调关机：当室内温度小于24°C时，并且空调处于开机状态发送关机命令。

风机开机：室内温度大于15°C并小于25°C，并且室内外温差大于等于2°C(此时空调处于关机状态、风机处于关机状态)或室内温度大于35°C（主要是考滤当空调不制冷的情况）发送风机开机命令。

风机关机：当室温小于15℃或室温大于25℃，(风机处于开机状态)发送关机命令。

从图4中可以看出白天室外气温走势成一个几字形走势，于14时达到高峰，室温度始终保持在25℃范围内。从图5可以看出风系统工作正处于这个几字形的凸出部分。从图6可以看出空调则一直没有工作，由此证明通风系统能对基站机房的恒温发挥了作用。

图4　此为室内外温度曲线走势图（蓝色为室内温度曲线红色为室外温度曲线）

图5　此图为风机开关机曲线

图6 此图为空调开关机状态曲线

节能措施5：告警管理

监控系统告警并非都是故障报警，更多的是系统对运维人员的一个警示。

运维人员应通对重要参数的变化设定对重要故障设定为重要告警，并配以声光告警用以警示(如市电停电)，对一般性的参数变化则将其设定为一般告警，不配以声光告警（如交流电压过压10%以内）。系统告警有时更多是对故障前夕的一个警示，如不处理得当将使告警继续发展成为故障。

在没有动力环境集中监控系统发挥作用的情况下，运维人员对系统故障的处理往往采用的都是事后补救的形式。往往在故障发生时基站中断后运维人员到现场查看才可以发现故障情况，不仅故障处理时限较长，还容易造成因无备件而二次返站。目前丽水联通采用的管理形式是将系统发现的故障告警内容及现象通过运维支撑平台派单给相应的处理人员。相应的处理人员则通过分析监控提供的数据对故障情况作一个准确的判断，然后决定带何种工具以及决定处理方式，大大提高了故障处理的效率。

除了上述的动力环境集中监控系统在节能降耗上体现出的功能，很多新功能、新用法还需运维维护人员去发现和探索研究。

通过对动力监控系统的合理利用，以及数据的组合分析，运维人员就能够得到更准确的数据，依此检测出基站运行的异常情况和不利于节能减排的设备运行情况，并着手处理或者改善，以进一步提高基站的性能。