通信电源集中监控管理可行性报告.docx
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通信电源集中监控管理可行性报告
通信电源集中监控管理
可行性报告
摘要
第一章绪论
1.1通信电源集中监控管理的必要性和可行性
1.2电源集中监控系统的发展现状及方向
1.2.1电源集中监控系统的发展现状
1.2.2电源集中监控系统的发展方向
1.3通信电源智能设备接入和通信协议的开放性
1.4集中监控系统的设计原则
第2章系统监控对象及监控内容
2.1本系统监控对象的确定
2.2本系统监控内容的确定
2.2.1监控内容的分类
2.2.2监控内容的确定
2.3本系统电源集中监控的目的
第3章系统的功能与体系结构
3.1监控系统的功能
3.1.1监控功能
3.1.2人机交互功能
3.1.3管理功能
3.1.4帮助功能
3.2监控系统的组成和体系结构
3.2.1监控系统的基本组成和基本结构
3.2.1.1监控系统的基本组成
3.2.1.2监控系统的基本结构
3.3小结
第5章监控管理层的实现
5.1监控站SS的实现方案
5.1.1SS的功能
5.1.2SS的硬件组成
5.2监控中心SC的实现方案
5.2.1SC的功能
5.2.2SC的硬件组成
5.3监控系统工作模式和工作流程
5.3.1监控系统工作模式
5.3.2监控系统工作流程
5.4小结
总结与展望
主要参考文献
致谢
摘要
科学技术的迅速发展，使通信设备的自动化性能有了很大提高，为通信系统的集中监控管理提供了可行性。
通信电源设备的迅速分散，大量电源设备和空调设备分散在各个模块台站内，通过集中监控系统，维护人员可以发现设备故障，如果有必要，可以派人到现场处理，从而使通信台站不必配备一定的维护人员昼夜值守在机房内，进行巡视、抄表等日常维护工作和必要的设备维修、故障处理等。
通信电源监控系统，这里是指“通信电源、空调及机房环境集中监控管理系统”的简称。
通信电源监控系统是一个分布式计算机控制系统，它是一个集中并融合了传感器技术、现代计算机技术、通信技术、网络技术和人机系统技术的最新成果而构成的计算机集成系统，能够实现遥测、遥信和遥控三遥功能，对实现现代化的通信电源维护和科学管理有着重要的意义。
本文讨论了通信电源监控系统的各级功能划分、基本组成部分、层次化结构配置原则以及网络拓扑结构;然后，在前述基础上给出了一个通信电源监控系统完整的设计方案，具体设计内容包括总体结构设计、硬件设计、软件设计、组网等。
本监控系统采用三级分层结构，监控单元SU,监控站SS和监控中心SC。
硬件设计部分重点进行了SU的设计。
软件设计部分采用模块化软件设计思想，实现对电源设备的实时监控。
最后，文章对本设计进行了总结，并对监控系统的未来进行了展望。
关键词:
通信电源集中监控监控单元监控管理中心
ABSTRACT
Withthedevelopmentofthetechnology,theautomaticequipmentofcommunicationgrowsquickly.Furthermore,morecommunicationdevicesprovidemorepossibilitiesofcentralmonitoringsystem.Agreatdealofpowersupplydevicesandair-conditiondevicesare
distributedinallkindsofworkstations.Usingthemonitoringsystem,themaintenancestaffcanfindthemalfunctionandthensendworkerstosolvetheproblemsonsiteifitisnecessary.Consequentlythecommunicationofficedoesn'tneedtokeepcertainmaintenanceworkersin
thecomputerroomalldayandallnighttopatrol,takenote,repairandcorrectfailure.
CommunicationPowerSupplyMonitoringSystemistheshortenedformofthecentralizedmonitoringandmanagementsystemforCommunicationPowerSupply,air-conditionandmachineryroomenvironment.Itisakindofdistributedcomputercontrolsystemandakindofcomputerintegratedsystemcombinedwithseveraltechnologiesincludedsensormoderncomputers,communications,networksandhuman-machinesystems.
Itisabletorealizethree-telefunctionsincludedtelemeasure,telecommunicateandtelecontrol.Thiskindofmonitoringsystemisofgreatimportancetorealizemodernmaintenanceandscientificmanagementtocommunicationpowersupply.
Thispaperanalyzeditsfunctiondivision,basicparts,gradationstructure,configurationprincipleandnetworktopology.Then,aftertalkingaboutabove-mentionedpoints,thispaperputforwardacompletedesignprogramforamonitoringsystem.Thedetaileddesigncontent
includedthewholestructuredesign,itshardwaredesign,softwaredesignandnetworkdesign.
Thissystemintroducedathree-gradationstructure,thatis,supervisionunit（SU），supervisionstation（SS）andsupervisioncenter（SC）.Inthepartofhardwareesign,SUisemphasized.Inthepartofsoftwaredesign,moduleideaisadoptedandthemainflowchartisadvanced.Thissoftwareachievedrealtimemonitoring.
Intheend,thepapersummarizedthewholedesignworksanddescribedtheprospectsoftheresearch.
Keywords:
Communicationpowermonitoring;Centralmonitoring;
Systemmonitoringcells;Powerdevicescontrolcenter.
第1章绪论
1.1通信电源集中监控管理的必要性和可行性
部队通信网本身随着基础技术和系统技术的发展走向更高的层次，相应地对电源系统和环境的要求也越来越高。
特别是近几年来随着部队通信台站的大量建设，造成了通信电源设备的迅速分散，大量电源设备和空调设备分散在各个台站内，由于电源设备和空调等设备并不是一个单纯的电子元件组合，它还有许多机械部件，同时它受外界的影响很大，例如停电、雷击、烟雾等各种人为和自然因素会使电源设备出现故障，加上电源、空调设备相对独立，发生故障无法向外界告警。
随着通信事业和科学技术的迅速发展，通信设备的自动化性能有了很大提高，为通信系统的集中监控管理提供了可行性。
通信电源是通信系统的重要组成部分，要适应通信技术的整体发展，必然要积极的采用集中监控系统。
我国各种通信设备正在不断的更新换代，通信电源也随之采用了高科技的开关电源设备和自动化柴油发电机组、智能空调。
这些新型的智能化电源设备大大地改善了通信供电系统的自动化程度和工作可靠性，为通信电源集中监控管理创造了良好条件。
电源设备维护改革的方向是集中监控，逐步实现通信台站电源设备少人和无人值守。
所谓通信电源集中监控就是采用计算机控制系统对分布在不同地域的通信台站的电源设备（含空调设备和环境条件）合理设置必要的监控点，进行遥测、遥信、遥控，实时监视设备运行参数，及时发现和处理故障。
近年来，计算机网络、计算机通信、自动控制技术得到了快速的发展，为集计算机网络、计算机通信、自动控制技术于一身的通信电源监控系统进一步发展和完善提供了条件和技术基础。
1.2电源集中监控系统的发展现状及方向
1.2.1电源集中监控系统的发展现状
在国内，监控系统起源于上世纪80年代，当时这些系统都是由电源设备生产厂家进行开发的，只能接入单一类型的电源设备，这就造成了一个监控中心要运行开关电源、油机和空调等多套监控系统，甚至单开关电源就包括了不同品牌的多套监控系统。
这么多系统难以很好的进行统一管理和集中监控。
此外，各系统的功能、机制、协议、接口也存在较大差异，很难进行互联。
针对这种情况，建设通信电源集中监控管理系统的思路和要求就相应的被提出来了。
从上世纪90年代初广州电信局的第一套通信电源监控系统开发实验作为电源监控起步的标志，经过十多年努力，监控系统无论在技术上还是在系统实施的规模上，都有了很大的发展。
目前，国内外许多通信行业的厂商相继推出了各种监控系统。
国内如深圳华为通信股份有限公司的PSMS动力设备及环境集中监控系统，香港丰联企业有限公司的联讯一2000通信电源和空调设备集中监控系统，台湾P-DUKE的通信电源监控系统等等:
国外如瑞典ERICSSON公司的EnergyMaster系统中的电源监控子系统，美国Vicor、日本Cosel等也都有其各自的通信用开关电源监控系统[（210可以说，目前通信电源集中监控技术的发展与监控系统的实施己进入一个新时代，主要表现在:
1）计算机网络与通信、自动控制技术、信号转换技术与处理技术以及人工智能技术的飞速发展，为集多项技术于一身的通信电源监控系统的进一步完善与发展提供了条件。
2）在监控系统开发、实施过程中积累了大量丰富的经验，监控技术日渐成熟。
3）人们对监控系统有了较全面的认识，对其组成、结构和功能的认识逐步统一，系统框架模式逐渐确定。
4）新技术、新工艺在通信电源设备中的应用，使得通信电源设备自动化程度和可靠性有了很大的提高。
5）监控系统标准、规范、要求在过去的几年里相继出台，并得到进一步的修改和善。
6）监控市场逐步走向规范比，监控入网制度正在逐步实施。
所有这些都为通信电源监控技术的进一步发展和监控系统进一步实施创造了一个良好的环境。
1.2.2电源集中监控系统的发展方向
下面就通信电源集中监控系统在硬件和软件方面的一些新的发展方向作简要的介绍}
1）无人职守（少人职守）为目标的综合自动化系统将迅速发展。
目前，随着通信工业的发展，尽快实现无人职守的迫切任务已提上了日程。
实施计算机监控系统是实现无人值班的必要条件，而无人职守的要求又对计算机监控系统提出了更加深入、更高的技术要求。
2）多媒体技术在电源监控系统中的应用将更加广泛。
如同网络、开放系统、工作站等新技术对电源监控系统产生的影响一样，多媒体技术必将为监控系统开辟新的应用。
3）基于现场总线网络的分布式开放系统将成为主要潮流。
近年来，现场总线已在工业过程控制领域得到了广泛的应用。
这是因为:
.采用现场总线可大大节约连接导线、维护和安装费用;
.现场总线能够传送多个过程变量;
.数字信号的精确性是现场总线的又一个优点，可排除过去在数/模转换中所产生的误差;
.现场总线是双向的，采用它以后使得远程维护成为可能。
1.3通信电源智能设备接入和通信协议的开放性
由于通信电源设备种类较多，对于智能设备，即使同一种类设备其不同厂家的协议也各不相同，加上电源设备供货的厂家繁多，协议种类就更多，在监控系统的实施过程中，为了更好的利用智能设备的资源，即将智能设备通过对通信接口和通信协议的转换直接接入其监控系统，通信接口基本上属于RS232,RS485,RS422间的硬件转换，比较容易实现，而通信协议的转换在过去一直是困扰监控系统实施的棘手的问题，目前这个问题得到初步的解决，一方面大部分电源设备厂家能积极提供其设备的通信协议，另一方面信产部对智能设备提供了统一的协议，为协议的转换提供了条件。
目前通信协议和通信接口转换的方式主要是采用协议转换器的方式，所谓协议转换器的方式是将一种被称作是协议转换器的装置接入智能设备和台站监控主机之间，一端与智能设备的串口相接，另一端与台站监控主机的串口相接，来完成通信协议和通信接口转换。
简单的说协议转换器是一个具有CPU,EPROM,RAW，串行通信口等的微机系统。
一个协议转换器一般具备两个条件，其一至少有两个串口且分别与被转换的智能设备的串口以及台站监控主机的串口相匹配，其二是将智能设备的通信协议转换为台站监控主机协议转换软件固化在协议转换的EPROM里。
这种方式对多个不同协议智能设备同时接入一个监控主机的情况更有效。
还有一种转换方式是将协议转换功能放在台站监控主机里，但这种转换方式在实际应用中并不多见，因为这种方式只实用于将具有单种协议智能设备同时接入一个监控主机的情况，如果在监控主机里转换的协议种类过多会造成监控主机负担过重，将影响监控主机的正常工作，同时会给监控主机软件开发带来很多困难和问题。
另外，统一的通信协议出台为智能设备接入提供了更好的解决方案。
1.4集中监控系统的设计原则
通信电源集中监控系统在设计的过程中，要遵循:
1）与通信技术发展相适应，提高对通信电源设备的维护管理水平;
2）提高通信电源供电质量，使供电系统有更高的可靠性和经济性;
3）充分发挥计算机技术优势，使电源设备管理向自动化、智能化方向发展;
4）具有完整的“三遥”功能，实现通信电源设备少人、无人值守;
5）提高维护效率，降低维护成本;
6）监控系统本身的安全性和稳定性要高，不能因为监控系统的故障而影响电源系统的运行;
7）配置灵活，适应性强，具有开放式的接口;
8）故障告警有明显（可视听）的声光提示;
9）良好的人机界面，用户操作性强;
10）具备良好的电磁兼容性和抗雷击功能;
第2章系统监控对象及监控内容
依照电信总局《通信电源、空调及环境集中监控系统技术要求（暂行规定）（标准号:
YDN00023-1996）的表述，对通信电源设备和环境的监控，就是通过集中监控系统，对通信电源设备以及环境进行远程遥测、遥信和遥控，实时监视其运行参数，监测和处理故障，一记录和处理相关数据，从而实现通信电源及设备的少人或无人职守。
要构建一个监控系统，首先要确定监控对象和内容，也就是明确监控的目的。
监控对象即被监控的设备、机房和环境等:
监控内容是指监控对象中具体被监控的物理量，也称为监控项目。
2.1本系统监控对象的确定
通信电源设备以及机房环境主要包括:
通信电源设备，高频开关电源，蓄电池组，汽/柴油发电机组，交、直流配电（馈电）设备，UPS
环境:
温度、湿度，空调，除/加湿设备，照明
安全:
烟雾（火警），积水，防盗:
如门禁、窗户等。
2.2本系统监控内容的确定
2.2.1监控内容的分类
监控内容，也称为监控项目，是指对上述监控对象所设置的具体的监测和控制信号量。
从数据类型上看，这些信号量包括模拟量、数字量、状态量、开关量等:
从信号的流向来看，又包括输入量、输出量两种。
由此可以将这些监控项目分为遥测、遥信、遥控以及遥调等几种类型，通常将遥调并到遥控中，并称为“三遥”。
遥测是指通过对设备或环境的连续变化的模拟量进行采集，来远程获取这些数据的过程。
遥测的对象都是模拟量，包括电压、电流、功率等各种电量和温度、压力、液位等各种非电量。
通过传感器、变送器以及监控模块的一系列变换处理后，转换为非常接近于真实值的数字量，交山计算机进行进一步处理。
遥信是指通过对现场设备或环境的运行状态进行监视，来远程获取相应的状态量的过程。
遥信的内容一般包括设备运行状态和状态告警信息两种。
这些状态量的取值通常是几个离散的值，每个值有一个固定的意义，用以代表设备或其局部的一种运行状态。
有些状态量只有两种取值，表示某些特定状态的有或无、告警或不告警，这种“非真即假”的状态量又常常被称为开关量。
遥控是指监控系统对远端设备发出特定的指令，来使设备执行相应的动作的过程。
遥控量的值类型通常是开关量，用以表示“开”、“关”或“运行”、“停机”等信息，也有采用多值的状态量的，使设备能够在几种不同状态之间进行切换动作。
遥调是指监控系统远程改变设备运行参数的过程。
遥调量一般是数字量。
2.2.2监控内容的确定
针对本系统的需求，对各个监控对象确定具体的监控内容如下:
1.高频开关电源;
1）遥测包括:
设备交流输入电压、设备交流输入电流、单只整流模块输出电压、单只整流模块输出电流、单只整流模块工作温度、设备输出总电压、设备输出总电流、设备主要输出回路熔断器或空气开关温度。
2）遥信包括:
单只整流模块工作状态（停闭/运行/故障）、设备工作方式（均充/浮充）、单只整流模块工作状态变换提示、设备交流输入电压停电告警、设备交流输入电压过压告警、设备交流输入电压欠压告警、设备交流输入电流过载（跳闸）告警、设备输出电压过压告警、设备主要输出回路熔断器或空气开关温度过高告警、设备主要输出回路熔断器熔断或空气开关跳闸告警。
3）遥控包括:
A.可设置参数:
设备工作方式之“正常方式”设置、设备交流输入电压过压告警门限设置、设备交流输入电压欠压告警门限设置、单只整流模块工作温度告警门限设置、设备输出电压过压告警门限设置、设备输出电压欠压告警门限设置、设备主要输出回路熔断器或空气开关温度告警门限设置、各项告警（提示）的告警级别设置。
B.可控制状态:
单只整流模块工作状态转换的远程遥控（开机/关机/复位）、设备工作方式转换的远程遥控（均充/浮充）、设备工作方式转换的自动控制（均充/浮充）。
2.蓄电池组
1）遥测包括:
蓄电池组端电压、蓄电池组电流、单体蓄电池端电压、蓄电池组工作温度、蓄电池组放电时端电压和电流变化情况、蓄电池组均充时端电压和电流变化情况。
2）遥信包括:
蓄电池组工作状态（均充/浮充l放电）、蓄电池组工作状态变换提示、蓄电池组过放电保护告警、蓄电池组工作温度过高告警、蓄电池组工作温度过低告警、单体蓄电池端电压过高告警、单体蓄电池端电压过低告警。
3）遥控包括:
蓄电池组工作状态之“正常状态”设置、蓄电池组过放电第一次告警门限设置、蓄电池组过放电第二次告警门限设置、蓄电池组过放电保护门限设置、蓄电池组工作温度过高告警门限设置、蓄电池组工作温度过低告警门限设置、单体蓄电池端电压过高告警门限设置、单体蓄电池端电压过低告警门限设置、各项告警（提示）的告警级别设置。
3、汽/柴油发电机组
1）遥测包括:
输出交流电三相电压、输出交流电三相电流、输出交流电频率、发动机转速、发动机机油油压、发动机冷却水温度、发动机燃油油位、启动电池电压。
2）遥信包括:
发电机组工作状态（停机/运行）、发电机组工作方式变换提示、发电机组故障告警、输出交流电某相电压过高告警、输出交流电某相电压过低告警、输出交流电过负荷（输出电流过大）告警、输出交流电频率过高告警、发动机燃油油位过低告警、启动电池电压过低告警、启动失败告警。
3）遥控包括:
A.可设置参数:
输出交流电某相电压过高告警门限设置、输出交流电某相电压过低告警门限设置、输出交流电过负荷（输出电流过大）告警门限设置、输出交流电频率过高告警门限设置、输出交流电频率过低告警门限设置、发动机机油油压过低告警门限设置、各项告警（提示）的告警级别设置。
B.可控制状态:
发电机组远程遥控启动、发电机组远程遥控停机。
4、交流配电（馈电）设备
1）遥测包括:
交流电三相电压、交流电三相电流。
2）遥信包括:
输入交流电停电告警、输入交流电缺相告警、交流电某相电压过高告警、交流电某相电压过低告警。
3）遥控包括:
交流电某相电压过高告警门限设置、交流电某相电压过低告警门限设置、交流电频率过高告警门限设置、交流电频率过低告警门限设置、各项告警（提示）的告警级别设置。
5、直流配电（馈电）设备参考交流配电（馈电）设备。
6,UPS设备
1）遥测包括:
交流输入电压（三相/单相）、蓄电池组端电压、蓄电池组标示电池端电压、交流输出电压（三相/单相）、交流输出电流（三相/单相）、输出交流电频率。
2）遥信包括:
UPS设备工作状态（旁路供电/U尸S供电/故障）、UPS设备故障告警、
输入交流电停电告警、蓄电池组端电压过低告警。
3）遥控包括:
UPS设备工作状态之“正常状态”设置、输入交流电压过高告警、输入交流电压过低告警、输出交流电频率过高告警门限设置、输出交流电频率过低告警门限设置、各项告警（提示）的告警级别设置。
7、机房空调设备
1）遥测包括;工作用交流电压。
2）遥信包括:
空调设备工作状态（停机/运行）、空调设备工作状态变换提示、工作用交流电压过高告警、工作用交流电压过低告警。
3）遥控包括:
A.可设置参数:
空调设备工作状态之“正常状态”设置、工作用交流电压过高告警门限设置、工作用交流电压过低告警门限设置、各项告警（提示）的告警级别设置。
B.可控制状态:
空调设备开/关机远程遥控。
8、机房除I加湿设备城
1）遥测包括:
工作用交流电压。
2）遥信包括:
除/加湿设备工作状态（停机/运行）、除/加湿设备工作状态变换提示、工作用交流电压过高告警、工作用交流电压过低告警。
3）遥控包括:
A.可设置参数:
除/加湿设备工作状态之“正常状态”设置、工作用交流电压过高告警门限设置、工作用交流电压过低告警门限设置、各项告警（提示）的告警级别设置。
B.可控制状态:
除/加湿设备开l关机远程遥控。
9、机房环境
1）遥测包括;机房温度、机房湿度。
2）遥信包括:
机房照明状态（开启/关闭）、机房温度过高告警、机房温度过低告警、
机房湿度过高告警、机房湿度过低告警。
3）遥控包括:
A.可设置参数:
机房温度过高告警门限设置、机房温度过低告警门限设置、机房湿度过高告警门限设置、机房湿度过低告警门限设置、各项告警（提示）的告警级别设置。
B.可控制状态:
机房照明开启l关闭远程遥控。
10、机房安全
1）遥测:
无。
2）遥信包括
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