? ? 動力集中監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)的探討???????????????????????????? 于森

??一、 引言

???? 自1992年郵電部設(shè)計院和廣州電信局合作研究實驗成功廣州長途樞紐樓動力集中監(jiān)控系統(tǒng)以來，集中監(jiān)控已成為必然的趨勢，很多省市也相繼開展了動力集中監(jiān)控系統(tǒng)的研究和實施。監(jiān)控系統(tǒng)使傳統(tǒng)的維護(hù)方式發(fā)生了變革，最主要的一點是從原來多人值維、預(yù)檢預(yù)修的維護(hù)方式逐漸變?yōu)榧斜O(jiān)控、集中維護(hù)、集中管理的工作方式。電力電子技術(shù)、傳感技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的發(fā)展與結(jié)合為實施動力集中監(jiān)控提供了智能化的條件。如何運用這些技術(shù)使動力集中監(jiān)控更加實用和完善，值得我們研究和探索。本文將對動力監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展過程中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討。

?二、 對集中監(jiān)控的兩大要求

1、 集中監(jiān)控的涵蓋能力

郵電部所制定的動力機(jī)房集中監(jiān)控規(guī)范要求，完善的動力機(jī)房集中監(jiān)控系統(tǒng)必須具備三級的監(jiān)控能力，此能力除為了滿足維護(hù)體制及手段的要求外，另一個目的即著眼于滿足多個局站的容量要求。因此，完善的監(jiān)控系統(tǒng)必須能夠?qū)⒈姸喾志謨?nèi)的動力設(shè)備全部納入，其中含高低壓、電源、空調(diào)、油機(jī)、電池、UPS等設(shè)備，這表示一個完整的本地網(wǎng)動力集中監(jiān)控系統(tǒng)，必須能夠采集如此多個遙測、通信、遙控等“三遙”訊號。

2、? 集中監(jiān)控的實時性響應(yīng)能力

電源集中監(jiān)控的目的是在保證設(shè)備可靠安全運行的條件下，最大限度減少維護(hù)工作量，實現(xiàn)機(jī)房無人或少人值班。歷而它是維護(hù)人員了解設(shè)備工作情況、獲取維護(hù)信息的主要途徑。一個成功的電源空調(diào)集中監(jiān)控系統(tǒng)必須可以做到：維護(hù)人員可通過它隨時隨地獲取任何一個設(shè)備的任何一個監(jiān)控點的所有實時信息，也就是維護(hù)人員要觀察任何一個設(shè)備應(yīng)該沒有時間和實間的限制。可見，電源集中監(jiān)控對實時性響應(yīng)的要求。

實時性響應(yīng)對于單獨一個局或某種設(shè)備的監(jiān)控是易于實現(xiàn)的，而對于多個分散的遠(yuǎn)端局的所有設(shè)備的監(jiān)控，實時性響應(yīng)把所有信息同時收納于區(qū)域及主監(jiān)控中心主機(jī)，并需保證“三遙”量的實時響應(yīng)時間，對于系統(tǒng)設(shè)計而言則具有相當(dāng)難度。按照部頒要求：從事件發(fā)生到監(jiān)控中心主機(jī)接收到信息，其動態(tài)響應(yīng)時間不大于10秒。要知到，響應(yīng)時間若不能限制于10秒鐘內(nèi)，則因為時間延遲所造成的訊號測量值誤差將可能達(dá)5%之多，如此，部頒對傳感器的精度要求為（0.2%-1.0%0則變得沒有意義。此外，一般要求每秒鐘掃描一遍所采集的訊號亦號亦顯得沒有意義了。一個實時監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計核心應(yīng)是保證其“三遙”訊號的響應(yīng)時間，使系統(tǒng)能在確定的時間范圍內(nèi)完成各項處理任務(wù)。

三、實現(xiàn)電源集中監(jiān)控的關(guān)鍵技術(shù)

? 要達(dá)到監(jiān)控系統(tǒng)強(qiáng)大的涵蓋能力的實時性響應(yīng)能力，至少涉及到主機(jī)平臺、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、采集單元、數(shù)據(jù)傳輸方式、防雷、抗干擾等多個技術(shù)領(lǐng)域。

1、? 工業(yè)級監(jiān)控主機(jī)平臺

采用工業(yè)控制機(jī)作為監(jiān)控平臺，最大的優(yōu)點是它完全按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，考慮非常嚴(yán)格的工作環(huán)境，因此只有高可靠性、高穩(wěn)定度和很強(qiáng)的抗干能力。與普通的PC機(jī)相比，最重要的一點是設(shè)計思路的側(cè)重點不同。工控機(jī)強(qiáng)調(diào)可靠性和穩(wěn)定性，而PC機(jī)則突出易用性和集成性。具體說，工控機(jī)為適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的惡劣環(huán)境（溫度、濕度、粉塵、電磁干擾、震動等），在結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計、電源保護(hù)上需要專門的特殊考慮，其總線式底板、模塊化插件結(jié)構(gòu)和通訊口光是隔離及地線分離設(shè)計，電源負(fù)載能力，都較PC機(jī)有明顯的優(yōu)勢。其選用的元器件性能和壽命也明顯有別于普通的計算機(jī)。主機(jī)上插口板可提供。16-32個RS232多功能接口，作為與遠(yuǎn)端局通信接口、終端接口、遠(yuǎn)端撥接接口及設(shè)備訊號采集接口等。由于接口功能多樣化，因而可任意增加局站、操作終端或遠(yuǎn)端接入口，極易于網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，也能方便地與DDN、PCM、PSTN或以太網(wǎng)，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接。

2、 實時操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)的主要功能是用以管理計算機(jī)系統(tǒng)中的軟件（如應(yīng)用程序、通訊程序等）和硬件（如CPU、內(nèi)存、硬盤等）資源，用以合理地組織分配計算機(jī)工作流程的系統(tǒng)軟件，上圖為一般微機(jī)、工控主機(jī)及工作站與其所常配套操作系統(tǒng)的比較表。

DOS/WINDOWS是一種單任務(wù)單人操作系統(tǒng)，WINDOWSDNT或UNIX則是一種多任務(wù)多用戶操作系統(tǒng)，這幾種操作系統(tǒng)都不具備實時能力，無法保證監(jiān)控系統(tǒng)具有規(guī)定的響應(yīng)時間。舉個例子：這幾種操作系統(tǒng)約需占用20M（兆）一200M（兆）字節(jié)的空間，因此必須安裝于硬盤中，使得一般微機(jī)或工作站皆需配置硬盤且需要較大容量的內(nèi)存，因此應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集等的執(zhí)行常需經(jīng)由硬盤存取，造成響應(yīng)時間的不確定性，使得系統(tǒng)在實做時的軟件開發(fā)與全網(wǎng)調(diào)測工作相當(dāng)困難。OS-9000是一種實時任務(wù)多用戶操作系統(tǒng)，占用不到IM（兆）的字節(jié)，可燒錄在主機(jī)中而不需硬盤，具有在一定時間內(nèi)（100微秒）切換不同任務(wù)的能力，保證各種監(jiān)控任務(wù)（如：訊號采集、告警上報、控制命令下達(dá)、終端顯示、呼叫BP機(jī)等任務(wù)）的實時性。同時允許多人同時使用多臺終端米處理任何相同或不同的監(jiān)控任務(wù)，非常方便于監(jiān)控中心內(nèi)對任務(wù)的分組和設(shè)備的分組。由于監(jiān)控主機(jī)和操作系統(tǒng)的獨特構(gòu)成，保證了對所有訊號的反應(yīng)時間可控制在3-5秒內(nèi)。如一個數(shù)據(jù)量從采集到送至工控平臺直至顯示在終端微機(jī)上，時間分配約為：傳感響應(yīng)0.4秒、信號采集時間1秒、主機(jī)響應(yīng)時間0.1秒，往返時間約為3秒鐘。

3、集中數(shù)據(jù)庫管理

集中監(jiān)控的任務(wù)即是采集大量的監(jiān)控點數(shù)據(jù)，并將其經(jīng)由監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)集中或顯示于各級監(jiān)控中心的人機(jī)介面終端之前。關(guān)鍵在于，如要將大量的數(shù)據(jù)搬運到各級監(jiān)控中心并顯示于終端之前，則網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率需相對提高，否則響應(yīng)時間將很長。同時，存在各級監(jiān)控中心的多個數(shù)據(jù)版本如何一致更新將是一個復(fù)雜的技術(shù)問題。為了解決這一問題，宜采用集中數(shù)據(jù)庫管理方式，將每個區(qū)域監(jiān)控中心下面所轄各局的數(shù)據(jù)全部集中丁區(qū)域監(jiān)控中心的SS主機(jī)中，如此，各區(qū)域監(jiān)控中心卜面所轄各個局只有一個數(shù)據(jù)庫版本，簡化了數(shù)據(jù)庫設(shè)計問題。同時，由于數(shù)據(jù)只向上傳送一級，集中于區(qū)域監(jiān)控中心，而不再往上一級的主監(jiān)控中心或監(jiān)控中心傳送，減少了網(wǎng)絡(luò)的需求。為了能將數(shù)據(jù)顯示于各級監(jiān)控中小的終端之前，宜采用主從仿真終端技術(shù)，由主監(jiān)控中心或總監(jiān)控中心以遠(yuǎn)程登錄的方式訪問到各區(qū)域監(jiān)控中心來顯示所要看的畫面；因此，不需將數(shù)據(jù)庫上傳，所以數(shù)據(jù)量小、響應(yīng)時間快。

4、? 分散式前端采集技術(shù)

監(jiān)控系統(tǒng)必須可以容納各種智能或非智能設(shè)備，盡量利用其已有功能來達(dá)到監(jiān)控的目的。為此，前端采集技術(shù)需達(dá)到硬件化，模塊化。硬件化就是考慮無人值守的需要，在端局站現(xiàn)場不使用PC機(jī)，全部設(shè)備實現(xiàn)硬件化內(nèi)置式設(shè)計，不涉及軟件。模塊化就是指現(xiàn)場所有設(shè)備的采集都統(tǒng)一由模塊化的RTU（通用采集模塊）、UPC（智能型采集模塊）、BCMS（電池采集模塊）三大部件完成，新建、擴(kuò)容、改造方便容易。其中RTU專門用于對非智能設(shè)備的監(jiān)控；UPC則用來連接各種具有不同通訊協(xié)議碼的智能設(shè)備（如空調(diào)、油機(jī)、電源、UPS），經(jīng)解碼后能將各種不同協(xié)議的接口轉(zhuǎn)為統(tǒng)一協(xié)議；BCMS用于對電池組的監(jiān)控。各分局的RTU、UPC、BCMS模塊與區(qū)域監(jiān)控中心及主監(jiān)控中心間可通過DDN、電話網(wǎng)路、PCM或計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相連：遠(yuǎn)端局站不用微機(jī)，不會因微機(jī)的功能限制而出現(xiàn)技術(shù)瓶頸，因而擴(kuò)容及聯(lián)網(wǎng)極為簡便靈活。當(dāng)有新增局站或有設(shè)備變更時，只需增減相應(yīng)硬件模塊，對其他模塊無任何影響，也無須變動網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)，可以隨時在線更改軟件參數(shù)和設(shè)置。

5、? 數(shù)據(jù)傳輸萬式

監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸方式具有很大的靈活性，可根據(jù)用戶的實際網(wǎng)絡(luò)情況選擇PSTN（電話線），DDN，X.25，偵中繼，97網(wǎng)（路由網(wǎng)）等等，并不限定某種特定的方式，可用多種方式混合組網(wǎng)。我局監(jiān)控中心采用的是以DDN與PSTN自動撥號雙備份的傳輸方式，兩者可以自動轉(zhuǎn)換。

四、 結(jié)束語

綜上所述，要實現(xiàn)一個發(fā)孤動力機(jī)房集中監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)綜合多種技術(shù)，合理地從實際出發(fā)，以做到使集中監(jiān)控系統(tǒng)達(dá)到最大可用性和可靠性。

參考文獻(xiàn)：

1、? 通信電源和空調(diào)集中監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求（YDN023-1996）

2、 通信電源、機(jī)房空調(diào)集中監(jiān)控管理系統(tǒng)（電網(wǎng)綜472號文）

3、 通信電源監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展情況及若干問題的探討電信科學(xué)

?? 4、 通信局電源、空調(diào)及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)析規(guī)范化建設(shè)電信科學(xué)?