通信企业电能监测管理系统建设方案探讨

娄洁良，李 峰，宋 蒙

（1.中国电信上海分公司信息网络部，上海200085；2.上海邮电设计咨询研究院有限公司 ，上海200092）

0 引 言

2010年国资委发布了《中央企业节能减排监督管理暂行办法》，办法中明确要求中央企业在推进节能减排工作方面要建立健全节能减排统计监测体系，对能源消耗数据要定期收集、汇总和分析，并确保统计数据的完整性和准确性，提升节能减排的信息化水平。

作为负责任的国有大型企业，通信企业纷纷响应国家建设资源节约型、环境友好型社会的号召，积极推进节能减排工作，践行社会责任，实现降本增效。根据统计，通信企业电力能耗占其企业能耗总量的90%以上，而当前通信企业对电能的统计、汇总和分析大多采用手工或半自动方式进行，原因是：虽然通过十几年的建设，通信企业都已具有完善的动力环境监控系统，可对动力、空调和环境等设备的运行参数（电流电压等）进行采集、展现，对故障进行告警，但是系统中没有对局房的电能作单独的分类监测，各级动力环境监控平台也没有对局房的电能值作专门的统计分析。所以要统计出一个周期内集团企业的电能数据，通常作法是：每固定周期内以省公司为单位，由维护人员将各地市公司的电能数据用人工收集后进行汇总、统计，最后上报集团，再进行汇总、统计。由于在采集电能和统计分析中存在较多的人工操作，工作量大，时效性差，基础数据的完整性和准确性受到限制，导致后期数据分析困难，也直接影响到节能减排工作的顺利开展。由此，通信企业有必要建立一套电能监测管理系统，实现电能数据的自动采集，自动统计和分析，对企业的电能进行精确化管理，为节能减排工作提供决策依据。

1 电能监测管理系统的建设目标和基本要求

通过建立电能监测管理系统，主要实现三部分功能：电能计量、电能统计和电能分析。其建设的思路是：通过设置分散计量装置采集原始电力能耗数据，依托原有动力环境监控系统的传输通道或新建有线、无线传输通道，将电能数据上传至电能管理平台，构建电力能耗基础数据库，并运用各种分析方法，对电能数据进行深度挖掘，以达到下列目标：

（1）实时掌握企业电能消耗数据，电能增长趋势及完成相关考核指标情况；

（2）了解各类机房、业务和设备的电能消耗现状，指导节能措施的实施重点，并为绿色采购、绿色运营提供参考；

（3）对比采用节能技术前、后的能耗值，检验评估节能技术的有效性和实用性；

（4）为合同能源管理提供准确、权威的基础能耗数据。

为了实现上述目标，建设电能监测管理系统的基本要求是：

（1）对电能数据进行定期收集、定期分析、定期汇报，保证数据的真实性、准确性和及时性；

（2）电能监测管理系统的建设不应影响被监测设备的运行安全，当依托原有动环监控系统建设时，应不影响原有动力环境监控系统的正常使用；

（3）电能监测管理系统软、硬件均应采用模块化设计，以利于扩展和融合；

（4）电能监测管理系统应具有通信接口，可实现与外部其它各专业管理系统的互联互通。

2 电能监测管理系统的架构与组网

2.1 系统架构

电能监测管理系统主要由数据采集层和电能管理平台组成。数据采集层由电能计量表、采集模块构成，负责采集各类用电设备的电力能耗数据；电能管理平台由各类服务器、交换机及存储设备组成，负责电能数据的统计、分析。数据采集层和电能管理平台间以一定的传输方式进行连接。电能管理平台的层级设置应与企业管理层次及职责相对应，从下至上可分别设置地市级、省级和集团级管理平台，电能数据逐级上报汇总，亦可重点建设一个平台（比如省级平台），但进行多级管理，即其他层次只设逻辑上的管理平台，通过反拉终端或WEB页面访问等方式分权分域获取各自管理范围内的电能数据及各类报表，并进行个性化的功能开发。

2.2 组网方案

鉴于通信企业都已建成了大规模的动力环境监控系统，尽管电能监测管理系统与前者的建设目的及功能不尽相同，但两者对监测对象都有广覆盖要求，部分采集量的特性基本相似，传输通道的要求也相近，故可使两套系统互相耦合，以减少工程投资，加快建设步伐。

2.2.1 数据采集

数据采集层应涵盖企业内所有局所，当局所中已建有动力环境监控系统时，一般以一个动力环境监控单元作为一个能耗监测单元，通信用房内多个电能计量表作为原有动力环境监控系统的新增监控模块，通过总线连接后，按照动力环境监控系统的要求接入动力环境监控系统监控单元中，再利用原有动力环境监控系统的传输通道将电能数据传输至电能管理平台。

若原有监控单元没有富余数据接口但具备扩容条件的，可将原有监控单元适当扩容，以满足电能计量表的接入要求。若原监控单元无法扩容数据接口，或数据处理能力不足时，则应新建电能监测单元，通过原有动力环境监控系统的传输通道或通过2M/IP/无线等新建传输路由将电能数据传输至电能管理平台。

当局所未建有动力环境监控系统，或由于各种原因希望独立建设电能监测采集层时，一般以一个独立的局所作为一个电能监测单元，电能计量表和采集模块之间采用专用数据总线、无线等各种开放性好，组网简单的接口方式传输，采集模块则通过2M/IP/无线等新建传输路由将电能数据传输至电能管理平台。

在新建电能数据的采集和传输通道时，对今后将建动力环境监控系统的可一并考虑其建设要求，预留动力环境监控系统建设资源。

2.2.2 电能平台建设

电能管理平台一般应独立建设，相应的主机、网络设备和存储设备等可根据需要进行配置或与其他系统共享。

为了满足电能指标分析的要求，获取机房信息、业务收入、流量等数据，平台应留有与现有的动力环境监控平台或网络资源系统、财务系统等其他管理平台相连接的接口。当原动力环境监控平台易于扩展时，企业也可以根据维护便利或管理需要，在原有同级动力环境监控平台上进行功能扩展，电能管理系统作为其子系统，对电能数据进行存储、处理及报表展现。

电能管理平台一般由电能管理服务器和电能管理客户端组成。电能管理服务器负责将从数据采集层上传的电能数据进行后台统计分析，并对生成电能管理报表的数据进行处理。电能管理客户端则作为电能管理的业务台，提供用户界面，一方面实现局所基础信息录入和管理功能，将局所基础信息存储到电能管理系统数据库中，另一方面将统计分析所生成的各类数据，如电能汇总数据、同比数据、环比数据、单位产值耗电、单位流量耗电等分析数据，以报表形式进行处理。

2.2.3 电能数据传输方式

电能数据由数据采集层传送到电能管理平台，在不同的局所，由于其传输资源条件不同，也就采用不同的传输方式。

当利用原有动力环境监控系统的传输通道进行传输时，电能数据可以在传输至动力环境监控平台的前置机后，通过B接口将电能数据送至电能管理平台的服务器中，也可进入动力环境监控平台的数据库，再通过C接口传送至电能管理平台。如果局所内未建有动力环境监控系统，或原有动力环境监控系统的传输通道无法共享时，则可根据机房的实际传输资源情况，确定相应的传输方式，如IP城域网、2M专线、ADSL或短信回传等。

3 电能监测内容及监测方法

电能监测管理系统计量局所内的用电量时要求自动、实时、准确，而且为了后期的统计分析，应是分项计量。所以应该将电能采集点涉及的局所按诸如通信机楼、数据中心、移动基站、接入局所分类；涉及的用电设备按诸如通信设备、空调设备和其他配套设备分类；涉及的业务类型按诸如固话业务、宽带业务、移动业务和增值业务分类；这样就可使检测到的电量值带上标签，满足电能管理平台进行多维度的数据加工。

由于企业内局所数量众多，从节省工程投资及缩短工期出发，要统计出企业的耗电量总量及各维度的用电量，有必要根据局所的实际情况，对耗电量采取精确计量和抽样计量两种方式。

精确计量是按需要监测的最小颗粒度进行计量。最小颗粒度可根据需要按照各种维度划分后交叉要求确定，比如对通信机楼的总电量、涉及节能措施的用电设备耗电量、按耗电进行业务结算的机架等都可采用精确计量。而对一些数量多，标准化程度高的机房如移动基站等的耗电量，在建设初期则可采用抽样计量，即选取一定比例的，在机房面积、机房建筑材质、通信能力、空调冷源形式等方面有代表性的机房作为样本机房，对样本机房进行多维度的精确计量，其他同类型机房可按测得的样本机房相关数据予以类推、估算。今后随着系统的不断完善，逐步扩大样本机房数量，并根据类推值与实测值的对比，修订类推公式，以提高测量值的精确度。

4 软硬件要求

4.1 软件要求

电能监测管理系统软件应遵循开放性、安全可靠性、高效性、可维护性和可扩展性等原则，包括：所采用的操作系统、数据库管理系统、网络通信协议和程序设计语言等应采用通用的系统；充分考虑与其他系统的接口，满足系统的互联要求，并具有二次开发功能；提供多方式的人机操作界面以便于维护管理操作；充分考虑扩展性，能够以多种方式支持系统的扩展，包括业务功能的增加，系统升级以及系统扩容；监测系统的任何故障不得影响被监测设备的正常工作；监测系统的局部故障不得影响监测系统其它部分的正常工作。

4.2 硬件要求

电能监测管理系统的硬件涉及数据采集层和电能管理平台两部分。在数据采集层，电能计量表应具有电能计量、存储、显示、计时、校时和重要数据冻结等功能。由于计量的电能主要是企业内部作为技术经济考核依据，故其精度要求应不小于2.0级。另外为了与采集模块通信，进行电能数据的交换，电能计量表还应具有RS485的通信接口。如果供电部门对电信企业执行峰谷分时计费，那么电能计量表还应具备分时计量功能。采集模块主要是采集电能计量表的电度值，向电能管理平台发送告警信息和电能数据，接收执行来自电能管理平台的监测命令。采集模块应支持对电能数据的三种采集方式：定时自动采集，主动上报数据和随机召测，具备与电能计量表的本地通信信道接口和与电能管理平台的远程通信信道接口。

在电能管理平台的硬件配置上，则要求计算机系统采用通用主流设备，支持虚拟化技术，具有较强的扩充能力，包括系统处理能力的扩充、存储容量的扩充及I/O能力的扩充等；支持CPU升级；在可靠性、可管理性、开放性、安全性等几方面能达到电信级的水准。

5 安全要求

由于电能监测管理系统需要与其它网络或系统互连，故在系统建设时应建立完善的网络安全管理功能，包括系统的物理安全、网络安全、数据安全等，使系统具有完整的操作权限管理功能和完善的系统安全机制，可提供完整的网络安全监控、报警和故障处理功能。一般来说，应着重考虑以下方面：

（1）用户密码的存储安全性

在数据库中对用户密码进行加密，避免以明文方式保存用户密码。

（2）分级权限控制

在软件系统用户认证与授权管理中，应进行分级权限管理，对功能模块的操作权限进行分级、分职能授权。

（3）防攻击和病毒

使用硬件防火墙和防病毒软件。防病毒软件应具备全面查杀病毒，管理方便，病毒特征码自动更新，安装简单等特点。

（4）操作日志

用户登录时有安全密码认证。系统应有相应的操作日志，对于系统自身的任何操作，包括操作人、操作设备、操作日期、时间和操作内容等均可查询、统计，且不可擦除。

（5）数据备份

系统应采取定期备份或作数据容灾备份等措施来保证数据的安全。

6 结束语

电能监测管理系统的建立是通信企业在节能减排工作方面实现精确化管理的一个重要手段。借助电能监测管理系统，通信企业既可以实现电能数据的自动采集监测、配置管理、查询分析、节能改造评估，也为能耗预算管理，合同能源管理工作的开展提供有效支撑。电能监测管理系统虽然本身不会直接产生节能减排效益，但系统的建设可以使企业节能减排工作增强针对性，起到事半功倍的效果。建设越早，对提升节能减排的成效就越早显现，收益就越大。