基于动力环境监控系统强化无人值守局房节能的技术实现

马 波，赵凤琴，薛善斌，冷伟光，董志强

（1.中国电信山东分公司运维部；2.中国电信济南分公司运维部；3.艾默生网络能源有限公司山东办事处）

0 引 言

动力环境监控系统通过各种采集器和通信模块对无人值守局站内的通讯电源、蓄电池组、UPS、发电机、空调等智能、非智能设备以及温湿度、烟雾、地水、门禁等环境实现“遥测、遥信、遥控、遥调”等功能，并实现对动力配套系统的网管监控，使局站无人值守成为可能，减少了运行维护投入，降低了运营成本。

但目前动力环境监控系统主要侧重对以上设备运行状态和运行质量的监控，从通信设备能否可靠运行的角度来讲，发挥了重要作用，提升了质量效益，由于其上报大量动力环境系统设备运行信息和故障告警，提高了设备运行的经济性，从节能的角度来讲追求的则是经济效益。可以说，由于动力环境监控系统技术原因、组网的考虑，在当前动力环境监控系统的使用上，运营商更注重动力环境设备可靠性和稳定性的提高，而在高效性方面的工作开展不多。当前，随着通信网络对能源的需求越来越大，各运营企业正努力争取在能量流动的各个环节中达到最高效率的利用。通信行业的节能问题已越来越受到人们的关注，这无疑对通信系统的运营提出了更高的要求。由于出于投资的考虑，提出了对现网运行的设备如何挖潜的新课题，因此动力环境监控系统作为监控能耗、动力设备和机房环境的手段也将发挥着更重要的作用。

1 无人值守局房能耗的特点及面临的问题

无人值守通信局房由于分布广、供电条件复杂、设备运行监控条件差，一直是能耗管控的重点和难点。

1.1 无人值守局房能耗特点

无人值守局房能耗分布主要在空调、电源能耗（供电给各主设备）等，由于技术能力，对局房内的通信设备在维护中干预能力较弱。某常规无人值守局房实测耗电单元情况如表1。

从表1可以看出，从空调、开关电源节能入手，节能空间巨大。

1.2 无人值守局房能耗过高原因分析及解决措施

（1）局房空调工作温度设置不当导致压缩机长时间运行。根据机房设备维护要求，合理设置局房内外环境温度和局房空调制冷温度，可以有效降低空调能耗。

表1 无人值守局房能耗表

（2）开关电源空载损耗过大、效率偏低。由于投资原因和延长设备使用年限的原因，在无法全面更换高效、休眠功能的开关电源系统的条件下有效控制开关电源整流模块的负荷，提高其工作效率也可以大大降低空载损耗。

（3）电池维护力度不够导致其损坏率过高，增加了废旧金属的排放量和电池更换成本，同时导致了应急发电成本的增加。通过维护手段提高电池的运行质量，不仅可以延长电池寿命，大大降低废旧金属的排放，也可以节约大量的应急发电的人工和油料成本。

（4）同时，大量节能设备的投入使用，其可靠性、有效性也需要动力环境监控系统的支撑。

综上所述，需要依靠现有条件加大对动环系统的使用，以解决存在的问题。

2 动力环境监控系统的现状

目前，山东电信动力环境监控系统经过升级改造，监控系统为三级结构，具体结构如下：1台SC服务器（建1个SC数据库），17台SS服务器（每个SS服务器建一个SS数据库，共建17个SS数据库，每个SS数据库对应一个地市分公司），其中SC服务器在省电信枢纽楼，各地市电信的SS数据服务器在各地市机房，PSMS历史告警数据存储在SC的数据库中，SS数据库中有备份，历史数据存储在各SS服务器上，各端局的实时监控数据和告警数据可分别在各地市的业务台的监控终端显示，全省17个地市电信分公司建设的基站及模块局加上联通划归电信的C网基站，共计6050个左右。

无人值守局房的动环监控包括：门禁系统、空调、开关电源、环境量（温湿度、红外、烟感、水浸）、空调室外机防盗；部分地市自配的智能电表也接入到系统中。

3 基于动力环境监控系统用于节能改造的技术实现方案

通信局房的能耗控制和维护成本控制是密不可分的，因此，降低能耗和维护成本要并举，同时实现这两个目标，动力环境监控系统发挥着不可替代的作用。以下是山东电信已经实施和正在实施的基于动力环境监控系统用于节能改造的技术实现方案。

3.1 基于开关电源的优化方案

山东电信在提供可靠供电的同时，一直致力于通信电源整流模块的高效率维护和节能降耗工作，从控制整流模块的工作方式出发，提出了一种新的节能方案。

开关电源在一定工作模式下，整流模块的空载损耗是固定不变的，带载损耗随着负载的增加而增加，但效率通常会增加，那么可以通过控制模块工作模式及单个模块的带载情况，减少空载损耗并提高工作效率，达到节能目的。

根据西安市教育局发布的《“名校+”工程行动计划（2018—2021年）》，该市将通过实施“名校+”工程，运用一长多校（一所名校校长兼多所薄弱学校校长）、委托管理、兼并融合、结对提升等4种管理模式，做到6个统筹，即统筹组建“名校+”，统筹改善办学条件，统筹配备管理团队，统筹配置教师队伍，统筹开展教育教学，统筹施行质量监测。

表2为部分基站全天直流负荷变化统计表。

表2 某市分公司部分基站全天直流负荷变化统计表

在充分了解基站开关电源性能、基站直流负荷变化规律以及全网基站直流负荷、整流模块配置情况的基础上，我们制定了基站开关电源节能测试方案，测试重点是：根据基站直流负荷、模块配置实际情况，通过监控模块进行智能逻辑控制，动态调整整流模块开启数量，使整流模块工作在最佳的效率区间内，这种新的控制思路，最大限度的减少了开关电源整流模块空载损耗，使整流模块始终工作在高效率区，从而提高了整个通信电源的效率；同时由于模块的更替关闭，亦可以提高整体的使用寿命，节约了模块维修、折旧成本，由于减少了整流模块的开启数量，整流模块发热量也随之降低，空调耗电量也同比降低。

3.2 底端空调控制方案

如果无人值守局房没有智能新风系统，可以通过底端动环采集器控制空调开关机，达到节能目的如图1。

（1）根据预先设定的逻辑控制规则开发逻辑控制软件程序，动环采集器调用软件程序运行，并根据基站环境温度，开关空调，减少空调运行时间，如：可以设置室内温度低于25℃关闭空调，高于28℃开启1台空调，高于30℃开启两台空调，如果直接控制空调电源，空调风机都不用运行，节能效果更佳。

图1 底端空调控制方案图

注意：布置温湿度传感器，重点关注主设备附近温度（环境温度），而不是空调本身测量温度。

（2）设置合适的空调温度设定值，使得空调能耗最佳。

（3）如果有两台空调，可以控制空调轮流工作，提高空调寿命。

3.3 底端空调和新风系统综合控制方案

图2 底端空调和新风系统综合控制方案图

（1）根据预先设定的逻辑控制规则开发逻辑控制软件程序，动环采集器调用软件程序运行，并根据基站内外环境温度，开关智能新风系统和空调，减少空调运行时间，如：室外环境温度低于10℃，采用控制新风系统电源的方式调节室内温度；当室外温度高于10℃时，采用上述控制空调电源的方式来调节室温以达到节能的目的。

注意：布置温湿度传感器，重点关注主设备附近温度（环境温度），而不是空调本身测量温度。

（2）设置合适的空调温度设定值，使得空调能耗最佳。

（3）根据室内外温度情况，关闭空调，使用新风系统。

（4）如果有两台空调，可以控制空调轮流工作，提高空调寿命。

3.4 电池远程监控与测试改造

部分无人值守局房供电条件较差，市电停电频繁，使用动力环境监控系统可以监测放电电流I、电池电压V和放电时长T，基于上述三个参数编制放电蓄电池电压电流曲线，同时根据电池的不同使用年限、放电电流等因素编制电池放电拟合曲线，可以大致判断电池容量、预测放电时长，利用局房电池随机（不确定的放电时长、实际放电电流）放电作为电池容量测试过程，对于判断出的容量异常的电池组进行重点维护，同时为应急发电提供依据，实现对应急发电设备的调度，减少无效发电，有效延长电池寿命和降低维护成本。

4 结论与展望

由于本文篇幅所限，同时部分改造时间较短，对一些节能数据分析没有提供更为详细的说明，但从以上分析和已完成的部分实验数据来看，节能效果是明显的。通过对动力环境监控系统基于动力环境监系统的改造，可以为无人值守局房的节能带来新的方法和手段，具有重要意义。

从通信电源和空调本身的发展历程看，从初期粗放型的技术实现，到现在的集智能化、高功率密度、高可靠性、高稳定性、高转化效率于一身的发展方向，可以预见，由于动力配套设备智能化的提高，动力环境监控系统海量监控数据和远程控制能力的有效应用，会为无人值守局房节能减排工作提供更为灵活、更为有效的方法和技术实现。

［1］ 王兆安，黄 俊.电力电子技术［M］.机械工业出版社，2004.

［2］ 艾默生网络能源有限公司通信电源节能方案，内刊，2009.

［3］ 候振义，夏 峥，编著.通信电源站原理及设计.人民邮电出版社，2002.