通信电源监控系统发展趋势的探讨

徐帅男

（中国移动设计院陕西分公司，陕西 西安710077）

1 通信电源监控系统的现状

通信电源监控系统的监控对象包括各级配电设备、发电机组、不间断电源、逆变器、整流设备、蓄电池组、空调设备、防雷器件以及环境等。其功能是对监控对象进行实时监视并记录和处理相关数据，适时通知人员处理；按照上级监控系统或网管中心的要求提供相应的数据和报表，从而实现通信局的少人或无人值守，以及电源、空调的集中监控维护管理，提高供电系统的可靠性和通信设备的安全性。

根据通信电源集中维护统一管理的基本模式，现阶段通信电源监控系统在结构上是一个多级的分布式计算机监控网络。其中监控模块与监控单元构成两级分布式系统，通信接口方式有 RS－422、RS－485、RS－232等。区域监控中心与监控单元之间以及监控中心和区域监控中心之间通过通讯网络连接，构成多级远程分布式网络。而目前监控网络从结构和信息交换方面分为两种：一种是基于通信网络进行数据交换的监控系统，另一种是基于计算机网络平台进行数据交换的监控系统。后一种系统采用了计算机网络系统，在此基础上完成监控系统的数据交换、监控管理等功能，应用比较普遍。

2 通信电源监控系统存在的问题

2．1 网络结构的缺点

通信电源监控系统采用多级分布式控制系统的网络结构，一般由监控中心、区域监控中心、监控单元和监控模块构成。典型分布式控制系统（DCS）结构如图1所示。从网络结构上缺点有以下几点。

（1）DCS的结构是多级主从关系，底层相互间进行信息传递必须经过主机（一般对应于网管中心）。现场设备之间传输信息必须首先向上传送，经过地市级的网管中心进行处理，然后由网络逐级下传至终端。其必然的缺陷在于，主机负荷过重，效率低下，并且主机一旦发生故障，整个系统就会“瘫痪”。

（2）DCS是一种数字－模拟混合系统，工程与管理成本高，柔性差；此外，各制造商的DCS系统自成标准，通讯协议封闭，极大地制约了系统的集成与应用。开放性成为DCS发展的最大瓶颈。

图1 典型DCS系统结构图

2．2 通信电源监控系统存在的问题

通信电源监控系统发展到今天，各厂商推出的系统逐步成熟，且各具特色。但目前仍存在以下问题。

（1）由于现今的许多监控技术主要是引进工业计算机控制技术和变电站监控技术，硬件和软件并不完全适合于通信电源集中监控系统的特点。而通信电源系统有着自身的特点和要求，例如电源设备品种多、监控对象档次差别大、监控内容要求有差异等，所以导致现今的监控系统对通信电源自身的特色和要求考虑不足。目前的监控系统大多为分布式控制系统，它仅仅建立在计算机通信协议的基础上，无法延伸到现场智能设备。而且多为模数混合系统，满足不了数据通信对全数字化的要求。

（2）系统功能有待完善。主要不足表现在自定义报表功能、故障闭环处理功能、告警信息的精简和处理、辅助分析能力以及和其他系统的交互能力等方面。

（3）涉及电源监控系统的厂商很多，协议却比较封闭，产品质量参差不齐，且技术支持和售后服务水平有待提高，并存在部分监控系统集成商规模小，在技术力量和资金等方面投入少等问题。

（4）通信电源监控系统不能有效使用和维护，系统可靠性低。通信电源监控系统维护和管理需要专门的技术人员来完成，同时相关人员对监控系统本身的使用维护重视程度不够，使监控系统不能发挥应有作用，造成投资浪费。

2．3 通信电源监控系统需要提高的方面

现阶段通信电源监控系统需要提高的方面如下。

（1）实时性。实时性包括两个方面，一是系统对监控对象运行状态的响应速度，一是操作人员发出控制指令时，监控设备的操作被执行的速度。用于监控单元的计算机必须具有较强的实时性，在顺序执行各种采集、控制操作时速度要快、反应时间要尽可能短，同时对不同优先级的操作应具有高度的综合判断能力。

（2）可靠性。监控系统作为设备监控单元，直接对生产设备的运转情况进行监督控制，本身必须具有极高的可靠性。高可靠性指标要求从开始设计系统起，就需要考虑硬件结构的合理性、器件的生产工艺和提前老化等问题，努力提高平均无故障时间。

（3）可扩充性和可维护性。随着通信电源产品的更新换代，每套监控系统所监控设备的规模、制式都可能变化，这就要求监控系统能够适应不同制式的设备，其容量也应便于扩充。同时，设计时应尽量采用模块化结构，且单元部件的一致性要好，软硬件应具备必要的自检功能，从而保障平均故障修复时间尽可能短，且修复后运行状态和精度不受影响。

（4）开放性。开放性即系统与系统之间互连的能力。这主要表现在以下几个方面：首先，作为通信系统的供电设备，应具有纳入电信网管系统的能力；其次，各种监控系统之间应具有互连的能力；同时，应能兼容多种智能电源设备的通信协议。

（5）操作界面的友好性和智能化。操作人员是监控系统的重要组成部分，设备的维护、故障的排除都是由操作人员完成的，因此监控系统的人机界面必须简单易学、便于操作，各种显示简单明了。

3 通信电源监控系统的发展趋势

基于上面通信监控系统现状及问题的分析，通信电源监控系统发展趋势如下。

（1）监控系统结构将发生变化。底层监控系统将由分布式控制系统（DCS）向现场总线控制系统（FCS）发展，上层管理中心将进一步与企业的管理系统相融合。典型FCS结构图如图2所示。

图2 典型FCS结构图

现场总线可为众多的可寻址现场设备实现多点连接，支持底层的现场智能设备与高层的系统通过公用传输介质交换信息。现场总线具有开放性、互操作性、系统结构的高度分散性、灵活的网络拓扑结构、现场设备的高度智能化、对环境的高度适应性等诸多突出特点，且高性价比。同时，随着现场总线技术的发展，更多的仪器仪表将具备现场总线接口，这将极大地方便电源监控系统的扩展。因此，未来的通信电源监控系统现场端的监控应定位于现场总线控制系统。

同时上层管理中心将进一步拓展，监控系统甚至网管系统将作为一个子系统与企业的信息化管理系统进一步融合，实现多系统数据共享与处理。随着移动互联网、云计算技术的发展，可以想象未来所有的系统和资源融合的趋势将进一步增强。这反过来也将提高通信电源监控系统的可靠性和可用性。

（2）功能进一步完善，监控系统将进一步向高智能化发展。

随着计算机技术、人工智能技术的快速发展和电源装备水平的不断提高，如前所述的自定义报表功能、故障闭环处理功能、告警信息的精简和处理、辅助分析能力以及和其他系统交互的能力等将在监控系统中一步步实现，通信电源监控系统将走向智能化。

监控系统的智能化主要表现为：提供供电系统优化运行建议；故障预检、预报准确率的提高；自动调节电源、空调设备的运行状况，优化能源供应、节约运行成本；对设备、人员的完善管理功能等。这些高智能的性能对发展监控技术，提高供电质量，实现电源设备的少人值守、无人值守有着重要的意义。因此利用专家系统、模糊理论、神经网络等智能分析和控制方法，模拟和代替人的思维器官进行智能分析和控制是通信电源监控系统未来发展的方向。

同时随着通信电源监控系统与企业信息化系统（如综合资管系统、财务系统、人力资源管理系统、工程管理系统等）的融合，将会衍生更多的功能，比如电量分析、电源容量预警、电源系统隐患分析、工程建设与评估等，这些功能将为企业在提高效益、降低成本等方面提供极大的推动力。

（3）监控系统的协议将向规范化和统一化的方向发展。

通信电源监控系统所监控的设备繁多，如交直流配电屏、柴油机组、整流设备、蓄电池组等，同时还包括空调、环境温湿度等。这些产品大多来自于不同的生产厂家，产品的性能和结构也不尽相同。要将这些迥异的产品互连起来，就必须耗费大量的人力物力来处理通信协议，从而增加了额外的投资。因此必须建立统一的规范，使不同厂家的通信电源及空调设备都遵循同样的通信协议。

4 结束语

网络技术、通信技术、电力电子技术、计算机及控制技术的快速发展，为通信电源监控系统的进一步发展和完善提供了条件。新技术、新工艺及高质量的器件在生产制造中的广泛应用，为监控系统的可靠性及自动化程度的提高奠定了坚实的物质基础。通信电源监控系统作为通信网运行维护的重要支撑手段，将发挥越来越重要的作用。可以相信，未来通信电源监控系统应具有功能全面、可实现智能监控、实时性好、可靠性高、安全性好、通用性强、伸缩性大、系统分散控制、开放性好、易于扩展等特点。

［1］ 许建中．基于现场总线的配电监控系统［J］．电力学报，2004，19（2）：136－138．

［2］ 徐小杰，侯振义．通信电源集中监控系统发展浅析［J］．通信电源技术，2006，23（5）：13－15．

［3］ 钱志根，王红传．区域级通信电源监控系统的实现及发展［J］．通信电源技术，2008，25（3）：56－58．

［4］ YD／T1363．1－2005．通信局（站）电源、空调及环境集中监控管理系统，第1部分：系统技术要求［S］．2005．

［5］ 姜文革．分散型控制系统（DCS）技术发展趋势分析［J］．自动化与仪器仪表，2006，26（4）：4－7．