通信電源第5版第10章 通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)

1第10章通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)210.1通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)概述

10.1.1作用及主要功能

通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的作用是：對監(jiān)控范圍內(nèi)的電源系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)和系統(tǒng)內(nèi)的各個設備及機房環(huán)境等進行遙測、遙信、遙控，實時監(jiān)視系統(tǒng)和設備運行狀態(tài)，記錄和處理監(jiān)控數(shù)據(jù)，及時偵測故障并通知維護人員處理，從而實現(xiàn)通信局（站）的無人或少人值守，以及電源、空調(diào)的集中維護和優(yōu)化管理，提高供電系統(tǒng)的可靠性和通信設備的安全性。3通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

（1）實時監(jiān)視功能

實時監(jiān)視電源設備和空調(diào)等設備的運行狀態(tài)，并隨時監(jiān)視局房環(huán)境等。（2）遠程控制功能

對被監(jiān)控的設備（電源設備、空調(diào)等）進行遠程手動或自動控制。（3）故障診斷和報警功能

監(jiān)控系統(tǒng)能根據(jù)被監(jiān)控設備的工作狀態(tài)和參數(shù)變化趨勢，及時、準確地定位故障源，產(chǎn)生告警信息并能通過各種手段（如聲、光、語音、手機短信等）將故障診斷結(jié)果通知維護人員，以便維護人員及時地采取措施。（4）數(shù)據(jù)查詢和報表功能

主要通過鍵盤和顯示界面查詢被監(jiān)控對象的實時數(shù)據(jù)等，且能生成相關(guān)報表，便于維護人員分析。410.1.2對通信電源集中監(jiān)控的一般要求

1．可靠性

2．可擴充性

3．實時性

4．安全性

5．測量精度

6．電源

7．接地

8．電磁兼容性

9．硬件

10．軟件見教材P286~287

對通信電源集中監(jiān)控測量精度的要求直流電壓應不大于0.5%，有功電度應不大于1%，其他電量應不大于2%。蓄電池電壓測量誤差應不大于±5mV（2V電池）、±10mV（6V電池）、±20mV（12V電池）。溫度測量誤差應不大于±1℃。濕度測量：在環(huán)境溫度為25℃、濕度范圍為30%RH~80%RH時，誤差應不大于5%RH；當濕度超出30%RH~80%RH時，誤差應不大于10%RH。其他非電量的測量精度一般應優(yōu)于5%。5610.2集中監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象及監(jiān)控內(nèi)容

10.2.1監(jiān)控對象

1．被監(jiān)控設備監(jiān)控對象按用途，可分為電源系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)兩大類。電源系統(tǒng)是監(jiān)控的主要對象，包括高壓配電設備、變壓器、低壓配電設備、備用發(fā)電機組、UPS、逆變器、整流配電設備、蓄電池組、直流-直流變換器等；環(huán)境系統(tǒng)包括空調(diào)、局房環(huán)境、安全保衛(wèi)系統(tǒng)等。監(jiān)控對象按其本身的特性，可分為智能設備和非智能設備。其中智能設備本身能采集和處理數(shù)據(jù)，并帶有智能通信接口（RS232、RS422/485），可直接或通過協(xié)議轉(zhuǎn)換的方式接入監(jiān)控系統(tǒng)，如智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)等，一般每臺智能設備作為一個監(jiān)控模塊（SM）。而非智能設備本身不能采集和處理數(shù)據(jù)，沒有智能通信接口，如一般的低壓交流配電柜、蓄電池組等，需要通過數(shù)據(jù)采集控制設備（數(shù)據(jù)采集器）才能接入監(jiān)控系統(tǒng)，每個數(shù)據(jù)采集控制設備作為一個監(jiān)控模塊（SM）。72．被監(jiān)控信號被監(jiān)控信號可分為電量信號和非電量信號，也可分為模擬信號和數(shù)字信號。在監(jiān)控系統(tǒng)中，對被監(jiān)控信號的處理一般要經(jīng)過傳感、變送、轉(zhuǎn)換過程，才能轉(zhuǎn)換為計算機內(nèi)的數(shù)字信號。非智能設備和環(huán)境量不能直接接入數(shù)據(jù)采集器的采集通道進行測量，需要通過傳感器/變送器先將這些電量信號或非電量信號變成標準電量信號，方可接入數(shù)據(jù)采集器。數(shù)據(jù)采集器一般可直接測量的模擬量信號范圍是：直流電壓-4～10V，直流電流0～20mA，交流電壓0～2.5V；可直接測量的開關(guān)量信號范圍是：直流電壓0～30V，交流電壓0～20V。8被監(jiān)控信號（續(xù)1）傳感器將非電量信號變換成標準電量信號。監(jiān)控現(xiàn)場遇到的非電量信號有：溫度、濕度、液位等，監(jiān)控現(xiàn)場需要測量的開關(guān)量有：紅外感應、煙感、門碰、漏水等。這些非電量信號和開關(guān)量信號，需要通過相應的傳感器如：溫度傳感器、濕度傳感器、液位傳感器、紅外探測器、感煙探測器、門磁開關(guān)、水浸探測器等轉(zhuǎn)換成標準電量信號后，才能被數(shù)據(jù)采集器采集。變送器將非標準的電量信號變換成標準電量信號。監(jiān)控現(xiàn)場遇到的模擬電量數(shù)值較大、范圍較寬，如交流電壓220V、380V，交流電流0~200A，直流電壓24V、48V，直流電流0~1000A，頻率50Hz等，需要通過變送器將非標準電量信號變換成標準電量信號（如變成直流4～20mA或0～5V等），才能被數(shù)據(jù)采集器采集。常用的變送器有三相電壓變送器、三相電流變送器、有功功率變送器、功率因數(shù)變送器、頻率變送器、直流電壓變送器等。不同廠家的變送器外特性有差別，應按照產(chǎn)品說明書來安裝使用。9被監(jiān)控信號（續(xù)2）智能電量變送器集成了多個電壓、電流隔離變換模塊，采用了可編程增益放大器、高精度A/D轉(zhuǎn)換器以及單片機技術(shù)，可以實時測量幾乎所有的交流電量，取代所有三相變送器，并以遠程通信接口輸出數(shù)字測量信號。目前這種智能電量變送器已較廣泛地運用于通信電源監(jiān)控系統(tǒng)中。在不特指時，常將傳感器和變送器統(tǒng)稱為傳感器。1010.2.2監(jiān)控內(nèi)容遙測：對連續(xù)變化的模擬信號（如電壓、電流等）進行數(shù)據(jù)采集；遙信：對離散狀態(tài)的開關(guān)信號（如開關(guān)的接通/斷開、設備的運行/停機、正常/故障等）進行數(shù)據(jù)采集；遙控：由監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的離散的控制命令（如控制整流器均充/浮充、控制設備的開/關(guān)機等）。此外，必要時還可進行遙調(diào)：由監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出調(diào)整運行參數(shù)的控制命令。根據(jù)我國通信行業(yè)標準YD/T1363.1-2014《通信局（站）電源、空調(diào)及環(huán)境集中監(jiān)控管理系統(tǒng)第1部分：系統(tǒng)技術(shù)要求》的規(guī)定，通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控內(nèi)容如表10.1所示（見教材P289~291）。10.3通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成

10.3.1集中監(jiān)控系統(tǒng)的管理結(jié)構(gòu)1．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按照YD/T1363.1—2014的規(guī)定，監(jiān)控系統(tǒng)由各級別監(jiān)控中心、監(jiān)控單元和監(jiān)控模塊組成。監(jiān)控中心包括區(qū)域監(jiān)控中心、地區(qū)監(jiān)控中心，根據(jù)維護的需要，還可建設更高級別的監(jiān)控中心，如省監(jiān)控中心。根據(jù)需要，監(jiān)控系統(tǒng)可取消區(qū)域監(jiān)控中心或采用區(qū)域監(jiān)控中心反牽的建設模式。根據(jù)實際情況和維護管理要求，可以靈活地組織成各種類型的運行系統(tǒng)。

111．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)1）①省監(jiān)控中心（PSC）為滿足省級管理而設立，通過開放的互聯(lián)協(xié)議接入全省的地區(qū)監(jiān)控中心。②地區(qū)監(jiān)控中心（SC）為適應本地區(qū)集中監(jiān)控、集中維護和集中管理的要求而設置，一般為市（州）級的監(jiān)控管理中心。通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的建設可以相對獨立，歸屬本地網(wǎng)管的一個組成部分。③區(qū)域監(jiān)控中心（SS）又稱監(jiān)控站，是為滿足本地縣、區(qū)級的管理要求而設置的，負責轄區(qū)內(nèi)各監(jiān)控單元的管理。對于固定電話網(wǎng)，區(qū)域監(jiān)控中心的管轄范圍為一個縣/區(qū)；移動通信網(wǎng)由于其組網(wǎng)方式不同于固話本地網(wǎng)，則相對弱化了這一級。121．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)2）④監(jiān)控單元（SU）為監(jiān)控系統(tǒng)的最小管理子系統(tǒng)，一般完成一個獨立的通信局站（端局）內(nèi)所有監(jiān)控模塊的管理工作，個別情況可兼管其他小局（站）的設備。監(jiān)控單元一般是一臺計算機，又稱前置機或監(jiān)控主機。⑤監(jiān)控模塊（SM）面向具體的監(jiān)控對象，完成數(shù)據(jù)采集和必要的控制功能。不同監(jiān)控對象有不同的監(jiān)控模塊，在一個監(jiān)控系統(tǒng)中通常有多個監(jiān)控模塊。13無SS模式的集中監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

14SS反牽模式的集中監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1516有SS逐級匯接模式的集中監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

172．對系統(tǒng)中各部分的功能要求（1）對監(jiān)控模塊（SM）的功能要求（2）對監(jiān)控單元（SU）的功能要求（3）對區(qū)域監(jiān)控中心（SS）的功能要求（4）對地區(qū)監(jiān)控中心（SC）的功能要求（5）對省監(jiān)控中心（PSC）的功能要求見教材P293~295。1810.3.2通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的接口所謂接口，是指兩個系統(tǒng)之間具體的通信協(xié)議；對于硬件設備，則是指設備的物理端口。接口的定義：①監(jiān)控模塊（SM）與監(jiān)控單元（SU）之間的接口定義為“前端智能設備協(xié)議”——A接口。SU與SM的通信方式為主從方式。②監(jiān)控單元（SU）與上級管理單位（SS或SC）之間的接口定義為“局數(shù)據(jù)接入?yún)f(xié)議”——Ｂ接口。③區(qū)域監(jiān)控中心（SS）與監(jiān)控中心（SC）之間，或不同監(jiān)控系統(tǒng)之間互聯(lián)的接口定義為“系統(tǒng)互聯(lián)協(xié)議”——C接口。C接口基于TCP/IP方式工作；采用客戶機/服務器的體系結(jié)構(gòu)（SC作為客戶）。④監(jiān)控中心與上級網(wǎng)管之間的接口定義為“告警協(xié)議”——Ｄ接口。A、C、D三種接口都已經(jīng)制定了詳細的標準，B接口暫未進行統(tǒng)一規(guī)范。1910.3.3通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸方式

1．SM與SU之間的連接SM與SU之間采用專用數(shù)據(jù)總線等方式連接。目前使用較多的為RS232、RS422/485及以太網(wǎng)絡接口。20（1）RS232串行通信接口RS-232是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA制定出來的串行通信標準接口，目前廣泛使用的是RS-232C接口，習慣上常把RS-232C簡稱為RS232。其機械接口有DB9、DB25兩種形式，均可分為公頭（針）和母頭（孔）。RS232用于組網(wǎng)時，只能實現(xiàn)點到點的通信，傳輸速率小于20bit/s，傳輸距離小于15m，工作方式為全雙工方式。

21（2）RS422串行通信接口一般使用四個端子即數(shù)據(jù)發(fā)送端TX+、TX-和數(shù)據(jù)接收端RX+、RX-。工作方式為全雙工方式。用于組網(wǎng)時，能夠?qū)崿F(xiàn)點到多點的通信即構(gòu)成總線通信方式，通信距離和速率為：通信距離12m,傳輸速率10Mbit/s；通信距離120m,傳輸速率1Mbit/s；通信距離1200m,傳輸速率100kbit/s。22RS422總線組網(wǎng)示意圖

23（3）RS485串行通信接口RS485是RS422的子集，只需要DATA+（D+）、DATA-（D-）兩根線。RS485接口和RS422接口通常共用一個物理接口，即RS485的D+和D-與RS422的T+和T-共用。RS485的工作方式為半雙工方式。用于組網(wǎng)時，能夠?qū)崿F(xiàn)點到多點及多點到多點的通信，其通信距離和通信速率與RS422基本相同。24

RS485總線組網(wǎng)示意圖

252．SU與上級監(jiān)控中心之間的傳輸方式根據(jù)SU所處通信局（站）規(guī)模的不同，可以為監(jiān)控系統(tǒng)提供的傳輸資源差別很大。

監(jiān)控單元（SU）以上各級網(wǎng)絡傳輸應根據(jù)工程實際傳輸資源的組成，在滿足監(jiān)控系統(tǒng)功能的基礎上，選擇合理、可靠的傳輸方式，如E1、光纖、以太網(wǎng)、無線傳輸?shù)取．斂煽啃砸蠛芨邥r，SU以上各級網(wǎng)絡傳輸可采用雙路由備份或環(huán)網(wǎng)的方式，在傳輸出現(xiàn)故障時，主、備路由自動切換。10.3.4通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸1．數(shù)據(jù)采集在監(jiān)控系統(tǒng)中，SU、SM完成數(shù)據(jù)采集。SM包括智能設備和數(shù)據(jù)采集器。SU一般由端局計算機（前置機）承擔，負責對SM進行監(jiān)控管理，包括各種監(jiān)控數(shù)據(jù)的收集、分析、處理、上報、存儲和監(jiān)控命令的下達等。對被監(jiān)控設備數(shù)據(jù)的采集，通常采用串行通信數(shù)據(jù)采集方案。一般情況下，在端局設置的前置機（監(jiān)控主機）通過串口連接各監(jiān)控模塊，采用總線方式或多串口方式進行數(shù)據(jù)采集。2627總線方式的數(shù)據(jù)采集方案

28多串口方式的數(shù)據(jù)采集方案

292．數(shù)據(jù)傳輸在集中監(jiān)控系統(tǒng)中，PSC、SC和SS的內(nèi)部一般是由多臺計算機組成的局域網(wǎng)（LAN）；SU以上部分是基于TCP/IP協(xié)議的廣域網(wǎng)（WAN）。SU與SS之間、SS與SC之間和SC與PSC之間的部分組成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡。30（1）數(shù)據(jù)傳輸信道①公用電話網(wǎng)（PSTN）公用電話網(wǎng)提供的傳輸資源主要有電話線（有撥號電話線和專用電話線兩種信道）和E1中繼即2M中繼。電話線傳輸?shù)氖悄M信號，當用于數(shù)字傳輸時，需要調(diào)制解調(diào)器Modem進行A/D、D/A轉(zhuǎn)換，電話線提供的通信速率為300bit/s～56kbit/s。E1中繼是直接由數(shù)字傳輸設備提供的PDH基群速率數(shù)據(jù)傳輸通道，主要用來連接不同地點的交換設備，包括程控交換機、DDN節(jié)點機等。E1中繼有兩種：一種為非信道化E1，只提供2.048Mbit/s碼流；另一種為信道化E1（又稱CE1）。一般E1均指CE1。31數(shù)據(jù)傳輸信道（續(xù)1）信道化E1定義了幀的概念，按照時分復用的方法，把一個2048kbit/s的比特流，分為32個相互獨立的64kbit/s信道，每個信道稱為1個時隙（TimeSlot），編號為TS0至TS31，其中時隙0用于傳送同步信號，時隙16用于傳送信令信號，其余30個時隙用來承載其他業(yè)務。在公用電話網(wǎng)中，每一個時隙即為一個話路。監(jiān)控系統(tǒng)可以用從E1中抽取時隙的設備——數(shù)據(jù)服務單元DSU/通道服務單元CSU，將2M中的一個、幾個或全部64k時隙提取出來用于數(shù)據(jù)傳輸。322M傳輸及半永久連接示意圖

(a)(b)?圖（a）為兩個局間的2M線路直接通過傳輸設備連接。2M線A和B的每一個時隙均是對應的相同時隙，可在兩端抽取同一個時隙用于傳輸監(jiān)控數(shù)據(jù)。?圖（b）為半永久連接，2M線路通過交換機連接。2M線Y和Z以及X和Z之間，不一定是對應的聯(lián)系，可通過在交換機上進行數(shù)據(jù)設置，使Y（或X）中的某一個時隙（例如TS1）和Z中的某一個時隙（例如TS31）連接起來傳輸數(shù)據(jù)。2M線Z中各時隙通過半永久連接，最多可以與30個端局的2M線中的某一個時隙連接。半永久連接較為常見。

33數(shù)據(jù)傳輸信道（續(xù)2）②數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）DDN是一種數(shù)據(jù)業(yè)務網(wǎng)，可以向用戶提供端對端的透明數(shù)字串行專線。監(jiān)控系統(tǒng)中用得較多的是64kbit/s同步專線傳輸和19.2kbit/s異步專線傳輸。在使用DDN傳輸時，需要DDN通信設備——數(shù)據(jù)端接設備DTU（DataTerminationUnit），DTU一般是一對一使用。

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數(shù)據(jù)傳輸信道（續(xù)3）③數(shù)據(jù)通信網(wǎng)（DCN）DCN是通信企業(yè)內(nèi)部的一個廣域網(wǎng)，是由路由器和各種廣域傳輸鏈路組成的網(wǎng)狀網(wǎng)絡。監(jiān)控系統(tǒng)使用DCN網(wǎng)很方便，只需將各級監(jiān)控中心和監(jiān)控端局的局域網(wǎng)用網(wǎng)線接入所在局的DCN網(wǎng)交換機即可。由于DCN網(wǎng)容量大、可靠性高、擴展性強，因此YD/T5027—2005《通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)工程設計規(guī)范》中提出，SU與SS、SS與SC之間宜優(yōu)先利用DCN網(wǎng)連接。35數(shù)據(jù)傳輸信道（續(xù)4）④數(shù)字公務信道數(shù)字公務信道一般多用做基站的數(shù)據(jù)傳輸信道，它提供標準的RS232接口或V.11接口。V.11接口的接線端子定義為In+、In-、Out+、Out-，這四個端子分別與RS422接口的數(shù)據(jù)接收端子RX+、RX-和數(shù)據(jù)發(fā)送端子TX+、TX-相對應，可直接使用，V.11接口的用法和RS422接口的用法一樣。36（2）傳輸與組網(wǎng)設備①接入設備接入設備用于接入各個終端計算機，如多串口卡、遠程訪問服務器、數(shù)據(jù)上網(wǎng)器等。②通信設備通信設備用于承擔網(wǎng)絡線路上的數(shù)據(jù)通信功能，如調(diào)制解調(diào)器Modem，數(shù)據(jù)端接設備DTU，數(shù)據(jù)服務單元/通道服務單元（DSU/CSU）等。③網(wǎng)絡交換設備網(wǎng)絡交換設備是用來實現(xiàn)網(wǎng)絡互連的設備，用于提供數(shù)據(jù)交換服務，構(gòu)建互連網(wǎng)絡的主干，如路由器等。3710.4集中監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng)原則及組網(wǎng)方案

10.4.1組網(wǎng)原則