九动力环境集中监控系统.docx
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九动力环境集中监控系统
综合维护员通信电力专业培训教材
九、动力环境集中监控系统
前言
第一章监控系统建设的目标
第二章动力环境设备的基本知识
第三章监控系统网络与硬件
第四章监控系统软件功能
第五章相关网络简介
前言
监控系统是采用数据采集技术、计算机技术和网络技术,以有效提高通信电源、机房空调维护质量的先进手段。
本课程仅讲授系统的基本原理，要求学员了解动力设备、空调设备，会计算机应用操作。
通过本课程学习，要求基本了解监控系统的工作原理，知道监控内容与现场设备的映射关系，为系统操作和使用打下基础。
第一章监控系统建设的目标
对通信电源、机房空调实施集中监控管理是对分布的各个独立的电源系统和系统内的各个设备进行遥测、遥信、遥调、遥控，实时监视系统和设备的运行状态，记录和处理相关数据，及时侦测故障，通知人员处理，从而实现通信局（站）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。
第二章动力环境设备的基本知识
第一节动力环境设备的分类
根据监控需要，将动力环境设备分为三类：
电源设备：
高压配电设备、低压配电设备、柴油发电机组、UPS、逆变器、整流配电设备、DC-DC变换器、蓄电池组等；
空调设备：
局部空调设备、集中空调设备；
环境：
烟雾/火警、门禁、水浸、温度、湿度、雷击等；
（3）监控内容
高压配电设备
（3）进线柜
遥测：
三相电压、三相电流、有功电度、无功电度
遥信：
开关状态，过流跳闸告警，速断跳闸告警，接地跳闸告警
（2）出线柜
遥信：
开关状态，过流跳闸告警，速断跳闸告警，接地跳闸告警，失压跳闸告警
（3）母联柜
遥信：
开关状态，过流跳闸告警，速断跳闸告警
（4）直流操作电源柜
遥测：
贮能电压，控制电压
遥信：
开关状态，贮能电压高／低，控制电压高／低，操作柜充电机故障告警
（5）变压器
遥信：
变压器过温告警，瓦斯告警
遥测：
温度
低压配电设备
（3）进线柜
遥测：
三相输入电压，三相输入电流，功率因数，频率，有功电度
遥信：
开关状态，缺相、过压、欠压告警
遥控：
开关分合闸
（2）主要配电柜
遥信：
开关状态
遥控：
开关分合闸
（3）稳压器
遥测：
三相输入电压，三相输入电流，三相输出电压，三相输出电流
遥信：
稳压器工作状态（正常／故障，工作／旁路），输入过压，输入欠压，输入缺相，输入过流
遥调：
输出电压
柴油发电机组
遥测：
三相输出电压，三相输出电流，输出频率／转速，水温（水冷），润滑油油压，润滑油油温，启动电池电压，输出功率，油箱（油库）液位
遥信：
工作状态（运行／停机），工作方式（自动／手动），主备用机组，自动转换开关（ATS）状态，过压，欠压，过流，频率／转速高，水温高（水冷），润滑油油温高，润滑油油压低，启动失败，过载，启动电池电压高／低，紧急停车，市电故障，充电器故障
遥控：
开／关机，紧急停车，选择主备用机组
遥调：
输出电压、频率
不间断电源（UPS）
遥测：
三相输入电压，直流输入电压，三相输出电压，三相输出电流，输出频率，标示蓄电池电压，标示蓄电池温度
遥信：
同步／不同步状态，UPS／旁路供电，蓄电池放电电压低，市电故障，整流器故障，逆变器故障，旁路故障
逆变器
遥测：
直流输入电压，直流输入电流，交流输出电压，交流输出电流，输出频率
遥信：
输出电压过压／欠压，输出过流，输出频率过高／过低
整流配电设备
（3）交流屏（或交流配电单元）
遥测：
三相输入电压，三相输入电流，输入频率，有功电度
遥信：
开关状态，故障告警
（2）整流器
遥测：
整流器输出总电压，输出总电流，单个整流模块输出电流
遥信：
每个整流模块工作状态（开／关机，均充／浮充／测试，限流／不限流），故障／正常，监控模块故障
遥控：
开／关机，均充／浮充，测试
遥调：
均充/浮充电压设置，限流设置；
（3）直流屏（或直流配电单元）
遥测：
直流输出总电压，总电流，主要分路电流，蓄电池充、放电电流
遥信：
直流输出电压过压／欠压，蓄电池熔丝状态，主要分路熔丝／开关故障，低电压隔离开关状态
直流－直流变换器
遥测：
输出电压，输出电流
遥信：
输出过压／欠压，输出过流
蓄电池组
遥测：
蓄电池组总电压，总电流，蓄电池单体电压，标示电池温度，每组充、放电电流
遥信：
蓄电池组总电压高／低，单体蓄电池电压高／低，标示电池温度过高，充电电流过高
专用空调设备
遥测量：
三相交流输入电压，三相交流输入电流，送风温度，送风湿度，回风温度，回风湿度，压缩机累计工作时间
遥信量：
三相交流输入电压过高/过低，三相交流输入电流过流，工作电压过高/过低，工作电流过流，回风温度过高/过低，回风湿度过高/过低，送风温度过高/过低，送风湿度过高/过低，压缩机故障告警，空调开/关机状态，压缩机运行/不运行状态，加热/不加热状态，制冷/不制冷状态，风机工作状态
遥控量：
空调开/关机，升温，降温
遥调量：
回风温度，回风湿度，温度范围调整，湿度范围调整
分体空调
遥测：
送风温度、回风温度
谣信：
工作状态（制冷/制热/送风、停机/工作）、故障告警
环境
遥测：
温度，湿度
遥信：
烟感，火警，水浸，红外，玻璃破碎，门窗告警，门开/关
遥控：
门开／关，照明灯开/关
防雷系统
遥信：
雷击告警信号
第三章监控系统网络与硬件
第一节系统的分层结构
整个监控系统可以划分成三层结构，分层结构如下图所示：
监控系统组网图
第二节监控技术采用的定义符号和缩略语：
1、PESM（Power&EnvironmentSupervisionsystemforMobilecommunication）
中国移动通信机房动力环境监控系统——简称监控系统。
通常指从数据采集设备到CSC的整套系统。
对移动通信机房的动力设备及环境进行遥测、遥信、遥控和遥调，实时监视其运行参数，监测和处理故障，记录和处理相关数据，从而实现移动通信机房少人或无人值守和集中维护。
2、监控对象（ObjectofSupervisionandControl）
被监控的一台设备或多台设备的组合，例如一台空调或直流供电系统。
3、告警响应时间（AlarmResponseTime）
监控对象发生告警到监控中心告警呈现的时间。
4、数据响应时间（DataResponseTime）
监控对象产生数据到监控中心数据呈现的时间。
5、控制执行响应时间（CommandResponseTime）
监控中心发出控制命令到中心呈现命令执行结果的时间。
6、故障管理（FaultManagement）
监测、隔离和校正动力环境设备及监控系统本身工作异常情况的一系列功能。
7、配置管理（ConfigurationManagement）
建立、增加、删除和修改监控对象及监控系统本身的一系列功能。
8、安全管理（SecurityManagement）
建立、增加、删除和修改操作人员使用权限，防止人员越权进行操作，防止干扰信号侵入，确保系统安全的一系列功能。
9、FSU（FieldSupervisionUnit）
现场监控单元——面向直接的设备数据采集、处理的监控层次，可以包含采样、数据处理、数据中继等功能。
10、LSC（LocalSupervisionCenter）
区域监控中心——面向区域级的设备对象管理和表现的监控层次，连接区域内的FSU，在此层次对监控的基本功能进行表现。
11、CSC（CentralSupervisionCenter）
集中监控中心——面向多LSC管理的高级监控层次，通过开放的数据协议，连接下属的多个LSC对象。
12、OMC（OperationMaintainanceCenter）
操作维护中心——用于对通信分系统中的每一个设备实体进行控制和维护。
实现这些操作维护功能的设备实体称为操作维护中心。
13、独立监控子系统
一种功能全面的监控模式,监控数据由采集设备采集，通过FSU与LSC相连,监控数据可以是开关量、模拟量等，可以实现遥测、遥信、遥控、遥调，可以提供图像监控。
监控信息可以双向传输，传输可以以数字时隙分插复用、短消息、公共信道等方式实现。
建议在大机房和重要设备上采用独立监控子系统。
14、干接点监控子系统
一种简易的监控模式,由采集器连接各种动力与环境传感器和监测点进行数据采集，通过OMC与LSC相连，监控数据有限，一般为开关量，可以实现遥信功能。
监控信息单向上行传输，监控数据通过BTS上的外部告警单元经由BSC传送到OMC。
建议在远端机房和非重要设备上采用干接点监控子系统。
15、A接口,
系统接口A是指独立监控子系统的现场监控单元（FSU）和区域监控中心（LSC）之间数据通信协议接口，可由各厂商自定义。
16、A2接口
系统接口A2是指干接点监控子系统的操作维护中心（OMC）和区域监控中心（LSC）之间数据通信协议接口，可由各监控系统厂商与基站设备供应商协商定义。
17、B接口
系统接口B是指区域监控中心（LSC）和集中监控中心（CSC）之间数据通信协议接口。
系统接口B的下行是指按该通信协议由集中监控中心（CSC）往区域监控中心LSC方向进行数据传输。
系统接口B的上行是指按该通信协议由区域监控中心（LSC）往集中监控中心CSC方向进行数据传输。
第三节常见组网硬件
1．
网络交换机
传输配线架
中心上网器
LSC的组网
2．
远端机房上网器
传输配线架
3．FSU的组网
摄像机
通信工作站
上级LSC
E1
BSC
E1
E1
基站
视频切换矩阵
RS485
RS485
云台、镜头控制器
协议转换器
数据采集器
电池监测仪
智能设备
环境量、非智能电量
电池组
LAN
IC门禁
上网器
3、关键部件介绍
1）智能数据采集器
智能数据采集器是用于移动通信通信机房/基站动力环境监控的一种智能数据采集器，可对各种模拟量以及开关量进行采集，也可级联各种智能监测设备。
具有数据分析、存储和上报功能。
工作原理及组成单元
SDCD1000工作原理图
[主控电路]
包括CPU、大容量存储器256K（FLASH）、串行口扩展电路、时钟电路及看门狗电路。
[隔离电路]
采用快速光电隔离，通信速率高达9600波特。
[信号调理板]
备用配置。
可以对非标准的32路模拟量输入信号进行标准化处理。
[电源电路]
采用隔离型DC/DC电源，分24V、48V直流电源输入两种，同时提供
±12V和+5V输出，供设备本身和各种传感器使用。
[数据采集]
可以对32路的模拟输入数据或开关数据进行检测分析，根据系统设置进行数据分析。
对通过手提电脑下传的维护、配置参数进行解包并下传至各智能监控单元，各监控单元返回的维护、调试、告警数据经此打包上传。
功能及技术特性
1）接口
输入：
32路开关、模拟量。
设备通过此口可以对来自环境、动力设备的
传感变送器信号或状态开关量信号进行采集。
输出：
8路隔离开关量。
通过该口还可以闭环控制空调等设备的开启。
维护接口：
RS232接口1个。
通过该口由便携计算机可进行系统数据的设置及状态的查询，其中包括测量点告警范围、标定参数、机器时钟等参数的设置、历史告警数据的收集分析、系统软件升级、维护。
数据上传接口:
RS485接口1个。
2）存储容量
256KFLASH存储器。
可以实时存储告警信息，作为历史记录备查。
容量大，可循环存储最近10000条历史记录（每条记录包括点号、时间、点类型等信息）。
该存储器具有掉电保护、数据抗干扰能力强等优点。
3）供电电源
采用隔离型DC/DC开关电源，分24V、48V直流电源输入两种，同时提供±12V和+5V输出。
4）抗干扰性
金属机壳接安全地，信号地与机壳隔离，保证系统的良好电磁兼容性。
5）稳定性
机内设有电源监视、看门狗电路，保证设备长时间安全稳定运行。
6）软件维护、升级
通过便携计算机可在设备不断电情况下在线升级系统软件。
2）智能协议转换器
智能协议转换器是将各种智能设备的通讯协议转换为网络RS485总线协议的一种智能设备，具有数据分析、存储和上报功能。
工作原理及组成单元
DC/DC
二次电源
RS485
隔离电路
RS485/RS232
转换驱动电路
DC48V/24V
FSU
智
能
设
备
隔离电路
RS232
维
护
设
备
CPU
参数设置
存储器组
串行口扩展电路
时钟电路
看门狗电路
主
控
电
路
[主控电路]
包括CPU、大容量存储器256K（FLASH）、串行口扩展电路、时钟电路及看门狗电路。
[隔离电路]
采用快速光电隔离，通信速率高达9600波特。
[RS232／RS485驱动电路]
根据智能设备通讯口状态，在板选择输出类型。
[电源电路]
采用隔离型DC/DC电源，输入范围为DC12V～36V或36V～72V。
功能及技术特性
•向智能设备提供一路RS232/RS485接口。
•转换协议可在线下载，配置灵活。
•掉电存储测量记录及告警记录。
•RS232维护口一个，RS485数据上传口一个。
•多级隔离、电源监视、看门狗电路。
3）智能电池监测仪
智能电池监测仪是用于蓄电池组监测的智能设备，可以在线实时检测电池组的总电压，充放电电流、单体电池电压、及标示温度。
工作原理及组成单元
DC/DC
二次电源
RS485
隔离电路
采样电路
DC48V/24V
FSU
隔离电路
RS232
维
护
设
备
CPU
参数设置
存储器组
串行口扩展电路
时钟电路
看门狗电路
主
控
电
路
电池组1
温度传感器
电流传感器
电池组2
[主控电路]
包括CPU、大容量存储器256K（FLASH）、串行口扩展电路、时钟电路及看门狗电路。
[隔离电路]
采用光电隔离方式，将测控智能单元与被测设备隔离。
[取样电路]
由电阻阵列和14位∑/⊿型A/D转换电路构成，其中电阻阵列参数的标定在出厂前由软件完成，参数存入主控电路串行E2PROM中，A/D芯片的标定可在上电复位及在线遥调实现。
[电源电路]
采用隔离型DC/DC电源，输入范围为DC12V～36V或36V～72V。
4）传感及变送器件的类别及原理（略）
第四章监控系统软件功能
本章中涉及到LSC以下的子系统时，没有特别指明的均为独立监控子系统。
第一节基本功能定义
遥信、遥测、遥控和遥调功能
监控中心（LSC、CSC）在正常情况下应能正确显示其监控范围内的全部被监控对象的工作状态、运行参数，并进行相应的操作。
对于具备智能化接口的被监控设备，应采用这些设备所提供的接口，并实现其软件提供的功能。
系统对被监控设备应具有时序逻辑控制功能：
对于某些被监控设备可以根据参数按时序发出一系列的控制命令。
第二节系统管理功能
1．告警管理功能
告警等级
A严重告警：
已经或即将危及设备及通信安全，必须立即处理的告警。
B主要告警：
可能影响设备及通信安全，需要安排时间处理的告警。
C一般告警：
表示系统中发生了不影响设备及通信安全但应注意的事件。
告警功能要求
A无论监控系统控制台处于任何界面，均应及时自动提示告警，显示并打印告警信息。
所有告警一律采用可视、可闻声光告警信号。
B不同等级的告警信号应采用不同的显示颜色和告警声响：
严重告警标识为红色标识闪烁，主要告警为橙色标识闪烁，一般告警为蓝色标识闪烁。
C发生告警时，应由维护人员进行告警确认。
如果在规定时间内（根据通信线路情况确定）未确认，可根据设定条件自动通过电话或寻呼机等通知相关人员。
D具有多地点、多事件的并发告警功能，不应丢失告警信息，告警准确率为100%。
E系统应能对不需要做出反应的告警进行屏蔽、过滤。
F系统应能根据需要对各种历史告警的信息进行查询、统计和打印。
各种告警信息不能在任何地方进行更改。
G系统本身的故障应能自诊断并发出告警，能直观地显示故障内容。
H系统具有根据用户的要求，能方便快捷的进行告警查询和处理功能。
告警设定
告警条件、告警等级及告警门限值可根据现场情况由系统管理员设置和修改。
2．配置管理功能
（1）配置管理功能用于监控对象、监控系统自身的增加、修改和删除的管理。
配置管理要求操作简单、方便、扩容性好，可进行在线配置，不中断系统正常运行。
（2）监控系统应具有远程监控管理功能，可在中心或远程进行现场参数的配置及修改。
（3）配置信息呈现是从全网的角度反应整个网络的拓扑结构，为用户进行日常的操作维护（如告警监视）提供基础。
配置信息采用图形和文本相结合的手段。
拓扑视图允许用户根据管理的需要灵活的定义和修改，其定义和修改要有严格的安全控制机制。
3．安全管理功能
（1）监控系统应具有系统操作权限的划分和配置功能。
当操作人员取得相应权限时，可进行相应操作。
（2）监控系统应有设备操作记录，设备操作记录包括操作人员工号、被操作设备名称、操作内容、操作时间等。
（3）监控系统应有操作人员登录及退出时间记录。
监控系统应据有容错能力，不因用户误操作等原因使系统出错、退出或死机。
监控系统应具有对本身硬件故障、各监控级间的通信故障、软件运行故障自诊断功能，并给出告警提示。
系统应具有来电自启动功能。
系统应具有系统数据备份和恢复功能。
4．报表管理功能
用户利用监控系统提供的工具软件，生成并打印出各种统计资料、交接班日志、派修工单、机历卡及曲线图等。
5．通信管理功能
（1）监控系统能直观地显示各级之间的通信状态，能记录各点发生的通信故障。
（2）监控系统能自动记录通信线路的启动、停止和切换时间。
6．图像基本功能（可选）
（1）系统可同时观察多幅彩色图像并进行切换。
（2）可对远端机房/基站的云台和镜头进行控制和调整。
（3）具备告警图像联动功能，当某些告警信号产生时，能自动进行视频切换，供监视或存储。
（4）可对图像信息进行单路或多路的存储及回放。
7．显示功能
（1）采用图形交互方式进行显示
（2）采用简体中文界面
（3）年份采用四位数字表示。
（4）可在指定的现场运行流程图上通过逐层扩展，最后将故障定位在监控对象上。
8．打印功能
出现告警立即打印。
根据管理需要定时打印。
打印信息在显示屏幕上应有所提示。
屏幕拷贝打印。
第三节分级管理的功能
一．现场监控单元（FSU）的功能
（1）实时采集被监控设备及机房环境的运行参数和工作状态。
（2）接收并实现来自上级监控中心的控制命令。
（3）收集故障告警信息，告警优先主动上报。
（4）能进行基本的数据处理、存储，具备接入计算机进行现场维护操作的功能。
（5）具有保存告警信息及监测数据的统计值至少１天的能力。
（6）应具有本地控制优先的功能，可屏蔽监控中心发出的遥控命令并以适当方式通知监控中心此时所处的控制状态。
（7）对于包含蓄电池组监控的现场监控单元（FSU），当蓄电池组运行状态变化时[浮充（或均充）转放电和放电转浮充（或均充）]，蓄电池组运行参数单体蓄电池电压（已对单体蓄电池进行监测）记录间隔时间不超过30秒，且记录充放电全过程。
（8）有一定数量的RS232/RS485接口。
二．区域监控中心（LSC）的功能
（1）区域监控中心（LSC）具备监控系统的基本功能：
遥信、遥测、遥控和遥调功能、告警功能、配置功能、安全管理功能、报表功能、通信管理功能、显示功能和打印功能。
（2）区域监控中心（LSC）能实时监控辖区内各个FSU的工作状态，通过FSU对区域内设备进行监控，并动态地表现监控对象的状态和参数。
（3）区域监控中心（LSC）可根据要求设立图像监控功能。
（4）区域监控中心（LSC）中的告警数据、操作数据和监测数据等能保存三个月以上。
（5）区域监控中心（LSC）向集中监控中心（CSC）提供开放的数据接口B（参见附件B），并向集中监控中心（CSC）提供以下的服务：
a）向集中监控中心（CSC）提供监控代理服务，集中监控中心（CSC）通过区域监控中心（LSC）实现“四遥”功能。
b）实时向集中监控中心（CSC）发送告警等信息。
c）接收集中监控中心（CSC）下发的时钟校准命令。
（6）区域监控中心（LSC）向LM-NMS提供数据接口C（参见附件）。
（7）区域监控中心（LSC）具备远程接入功能。
（8）区域监控中心（LSC）具备WWW服务功能，区域监控中心（LSC）提供的基本功能可以通过WEB方式进行实现。
（9）区域监控中心（LSC）上具备提供CSC用户的增加、删除、修改的功能。
（9）LSC在提供CSC对告警、实时数据、历史数据的服务时，各种数据的服务应具备优先级别。
三．集中监控中心（CSC）的功能
（1）集中监控中心（CSC）具备监控系统的基本功能：
遥信、遥测、遥控和遥调功能、告警功能、配置功能、安全管理功能、报表功能、通信管理功能、显示功能和打印功能。
（2）集中监控中心（CSC）通过规范定义的开放的数据接口B，接入多个区域监控中心（LSC）。
能够在同一的操作平台上、同一界面上实现多个区域监控中心（LSC）的全部功能。
（3）集中监控中心（CSC）可通过区域监控中心LSC实现对设备的监控。
（4）集中监控中心（CSC）实时监视所辖的区域监控中心（LSC）的工作状态。
（5）集中监控中心（CSC）可手动/定时（每24小时）向区域监控中心LSC下发时钟校准命令。
（6）集中监控中心（CSC）向本地网管（LMNMC）提供数据接口C。
（7）集中监控中心（CSC）具备远程接入的功能。
（8）集中监控中心（CSC）具有提供WEB服务功能。
（9）集中监控中心（CSC）与LSC的数据应有同步的功能。
（10）集中监控中心（CSC）上保留所辖的各个LSC的用户表，并进行加密处理。
第五章相关网络简介
第一节干接点监控子系统的组网结构图
第二节数字时隙分插复用的实现方案
有的基站采用独立监控系统，该站点除了独立传输接入监控网络外，还可以通过数字时隙分插复用方式，接入监控网络。
方案一：
是在BTS至BSC之间的2MPCM传输电路中，成对地串接时隙抽取设备。
BTS一侧的时隙抽取设备，将Abis接口2M电路中的1个或多个64K空闲时隙抽取出来接至FSU，其余时隙仍接入BTS。
BSC一侧的时隙抽取设备完成相类似的功能，将Abis接口2M电路中对应的1个或多个64K空闲时隙抽取出来送入LSC，其余时隙的2MPCM电路仍接入BSC。
方案二：
是利用BTS可以菊花链串行连接的能力，在BTS设备之后接入FSU，犹如FSU是该BTS的下级菊花链基站一样，将BTS设置为菊花链连接方式，将空闲时隙接入FSU。
在BSC一侧，做半永久连接的局数据，将各FSU占用的时隙半永久连接到一个2MPCM端口，并将该端口接至LSC。
上述两种方案各有优缺点，方案一的优点是对BSC和BTS设备均无特殊要求，只要Abis接口上有空闲时隙就可实现该连接方案，时隙提取的方式也比较灵活，可以提取一个64K时隙，也可以将时隙分成48K＋16K等其它形式以方便应用。
但是，该方案也有明显的缺点，就是它是串行接在Abis接口上的，因此增加了BSC至基站传输故障点，对移动网的正常运行
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