? ? 動力集中監控關鍵技術的探討???????????????????????????? 于森

??一、 引言

???? 自1992年郵電部設計院和廣州電信局合作研究實驗成功廣州長途樞紐樓動力集中監控系統以來，集中監控已成為必然的趨勢，很多省市也相繼開展了動力集中監控系統的研究和實施。監控系統使傳統的維護方式發生了變革，最主要的一點是從原來多人值維、預檢預修的維護方式逐漸變為集中監控、集中維護、集中管理的工作方式。電力電子技術、傳感技術、計算機技術和網絡技術等的發展與結合為實施動力集中監控提供了智能化的條件。如何運用這些技術使動力集中監控更加實用和完善，值得我們研究和探索。本文將對動力監控系統發展過程中的關鍵技術進行探討。

?二、 對集中監控的兩大要求

1、 集中監控的涵蓋能力

郵電部所制定的動力機房集中監控規范要求，完善的動力機房集中監控系統必須具備三級的監控能力，此能力除為了滿足維護體制及手段的要求外，另一個目的即著眼于滿足多個局站的容量要求。因此，完善的監控系統必須能夠將眾多分局內的動力設備全部納入，其中含高低壓、電源、空調、油機、電池、UPS等設備，這表示一個完整的本地網動力集中監控系統，必須能夠采集如此多個遙測、通信、遙控等“三遙”訊號。

2、? 集中監控的實時性響應能力

電源集中監控的目的是在保證設備可靠安全運行的條件下，最大限度減少維護工作量，實現機房無人或少人值班。歷而它是維護人員了解設備工作情況、獲取維護信息的主要途徑。一個成功的電源空調集中監控系統必須可以做到：維護人員可通過它隨時隨地獲取任何一個設備的任何一個監控點的所有實時信息，也就是維護人員要觀察任何一個設備應該沒有時間和實間的限制?？梢姡娫醇斜O控對實時性響應的要求。

實時性響應對于單獨一個局或某種設備的監控是易于實現的，而對于多個分散的遠端局的所有設備的監控，實時性響應把所有信息同時收納于區域及主監控中心主機，并需保證“三遙”量的實時響應時間，對于系統設計而言則具有相當難度。按照部頒要求：從事件發生到監控中心主機接收到信息，其動態響應時間不大于10秒。要知到，響應時間若不能限制于10秒鐘內，則因為時間延遲所造成的訊號測量值誤差將可能達5%之多，如此，部頒對傳感器的精度要求為（0.2%-1.0%0則變得沒有意義。此外，一般要求每秒鐘掃描一遍所采集的訊號亦號亦顯得沒有意義了。一個實時監控系統的設計核心應是保證其“三遙”訊號的響應時間，使系統能在確定的時間范圍內完成各項處理任務。

三、實現電源集中監控的關鍵技術

? 要達到監控系統強大的涵蓋能力的實時性響應能力，至少涉及到主機平臺、操作系統、數據庫、采集單元、數據傳輸方式、防雷、抗干擾等多個技術領域。

1、? 工業級監控主機平臺

采用工業控制機作為監控平臺，最大的優點是它完全按照工業標準設計，考慮非常嚴格的工作環境，因此只有高可靠性、高穩定度和很強的抗干能力。與普通的PC機相比，最重要的一點是設計思路的側重點不同。工控機強調可靠性和穩定性，而PC機則突出易用性和集成性。具體說，工控機為適應工業生產的惡劣環境（溫度、濕度、粉塵、電磁干擾、震動等），在結構、電路設計、電源保護上需要專門的特殊考慮，其總線式底板、模塊化插件結構和通訊口光是隔離及地線分離設計，電源負載能力，都較PC機有明顯的優勢。其選用的元器件性能和壽命也明顯有別于普通的計算機。主機上插口板可提供。16-32個RS232多功能接口，作為與遠端局通信接口、終端接口、遠端撥接接口及設備訊號采集接口等。由于接口功能多樣化，因而可任意增加局站、操作終端或遠端接入口，極易于網絡的擴展，也能方便地與DDN、PCM、PSTN或以太網，計算機網絡連接。

2、 實時操作系統

操作系統的主要功能是用以管理計算機系統中的軟件（如應用程序、通訊程序等）和硬件（如CPU、內存、硬盤等）資源，用以合理地組織分配計算機工作流程的系統軟件，上圖為一般微機、工控主機及工作站與其所常配套操作系統的比較表。

DOS/WINDOWS是一種單任務單人操作系統，WINDOWSDNT或UNIX則是一種多任務多用戶操作系統，這幾種操作系統都不具備實時能力，無法保證監控系統具有規定的響應時間。舉個例子：這幾種操作系統約需占用20M（兆）一200M（兆）字節的空間，因此必須安裝于硬盤中，使得一般微機或工作站皆需配置硬盤且需要較大容量的內存，因此應用程序、操作系統及數據采集等的執行常需經由硬盤存取，造成響應時間的不確定性，使得系統在實做時的軟件開發與全網調測工作相當困難。OS-9000是一種實時任務多用戶操作系統，占用不到IM（兆）的字節，可燒錄在主機中而不需硬盤，具有在一定時間內（100微秒）切換不同任務的能力，保證各種監控任務（如：訊號采集、告警上報、控制命令下達、終端顯示、呼叫BP機等任務）的實時性。同時允許多人同時使用多臺終端米處理任何相同或不同的監控任務，非常方便于監控中心內對任務的分組和設備的分組。由于監控主機和操作系統的獨特構成，保證了對所有訊號的反應時間可控制在3-5秒內。如一個數據量從采集到送至工控平臺直至顯示在終端微機上，時間分配約為：傳感響應0.4秒、信號采集時間1秒、主機響應時間0.1秒，往返時間約為3秒鐘。

3、集中數據庫管理

集中監控的任務即是采集大量的監控點數據，并將其經由監控網絡集中或顯示于各級監控中心的人機介面終端之前。關鍵在于，如要將大量的數據搬運到各級監控中心并顯示于終端之前，則網絡的傳輸速率需相對提高，否則響應時間將很長。同時，存在各級監控中心的多個數據版本如何一致更新將是一個復雜的技術問題。為了解決這一問題，宜采用集中數據庫管理方式，將每個區域監控中心下面所轄各局的數據全部集中丁區域監控中心的SS主機中，如此，各區域監控中心卜面所轄各個局只有一個數據庫版本，簡化了數據庫設計問題。同時，由于數據只向上傳送一級，集中于區域監控中心，而不再往上一級的主監控中心或監控中心傳送，減少了網絡的需求。為了能將數據顯示于各級監控中小的終端之前，宜采用主從仿真終端技術，由主監控中心或總監控中心以遠程登錄的方式訪問到各區域監控中心來顯示所要看的畫面；因此，不需將數據庫上傳，所以數據量小、響應時間快。

4、? 分散式前端采集技術

監控系統必須可以容納各種智能或非智能設備，盡量利用其已有功能來達到監控的目的。為此，前端采集技術需達到硬件化，模塊化。硬件化就是考慮無人值守的需要，在端局站現場不使用PC機，全部設備實現硬件化內置式設計，不涉及軟件。模塊化就是指現場所有設備的采集都統一由模塊化的RTU（通用采集模塊）、UPC（智能型采集模塊）、BCMS（電池采集模塊）三大部件完成，新建、擴容、改造方便容易。其中RTU專門用于對非智能設備的監控；UPC則用來連接各種具有不同通訊協議碼的智能設備（如空調、油機、電源、UPS），經解碼后能將各種不同協議的接口轉為統一協議；BCMS用于對電池組的監控。各分局的RTU、UPC、BCMS模塊與區域監控中心及主監控中心間可通過DDN、電話網路、PCM或計算機網絡相連：遠端局站不用微機，不會因微機的功能限制而出現技術瓶頸，因而擴容及聯網極為簡便靈活。當有新增局站或有設備變更時，只需增減相應硬件模塊，對其他模塊無任何影響，也無須變動網絡組織結構，可以隨時在線更改軟件參數和設置。

5、? 數據傳輸萬式

監控系統的傳輸方式具有很大的靈活性，可根據用戶的實際網絡情況選擇PSTN（電話線），DDN，X.25，偵中繼，97網（路由網）等等，并不限定某種特定的方式，可用多種方式混合組網。我局監控中心采用的是以DDN與PSTN自動撥號雙備份的傳輸方式，兩者可以自動轉換。

四、 結束語

綜上所述，要實現一個發孤動力機房集中監控系統，應綜合多種技術，合理地從實際出發，以做到使集中監控系統達到最大可用性和可靠性。

參考文獻：

1、? 通信電源和空調集中監控系統技術要求（YDN023-1996）

2、 通信電源、機房空調集中監控管理系統（電網綜472號文）

3、 通信電源監控系統發展情況及若干問題的探討電信科學

?? 4、 通信局電源、空調及環境集中監控系統析規范化建設電信科學?