劉 欣

（中國鐵塔股份有限公司河北省分公司，河北 石家莊 050000）

0 引 言

智能控制系統(tǒng)下的通信機(jī)房電源能夠連續(xù)不斷地向電力通信設(shè)施安全穩(wěn)定供電，保障通信系統(tǒng)平穩(wěn)正常運(yùn)作。機(jī)房中通信電源設(shè)施發(fā)生問題將帶來巨大損失，因此智能化通信電源的智能控制十分重要。

1 網(wǎng)絡(luò)時(shí)代下通信機(jī)房電源的智能控制系統(tǒng)構(gòu)建

收集并歸整環(huán)境和末端設(shè)施的各種指標(biāo)，把結(jié)果傳輸至控制中心，初步處置、研究環(huán)境信息和設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)指標(biāo)，在出現(xiàn)意外情況時(shí)展開警示處置，同時(shí)把警示內(nèi)容傳輸至控制中心。詳細(xì)記載各種指標(biāo)數(shù)據(jù)信息與警示情況，為后續(xù)查閱信息、探究數(shù)據(jù)以及傳送結(jié)果創(chuàng)造條件。在出現(xiàn)警示時(shí)開啟應(yīng)急智能處理方案，有效調(diào)節(jié)設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)情況，認(rèn)可并落實(shí)從控制中心收到的各種命令，按照要求改進(jìn)設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)指標(biāo)和通信體系。

接收與動(dòng)態(tài)展示前端收集系統(tǒng)獲得的環(huán)境情況與末端設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)情況的各種指標(biāo)。前端收集系統(tǒng)獲得的警示信息展示在核心界面上，記載并規(guī)范反映實(shí)際信息，利用電話或短信等多種方式傳送于員工。記載并存儲(chǔ)示警信息，為后期查閱信息、研究數(shù)據(jù)以及傳送結(jié)果提供支撐。此外，設(shè)計(jì)與傳送控制命令至前端收集系統(tǒng)，遠(yuǎn)程控制末端設(shè)施，并完成遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)（如網(wǎng)絡(luò)查閱）等。

2 動(dòng)力模塊設(shè)計(jì)

2.1 三相電量監(jiān)控

國內(nèi)電力供應(yīng)通常涵蓋三相四線和三相五線制2個(gè)指標(biāo)，即TN-C和TN-S2個(gè)系統(tǒng)，而U/V/W為火線，N為零線，G為保護(hù)地線。按照通信機(jī)房性能、建造規(guī)范以及供電不間斷性的差異，可將電力供應(yīng)區(qū)分為4個(gè)級(jí)別，并明確與其匹配的資費(fèi)規(guī)范[1]。例如：照明和通信系統(tǒng)共用同樣的費(fèi)率機(jī)制，因此能夠銜接在共同的交流配電輸出柜上；若費(fèi)率機(jī)制存在差異，則不可如此連接，需將智能化三相電量監(jiān)控設(shè)備配置在主供電線路中，及時(shí)監(jiān)控通信設(shè)施的電源和電壓情況；監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)根據(jù)指定的通信契約轉(zhuǎn)移后傳送至控制主機(jī)中心；有關(guān)數(shù)據(jù)將展示在控制主機(jī)屏上，并利用曲線直接動(dòng)態(tài)化展示，同時(shí)可查閱數(shù)據(jù)。

2.2 開關(guān)通斷情況監(jiān)控

運(yùn)用D8H（交流開關(guān)情況監(jiān)控模塊）監(jiān)控設(shè)施的開關(guān)情況，運(yùn)用RS485把數(shù)據(jù)傳送至控制主機(jī)。

2.3 UPS監(jiān)管模塊的監(jiān)測

不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）機(jī)柜和交流配電柜均配置了零線排和機(jī)殼保護(hù)地排，這2種標(biāo)識(shí)引線要獨(dú)立由地網(wǎng)接入線路[2]。監(jiān)控檢測UPS系統(tǒng)的憑據(jù)是廠家給出的串口通信契約，發(fā)生問題時(shí)利用通話和短信等方式自動(dòng)發(fā)出警示，完成UPS監(jiān)測。通過RS232和RS485總線監(jiān)管檢測設(shè)施的電流、電壓、電量以及功率等指標(biāo)，它接觸的設(shè)施組件有充電器、電池以及逆變器等。通信機(jī)房UPS運(yùn)行模式，如圖1所示。

圖1 通信機(jī)房UPS運(yùn)行模式

3 環(huán)境模塊的設(shè)計(jì)

3.1 監(jiān)測指標(biāo)

監(jiān)測指標(biāo)主要包括機(jī)房內(nèi)的溫度濕度、鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況以及送風(fēng)與回風(fēng)的溫度濕度。

3.2 監(jiān)測目標(biāo)

監(jiān)測目標(biāo)主要包括加濕器、壓縮機(jī)、干燥器、冷凝器、加熱器、傳感器、控制器以及鼓風(fēng)機(jī)等。

3.3 控制命令

系統(tǒng)通過對(duì)空調(diào)聯(lián)動(dòng)、遠(yuǎn)程開關(guān)、溫度濕度參數(shù)遠(yuǎn)程配置與改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)警示信息、環(huán)境的溫度濕度數(shù)值、空調(diào)配件運(yùn)轉(zhuǎn)反常等信息的創(chuàng)建、修正以及控制調(diào)度，按照通信流程設(shè)置各調(diào)度路徑數(shù)據(jù)，再與系統(tǒng)監(jiān)測采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確保通信系統(tǒng)有序?qū)⒔邮盏臄?shù)據(jù)信息輸入資料庫，選出動(dòng)態(tài)資料庫內(nèi)數(shù)據(jù)并將其傳送出去[3]。環(huán)境模塊示意如圖2所示。

圖2 環(huán)境模塊示意

4 網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)計(jì)

第一，通道視圖作為智能化通信模塊系統(tǒng)的主要組成部分，作用是展示節(jié)點(diǎn)內(nèi)全部路徑與運(yùn)用路徑通信的一切裝備組成。將鼠標(biāo)停在相關(guān)設(shè)備上，能夠發(fā)現(xiàn)此設(shè)備的位置[4]。第二，數(shù)據(jù)視圖展示通道視圖選定設(shè)備的即時(shí)數(shù)據(jù)。即時(shí)數(shù)據(jù)通常用十進(jìn)制和十六進(jìn)制展示，方便根據(jù)通信原有代碼研究數(shù)據(jù)，體現(xiàn)出此數(shù)據(jù)當(dāng)下正常與反常的狀態(tài)。即時(shí)數(shù)據(jù)每秒鐘更新1次，應(yīng)手動(dòng)更新定值數(shù)據(jù)，而定值數(shù)據(jù)的展示值相較于具體值增加了100倍。第三，原碼視圖展示通道視圖內(nèi)選定路徑的原有通信代碼。第四，消息視圖展示全部路徑、系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)以及問題信息。第五，狀態(tài)條展示通道視圖內(nèi)選定路徑的指標(biāo)和通信信息，共被劃分成7格。第1格展示使用者登錄情況，第2格展示路徑指標(biāo)，第3格展示路徑的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止情況，第4格和第5格展示路徑已經(jīng)傳送和已經(jīng)接收的數(shù)據(jù)頻率，第6格展示路徑已接收的錯(cuò)誤頻率，第7格展示路徑在正常狀態(tài)下通信的總時(shí)長[5]。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測示意如圖3所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測示意圖

5 智能控制器設(shè)計(jì)

5.1 機(jī)房遠(yuǎn)程控制的處理模式

工程要求短時(shí)間內(nèi)改造完畢，壓力非常大，且每個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營公司均會(huì)在智能改造層面縮減成本和資金投入，導(dǎo)致大部分機(jī)房均未配置電源系統(tǒng)。大多數(shù)機(jī)房共用同一網(wǎng)管中心，遠(yuǎn)程檢測機(jī)房，工作效率比智能控制系統(tǒng)低得多。本次改造和更新遠(yuǎn)程設(shè)施傳達(dá)的控制指令，但是其余遠(yuǎn)程機(jī)房中的設(shè)施并未具備任何控制性能，如控制電源設(shè)施、空調(diào)以及監(jiān)控防盜設(shè)施等，技術(shù)人員面臨全新的考驗(yàn)。

5.2 控制器硬件部分

利用智能開關(guān)實(shí)現(xiàn)通信控制器與空調(diào)機(jī)的有效銜接，全面設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)，利用RS485總線通信，將通信控制器配置在機(jī)房網(wǎng)點(diǎn)和遠(yuǎn)程連接網(wǎng)點(diǎn)上。利用通信控制器進(jìn)行計(jì)算機(jī)通信協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（Computer Communication Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）與RS485的協(xié)議轉(zhuǎn)網(wǎng)，硬件內(nèi)集成控制智能開關(guān)的指令。

6 供電監(jiān)控系統(tǒng)及運(yùn)維管理平臺(tái)構(gòu)建

采用基于分布式總線通信協(xié)議的運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備故障與智能電源控制功能的有效關(guān)聯(lián)。采用分布式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議監(jiān)測電能質(zhì)量，通過配電柜斷電及加電狀態(tài)實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)運(yùn)維管理平臺(tái)。運(yùn)維管理平臺(tái)采用面向運(yùn)維人員的綜合運(yùn)營服務(wù)，依托數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA），實(shí)現(xiàn)基于分布式總線的配電設(shè)備故障監(jiān)測和實(shí)時(shí)跟蹤功能。通過為運(yùn)維人員提供操作方便的管理平臺(tái)，根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)需求，在線查詢配網(wǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)。

7 智能電源控制的實(shí)現(xiàn)方案

本文設(shè)計(jì)一種基于電源狀態(tài)監(jiān)測和智能電源控制的電能回收系統(tǒng)，從電能回收環(huán)節(jié)出發(fā)，利用電源智能控制技術(shù)，將電能回收的所有環(huán)節(jié)納入智能電源控制范圍，形成一套完整的電能控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括遠(yuǎn)程開關(guān)電源、電能回收設(shè)備電源狀態(tài)監(jiān)測以及智能電源控制功能。監(jiān)測到電源故障時(shí)提前斷開電源，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，確保與電力系統(tǒng)設(shè)備之間的通信暢通。該系統(tǒng)可用于電力設(shè)備的在線監(jiān)測，必要時(shí)可自動(dòng)關(guān)閉電源。

第一，當(dāng)設(shè)備監(jiān)測到異常電源后會(huì)自動(dòng)停機(jī)，提前回收電量。遠(yuǎn)程開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程供電，控制設(shè)備的加電和掉電，通過網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與設(shè)備連接。加電時(shí)設(shè)備自動(dòng)斷電，并在30 s內(nèi)進(jìn)行處理。掉電時(shí)設(shè)備自動(dòng)進(jìn)入睡眠模式，不產(chǎn)生任何電力損失。在充電控制時(shí)，智能電源能根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化，使得放電結(jié)束后不會(huì)再次掉電或產(chǎn)生電力損失。通過設(shè)定關(guān)閉時(shí)間，可遠(yuǎn)程關(guān)閉開關(guān)電源。

第二，電能回收設(shè)備出現(xiàn)電源故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提前斷電，并啟動(dòng)相關(guān)程序，監(jiān)測電容器和開關(guān)等設(shè)備電流，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)報(bào)警。在設(shè)備上安裝檢測開關(guān)電源，快速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)異常并報(bào)警。系統(tǒng)通過監(jiān)測電容器和開關(guān)電流大小來判斷是否需要重新開啟電源。當(dāng)檢測到異常時(shí)，電容器被切斷，通信功能通過電容器回路分配斷開后的電流，后續(xù)根據(jù)電容器型號(hào)和容量來判斷是否需要重新啟用。

第三，智能電源控制與遠(yuǎn)程開關(guān)電源配合，在線自動(dòng)開啟/關(guān)閉遠(yuǎn)程開關(guān)電源。監(jiān)測遠(yuǎn)程開關(guān)電源內(nèi)的電量、溫度、電量指示燈以及其他相關(guān)信息，將開關(guān)數(shù)量、電壓、電流以及功率因數(shù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電能質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)，判斷用戶是否欠費(fèi)。如果欠費(fèi)，智能電源控制程序自動(dòng)停止供電、加電或者掉電。如果不欠費(fèi)，智能電源控制程序連接遠(yuǎn)程開關(guān)電源與用電端的通信模塊，并自動(dòng)開啟/關(guān)閉遠(yuǎn)程開關(guān)電源。

第四，智能發(fā)電設(shè)備在沒有工作或發(fā)生異常但沒有被完全關(guān)機(jī)時(shí)可以向電網(wǎng)傳輸電量，在設(shè)備因欠費(fèi)等問題無法繼續(xù)使用時(shí)，及時(shí)切換到供電模式，保證電力設(shè)備的正常運(yùn)行。根據(jù)不同電力供應(yīng)模式的特點(diǎn)，智能發(fā)電設(shè)備能夠在不同模式下切換，使電力設(shè)備正常運(yùn)行，提高了電能回收領(lǐng)域的自動(dòng)化水平。數(shù)字化電能回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程，為電力領(lǐng)域提供了一種新的解決方案。

第五，利用該系統(tǒng)完成用戶電價(jià)計(jì)算并生成電費(fèi)賬單，通過智能電源控制實(shí)現(xiàn)用戶設(shè)備的自動(dòng)加電和掉電，根據(jù)運(yùn)營商需求和電價(jià)計(jì)算得出運(yùn)營商電費(fèi)賬單。對(duì)于電網(wǎng)用戶而言，基于電源狀態(tài)的電能回收環(huán)節(jié)可以降低成本，解決儲(chǔ)能裝置運(yùn)行中電源不穩(wěn)定的問題。對(duì)于電網(wǎng)供電企業(yè)而言，它可以解決該領(lǐng)域中用電需求小和投資回報(bào)周期長的問題，根據(jù)用戶用電情況實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整供電負(fù)荷和電力供應(yīng)規(guī)模，實(shí)現(xiàn)電費(fèi)收取和電費(fèi)賬單生成等多方面功能。

8 結(jié) 論

智能控制系統(tǒng)對(duì)通信機(jī)房電源至關(guān)重要，智能通信電源可以保障通信機(jī)房安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)。伴隨科技的持續(xù)創(chuàng)新，目前通信機(jī)房電源已大規(guī)模應(yīng)用智能控制系統(tǒng)，促使通信機(jī)房電源不斷朝著智能化方向發(fā)展。