【關鍵詞】機場；弱電信息系統(tǒng)；UPS；供電；安全生產(chǎn)

引言

隨著我國民航業(yè)的迅速發(fā)展，飛機逐漸成為大家出行必不可少的交通工具。民航業(yè)的發(fā)展進一步促進了機場規(guī)模的擴大，機場弱電信息系統(tǒng)的穩(wěn)定運行在機場安全生產(chǎn)運營中起著越來越重要的作用，而UPS供電系統(tǒng)則為弱電信息系統(tǒng)提供了持續(xù)、穩(wěn)定、不間斷的電源供應。因此，如何根據(jù)弱電信息系統(tǒng)的分類選擇合適的UPS供電系統(tǒng)進而使其平穩(wěn)運行，成為機場弱電信息系統(tǒng)設計、建設、運維人員主要考慮的問題及工作重點。

一、UPS供電系統(tǒng)

（一）UPS供電系統(tǒng)的功能及分類

不間斷電源，簡稱為UPS，是一種外部供電設備，其內部裝有儲能裝置，如電池，以確保電力的穩(wěn)定供應。當市電出現(xiàn)電涌、頻率漂移、電壓過高或過低、閃斷，甚至是中斷等用電異常時，UPS能夠保證負載用電的持續(xù)性、穩(wěn)定性，其核心電路及部件主要包括逆變器、整流器、電池充電器等。一般來說，UPS可分為后備式UPS、在線互動式UPS、在線式UPS。其工作原理及對比如圖1所示。

（二）UPS供電系統(tǒng)的工作方式

1.單機供電

單機供電方式，顧名思義，由獨立的UPS設備為負載進行供電，該方式系統(tǒng)架構簡單、容易實現(xiàn)、成本較低、UPS設備工作效率較高，后期擴容較簡單且容易實現(xiàn)。但該方式可靠性低，若設備某一模塊出現(xiàn)故障，則負載將通過旁路方式進行供電；對設備進行排故檢修時，負載將會斷電；該方式UPS不具備容錯能力。

2.串聯(lián)冗余供電

串聯(lián)冗余供電方式要求負載由一臺UPS設備（通常被稱為主UPS）供電，另一臺UPS設備（通常被稱為串聯(lián)UPS）則為主UPS設備中的靜態(tài)旁路進行供電。為了實現(xiàn)這種供電方式，主UPS設備必須具備獨立的輸入電路。通常情況下，負載是由主UPS設備提供電力的。然而，如果主UPS設備發(fā)生故障切換到旁路模式，那么負載將由串聯(lián)UPS設備提供電力。[1]

該方式主UPS設備具有容錯能力，搭建方式較為靈活簡單，可選用型號、品牌不同的主UPS與串聯(lián)UPS。但該方式對串聯(lián)UPS性能要求較高，其必須具備主UPS故障后承擔負載供電的能力；運維、管理成本較高；整機進行維護時，仍需切換至維修旁路對負載進行供電。

3.并聯(lián)冗余供電

并聯(lián)冗余供電是最常用的UPS冗余供電方式。正常情況下，負載由并聯(lián)系統(tǒng)中所有UPS設備進行平均分擔，某一（或多個）個UPS設備故障時，剩余UPS仍可以繼續(xù)承擔負載供應。該方式可靠性高，任意并聯(lián)系統(tǒng)中UPS設備出現(xiàn)故障，負載仍可以由系統(tǒng)中其他UPS設備進行供應；UPS設備負載率較低，負載由系統(tǒng)中所有UPS進行承擔；擴展方便，可隨時根據(jù)需求及負載變化進行擴容。但該方式系統(tǒng)建設要求高，系統(tǒng)中UPS設備的品牌、型號、規(guī)格、容量必須相同；整體系統(tǒng)進行維護時，仍需切換至維修旁路對負載進行供電。

4.雙系統(tǒng)冗余供電

雙系統(tǒng)冗余供電中兩個UPS系統(tǒng)分別通過自己的總線向負載進行供電，每個UPS系統(tǒng)可以為單機系統(tǒng)，也可以為“N+1”系統(tǒng)。因其通過兩個獨立的供電總線向負載進行供電，所以該方式可靠性極高，且不存在單故障點；維護人員對系統(tǒng)進行維護時，也無需將系統(tǒng)切至維修旁路。但該方式建設成本高，每套UPS系統(tǒng)需要獨立的供電線路及組件，且UPS工作效率較低。

二、弱電信息系統(tǒng)機房

（一）電子信息系統(tǒng)機房分類標準

在進行數(shù)據(jù)中心設計時，需要參考《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》GB50174-2017中的相關內容和標準，以確定數(shù)據(jù)中心的級別，該級別應根據(jù)數(shù)據(jù)中心的使用性質以及數(shù)據(jù)丟失或網(wǎng)絡中斷對經(jīng)濟或社會造成的損失或影響程度來確定。[2]數(shù)據(jù)中心應被分為A、B、C三個等級。

（二）機場弱電信息系統(tǒng)機房等級劃分

通常情況下，小型機場采用二層網(wǎng)絡架構，而弱電機房通常分為核心層機房和接入層機房；對于中大型機場來說，一般采用三層網(wǎng)絡架構，其中弱電機房被劃分為核心層機房、匯聚級機房和接入層機房。在核心層機房中，通常會安裝一系列設備，包括服務器、核心交換機、匯聚交換機、磁盤陣列以及邊界防火墻等，這些設備都會采用雙電源供電方式運行。匯聚層機房會配備匯聚交換機等設備，并且這些設備通常都采用雙電源運行。通常情況下，接入層機房會安裝接入交換機、光端機和放大器等設備，并且它們大多數(shù)是單電源供電的。根據(jù)GB50174-2017《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》，機場核心層機房、匯聚層機房、接入層機房可以按照A、B、C三個級別進行劃分。

三、機場弱電信息系統(tǒng)

（一）機場弱電信息系統(tǒng)整體概述

機場的弱電信息系統(tǒng)是以計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)為基礎，機場協(xié)同決策系統(tǒng)為核心，實現(xiàn)了各弱電系統(tǒng)的互聯(lián)，并在統(tǒng)一的航班信息下自動運作。同時，它還對機場各生產(chǎn)保障部門進行統(tǒng)一的調度與管理，實現(xiàn)了智能化、高效化的生產(chǎn)運營和設備運行，為機場的安全高效生產(chǎn)管理提供了自動化手段。[3]此外，機場弱電信息系統(tǒng)還能夠為旅客和航空公司提供及時、準確、全面、完整的信息服務，以滿足信息統(tǒng)一、共享、調度、管理先進和服務優(yōu)質的需求。

（二）機場弱電信息系統(tǒng)分級建議

為了更好地對弱電信息系統(tǒng)進行維護和管理，可以根據(jù)信息系統(tǒng)的重要程度和復雜程度對各信息系統(tǒng)進行定級，可將信息系統(tǒng)分為重要信息系統(tǒng)、較重要信息系統(tǒng)和一般信息系統(tǒng)等，分別簡稱為Ⅰ級信息系統(tǒng)、Ⅱ級信息系統(tǒng)、Ⅲ級信息系統(tǒng)。

以筆者所在的呼和浩特市白塔國際機場為例，按照生產(chǎn)優(yōu)先原則、故障影響原則、復雜度原則等，各弱電信息系統(tǒng)分級如下（各級分類中只列出部分系統(tǒng)以供舉例）：

Ⅰ級信息系統(tǒng)：A-CDM（機場協(xié)同決策）系統(tǒng)、報文系統(tǒng)、手持機系統(tǒng)、貨運信息系統(tǒng)、無線集群對講系統(tǒng)、生產(chǎn)核心網(wǎng)絡、監(jiān)控核心網(wǎng)絡、離港核心網(wǎng)絡、辦公核心網(wǎng)絡、安防監(jiān)控系統(tǒng)、圍界監(jiān)控系統(tǒng)、航顯系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)等。

Ⅱ級信息系統(tǒng)：內部通訊系統(tǒng)、空管自動化系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、跑道管理系統(tǒng)、旅客服務平臺、數(shù)據(jù)共享傳輸、門禁系統(tǒng)、行李跟蹤系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、應用數(shù)據(jù)交互平臺、智慧運維平臺等。

Ⅲ級信息系統(tǒng)：非航網(wǎng)絡、WIFI網(wǎng)絡、OA系統(tǒng)、動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)等。

四、機場弱電信息系統(tǒng)UPS供電方案及建議

（一）核心層機房

機場弱電信息系統(tǒng)的運行將受到核心層機房的供電可靠性和安全性的直接影響，因為核心層機房是最為重要的機房?？紤]到核心層機房的特點和各弱電設備對電力的需求，建議采用并聯(lián)冗余的UPS供電方式，以滿足核心機房內重要雙電源負載需要兩路獨立UPS電源的要求[4]。在并聯(lián)系統(tǒng)中，每條總線都可以配備單機UPS，這樣不僅可以增加UPS設備的利用率，還能有效地降低成本。

（二）匯聚層機房

匯聚層機房作為接入層機房及核心層機房的“橋梁”，主要承擔著機場具體區(qū)域的業(yè)務，其供電可靠性對機場各弱電信息系統(tǒng)的運行有著重大影響。因此，UPS供電方式可以選擇“1+1”并聯(lián)系統(tǒng)供電。

（三）接入層機房

對于接入層機房，UPS供電方式可以選擇較為簡單的單機供電方式，由于接入層機房數(shù)量一般較多，此種方式下UPS運行及維護數(shù)量較多，會增加后期運行維護工作量。因此，可以采用集中供電的方式，根據(jù)地理位置及每個機房負載情況，將4～5個機房劃為一組，統(tǒng)一由單臺UPS設備集中供電，這樣不僅可以減少UPS設備運行維護的數(shù)量，還可以提高UPS設備的負載率。

（四）弱電信息系統(tǒng)終端UPS供電方案及建議

除了對以上各級機房的UPS供電方案的選擇及建議，根據(jù)實際情況，對于關鍵信息系統(tǒng)的弱電終端，也需要考慮配置UPS設備提高其供電可靠性。下面以機場中較為常見的部分弱電信息系統(tǒng)終端為例，簡要介紹其部署UPS的必要性及其方案建議。

1.航顯系統(tǒng)終端

航顯系統(tǒng)是一種重要的通信工具，其主要功能是通過各種主流的顯示設備來向公眾發(fā)布航班信息、公告信息和服務信息等。它是機場與旅客之間進行溝通的重要途徑和窗口，因此，機場的航顯系統(tǒng)終端必須具備穩(wěn)定性、可靠性和長時間運行的能力。航顯系統(tǒng)終端一般按區(qū)域可分為值機島航顯、登機口航顯以及樓內組合屏航顯。其一般由工控機、電子顯示屏組成，通過雙絞線進行數(shù)據(jù)傳輸。

為避免航站樓內市電出現(xiàn)波動或閃斷對航顯終端功能產(chǎn)生影響以及防止航顯終端設備因以上等原因損壞，建議對航顯系統(tǒng)終端采用UPS供電的方式。

對于值機島區(qū)域的航顯終端，由于其分布較為緊湊，為了減少后期運行維護的工作量以及節(jié)約成本，所以可以考慮按照值機柜臺順序或可辦理航空公司范圍，按照7-8個柜臺的數(shù)量采用集中供電，UPS供電方式可以選擇較為簡單的單機供電方式，若條件允許，也可以采用“1+1”并聯(lián)系統(tǒng)對其供電，進一步提高供電可靠性。

由于各登機口航顯終端分布較遠且負載較小，建議對其采用UPS單機供電的方式；組合屏航顯終端可按照每個組合屏為單位，采用UPS單機供電的方式。

2.離港系統(tǒng)終端

離港系統(tǒng)終端主要分布在值機島各值機柜臺以及各登機口柜臺。其一般包括主機、顯示器、打印機、掃描槍等設備。為避免航站樓內市電出現(xiàn)波動或閃斷對離港系統(tǒng)終端功能產(chǎn)生影響進而造成旅客誤機或航班延誤，建議對離港系統(tǒng)終端采用UPS供電。

對于值機島區(qū)域離港系統(tǒng)終端，可與值機島區(qū)域的航顯終端采用相同的UPS供電方式，若UPS容量較大，則可以與航顯終端使用同一UPS設備進行供電。

對于登機口區(qū)域離港系統(tǒng)終端，建議對其采用UPS單機供電的方式。此外，登機口其他弱電終端，例如內通系統(tǒng)終端、廣播系統(tǒng)終端等，都可以與離港系統(tǒng)終端使用同一UPS設備進行供電。

結束語

UPS供電系統(tǒng)是機場弱電信息系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基礎，機場運維人員應充分考慮各弱電信息系統(tǒng)的可靠性要求、運行等級、風險承受能力、應急恢復能力，并結合機場實際運行情況、財務情況等，為不同級別機房、系統(tǒng)、終端選擇最優(yōu)的UPS供電方案。