动力集中监控关键技术的探讨                             于森

  一、 引言

     自1992年邮电部设计院和广州电信局合作研究实验成功广州长途枢纽楼动力集中监控系统以来，集中监控已成为必然的趋势，很多省市也相继开展了动力集中监控系统的研究和实施。监控系统使传统的维护方式发生了变革，最主要的一点是从原来多人值维、预检预修的维护方式逐渐变为集中监控、集中维护、集中管理的工作方式。电力电子技术、传感技术、计算机技术和网络技术等的发展与结合为实施动力集中监控提供了智能化的条件。如何运用这些技术使动力集中监控更加实用和完善，值得我们研究和探索。本文将对动力监控系统发展过程中的关键技术进行探讨。

 二、 对集中监控的两大要求

1、 集中监控的涵盖能力

邮电部所制定的动力机房集中监控规范要求，完善的动力机房集中监控系统必须具备三级的监控能力，此能力除为了满足维护体制及手段的要求外，另一个目的即着眼于满足多个局站的容量要求。因此，完善的监控系统必须能够将众多分局内的动力设备全部纳入，其中含高低压、电源、空调、油机、电池、UPS等设备，这表示一个完整的本地网动力集中监控系统，必须能够采集如此多个遥测、通信、遥控等“三遥”讯号。

2、  集中监控的实时性响应能力

电源集中监控的目的是在保证设备可靠安全运行的条件下，最大限度减少维护工作量，实现机房无人或少人值班。历而它是维护人员了解设备工作情况、获取维护信息的主要途径。一个成功的电源空调集中监控系统必须可以做到：维护人员可通过它随时随地获取任何一个设备的任何一个监控点的所有实时信息，也就是维护人员要观察任何一个设备应该没有时间和实间的限制。可见，电源集中监控对实时性响应的要求。

实时性响应对于单独一个局或某种设备的监控是易于实现的，而对于多个分散的远端局的所有设备的监控，实时性响应把所有信息同时收纳于区域及主监控中心主机，并需保证“三遥”量的实时响应时间，对于系统设计而言则具有相当难度。按照部颁要求：从事件发生到监控中心主机接收到信息，其动态响应时间不大于10秒。要知到，响应时间若不能限制于10秒钟内，则因为时间延迟所造成的讯号测量值误差将可能达5%之多，如此，部颁对传感器的精度要求为（0.2%-1.0%0则变得没有意义。此外，一般要求每秒钟扫描一遍所采集的讯号亦号亦显得没有意义了。一个实时监控系统的设计核心应是保证其“三遥”讯号的响应时间，使系统能在确定的时间范围内完成各项处理任务。

三、实现电源集中监控的关键技术

  要达到监控系统强大的涵盖能力的实时性响应能力，至少涉及到主机平台、操作系统、数据库、采集单元、数据传输方式、防雷、抗干扰等多个技术领域。

1、  工业级监控主机平台

采用工业控制机作为监控平台，最大的优点是它完全按照工业标准设计，考虑非常严格的工作环境，因此只有高可靠性、高稳定度和很强的抗干能力。与普通的PC机相比，最重要的一点是设计思路的侧重点不同。工控机强调可靠性和稳定性，而PC机则突出易用性和集成性。具体说，工控机为适应工业生产的恶劣环境（温度、湿度、粉尘、电磁干扰、震动等），在结构、电路设计、电源保护上需要专门的特殊考虑，其总线式底板、模块化插件结构和通讯口光是隔离及地线分离设计，电源负载能力，都较PC机有明显的优势。其选用的元器件性能和寿命也明显有别于普通的计算机。主机上插口板可提供。16-32个RS232多功能接口，作为与远端局通信接口、终端接口、远端拨接接口及设备讯号采集接口等。由于接口功能多样化，因而可任意增加局站、操作终端或远端接入口，极易于网络的扩展，也能方便地与DDN、PCM、PSTN或以太网，计算机网络连接。

2、 实时操作系统

操作系统的主要功能是用以管理计算机系统中的软件（如应用程序、通讯程序等）和硬件（如CPU、内存、硬盘等）资源，用以合理地组织分配计算机工作流程的系统软件，上图为一般微机、工控主机及工作站与其所常配套操作系统的比较表。

DOS/WINDOWS是一种单任务单人操作系统，WINDOWSDNT或UNIX则是一种多任务多用户操作系统，这几种操作系统都不具备实时能力，无法保证监控系统具有规定的响应时间。举个例子：这几种操作系统约需占用20M（兆）一200M（兆）字节的空间，因此必须安装于硬盘中，使得一般微机或工作站皆需配置硬盘且需要较大容量的内存，因此应用程序、操作系统及数据采集等的执行常需经由硬盘存取，造成响应时间的不确定性，使得系统在实做时的软件开发与全网调测工作相当困难。OS-9000是一种实时任务多用户操作系统，占用不到IM（兆）的字节，可烧录在主机中而不需硬盘，具有在一定时间内（100微秒）切换不同任务的能力，保证各种监控任务（如：讯号采集、告警上报、控制命令下达、终端显示、呼叫BP机等任务）的实时性。同时允许多人同时使用多台终端米处理任何相同或不同的监控任务，非常方便于监控中心内对任务的分组和设备的分组。由于监控主机和操作系统的独特构成，保证了对所有讯号的反应时间可控制在3-5秒内。如一个数据量从采集到送至工控平台直至显示在终端微机上，时间分配约为：传感响应0.4秒、信号采集时间1秒、主机响应时间0.1秒，往返时间约为3秒钟。

3、集中数据库管理

集中监控的任务即是采集大量的监控点数据，并将其经由监控网络集中或显示于各级监控中心的人机介面终端之前。关键在于，如要将大量的数据搬运到各级监控中心并显示于终端之前，则网络的传输速率需相对提高，否则响应时间将很长。同时，存在各级监控中心的多个数据版本如何一致更新将是一个复杂的技术问题。为了解决这一问题，宜采用集中数据库管理方式，将每个区域监控中心下面所辖各局的数据全部集中丁区域监控中心的SS主机中，如此，各区域监控中心卜面所辖各个局只有一个数据库版本，简化了数据库设计问题。同时，由于数据只向上传送一级，集中于区域监控中心，而不再往上一级的主监控中心或监控中心传送，减少了网络的需求。为了能将数据显示于各级监控中小的终端之前，宜采用主从仿真终端技术，由主监控中心或总监控中心以远程登录的方式访问到各区域监控中心来显示所要看的画面；因此，不需将数据库上传，所以数据量小、响应时间快。

4、  分散式前端采集技术

监控系统必须可以容纳各种智能或非智能设备，尽量利用其已有功能来达到监控的目的。为此，前端采集技术需达到硬件化，模块化。硬件化就是考虑无人值守的需要，在端局站现场不使用PC机，全部设备实现硬件化内置式设计，不涉及软件。模块化就是指现场所有设备的采集都统一由模块化的RTU（通用采集模块）、UPC（智能型采集模块）、BCMS（电池采集模块）三大部件完成，新建、扩容、改造方便容易。其中RTU专门用于对非智能设备的监控；UPC则用来连接各种具有不同通讯协议码的智能设备（如空调、油机、电源、UPS），经解码后能将各种不同协议的接口转为统一协议；BCMS用于对电池组的监控。各分局的RTU、UPC、BCMS模块与区域监控中心及主监控中心间可通过DDN、电话网路、PCM或计算机网络相连：远端局站不用微机，不会因微机的功能限制而出现技术瓶颈，因而扩容及联网极为简便灵活。当有新增局站或有设备变更时，只需增减相应硬件模块，对其他模块无任何影响，也无须变动网络组织结构，可以随时在线更改软件参数和设置。

5、  数据传输万式

监控系统的传输方式具有很大的灵活性，可根据用户的实际网络情况选择PSTN（电话线），DDN，X.25，侦中继，97网（路由网）等等，并不限定某种特定的方式，可用多种方式混合组网。我局监控中心采用的是以DDN与PSTN自动拨号双备份的传输方式，两者可以自动转换。

四、 结束语

综上所述，要实现一个发孤动力机房集中监控系统，应综合多种技术，合理地从实际出发，以做到使集中监控系统达到最大可用性和可靠性。

参考文献：

1、  通信电源和空调集中监控系统技术要求（YDN023-1996）

2、 通信电源、机房空调集中监控管理系统（电网综472号文）

3、 通信电源监控系统发展情况及若干问题的探讨电信科学

   4、 通信局电源、空调及环境集中监控系统析规范化建设电信科学