監(jiān)控系統(tǒng)在電力通信網(wǎng)中的應(yīng)用

如今的電力通信網(wǎng)以同步數(shù)字傳輸技術(shù)(SDH)為基礎(chǔ)，以E1/2Mbit/s線路傳輸方式組網(wǎng)架構(gòu)，承載多種電力系統(tǒng)的綜合業(yè)務(wù)，如繼電保護信號、遠(yuǎn)動信號的傳輸，調(diào)度電話、日常電話的正常使用，光穿透業(yè)務(wù)等。通信業(yè)務(wù)在電力網(wǎng)中的作用越來越明顯，但是由于通信專業(yè)人員短缺，并且要做到被監(jiān)控局站的無人值守，因此引入監(jiān)控系統(tǒng)是勢在必行。

一個合格的監(jiān)控系統(tǒng)必須應(yīng)能達到以下幾點要求：必須形成至少涵蓋本地網(wǎng)規(guī)模的多級監(jiān)控網(wǎng)，具備較強的擴容能力;必須達到實時監(jiān)控的響應(yīng)時間，并實現(xiàn)系統(tǒng)性能與系統(tǒng)規(guī)模的無關(guān)性;監(jiān)控的軟硬件體系必須穩(wěn)定可靠;必須能將各種不同類型的傳統(tǒng)設(shè)備和智能型設(shè)備完整的納入監(jiān)控系統(tǒng);系統(tǒng)硬件具備升級兼容性;系統(tǒng)軟件具備在線擴容、設(shè)置更新的能力;可以靈活的擴展圖像監(jiān)控的功能，并實現(xiàn)告警聯(lián)動。

1 監(jiān)控對象的分類

按照監(jiān)控對象的不同，可以把監(jiān)控對象分成三類，即按用途分類，按性能分類，按電特性分類。

1.1 按用途分類

可分為通信動力系統(tǒng)監(jiān)控和環(huán)境系統(tǒng)監(jiān)控兩大類，其中通信動力系統(tǒng)包括高壓配電、低壓配電、交流穩(wěn)壓器、UPS、整流器和蓄電池組等動力設(shè)備，環(huán)境系統(tǒng)包括機房用空調(diào)、門禁、溫濕度、紅外、煙霧、水浸等環(huán)境量。在各局站無人值守的情況下，還配有靜態(tài)或動態(tài)圖像監(jiān)控，在中心實時監(jiān)視現(xiàn)場的情況。通過對動力設(shè)備和環(huán)境合理布置監(jiān)測點，就能準(zhǔn)確將設(shè)備運行狀態(tài)和運行數(shù)據(jù)集中反映到監(jiān)控中心

1.2 按性能分類

按被采集設(shè)備的性能可分為智能設(shè)備和非智能設(shè)備。智能設(shè)備只設(shè)備本身帶有一定數(shù)量的傳感器、變送器，可以進行數(shù)據(jù)采集和處理能力，并帶有智能接口，可直接與后臺進行通信。非智能設(shè)備本身不具備數(shù)據(jù)采集和處理能力，無智能接口。對于是能設(shè)備，可通過其智能設(shè)備協(xié)議(包括智能設(shè)備通信協(xié)議、數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)、包的內(nèi)容及接口方式)直接進行通信，納入監(jiān)控系統(tǒng)。對于非智能設(shè)備則需通過采集器采集數(shù)據(jù)再接入監(jiān)控系統(tǒng)。

1.3 按電特性分類

(1)按電量分

監(jiān)控對象可分為非電量和電量，對于非電對象(如溫濕度)，應(yīng)通過傳感器把非電量變成電量后接入數(shù)據(jù)采集設(shè)備，對于電量(如電壓電流)則通過變送器把其變換成適合采集器要求的輸入信號范圍后接入數(shù)據(jù)采集設(shè)備。

(2)按信號性質(zhì)分

監(jiān)控對象按信號的性質(zhì)可分為模擬量和數(shù)字量。模擬量是指那些隨時間連續(xù)變化的量(如交流電壓、交流電流等)，對這些量的測量，需采用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器把模擬量變成數(shù)字量后才能適宜單片機采集，而數(shù)字量是指那些僅有“0”和“1”兩種狀態(tài)的量，這樣的量單片機可直接測量。

監(jiān)控量的分類

在實際應(yīng)用中，一般只選擇四種有代表性的參數(shù)進行監(jiān)控，即

AI：模擬輸入信號參量(遙測量)

AO：模擬輸出信號參量(遙調(diào)量)

DI：數(shù)字輸入信號參量(遙信量)

DO：數(shù)字輸出信號參量(遙控量)

2 監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

從系統(tǒng)規(guī)模來看，電力通信網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)需要有較大的監(jiān)控規(guī)模，需要能涵蓋整個本地網(wǎng)，監(jiān)控對象的數(shù)量多，類型復(fù)雜;從結(jié)構(gòu)來看，監(jiān)控系統(tǒng)屬廣域網(wǎng)范疇，規(guī)模大、數(shù)據(jù)量多，其組網(wǎng)結(jié)構(gòu)與一般的小規(guī)模普通局域網(wǎng)類設(shè)計出發(fā)點完全不同。其合理的架構(gòu)就是分布式廣域網(wǎng)結(jié)構(gòu)，結(jié)合通信行業(yè)階層試管理體制的模式，動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上應(yīng)該采用樹型階層分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，組建一個樹型階層式的類Intranet廣域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，簡單示意如下:[!--empirenews.page--]

動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)要實現(xiàn)樹型階層分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其主要數(shù)據(jù)處理層應(yīng)該是分布在“監(jiān)控中心”，由該層的處理總機構(gòu)成整個監(jiān)控廣域網(wǎng)的分布式計算機系統(tǒng)。主監(jiān)控中心主要負(fù)責(zé)動態(tài)路由的建立，統(tǒng)一邏輯數(shù)據(jù)庫與物力分布數(shù)據(jù)庫的對應(yīng)，以及應(yīng)用層人機界面的接入。其優(yōu)點也是顯而易見的：

(1)系統(tǒng)具有良好的實時性，便于集中控制;

(2)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次簡單，所有短劇數(shù)據(jù)直達本地網(wǎng)監(jiān)控中心，簡化了通信環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)的可靠性;

(3)只有一個集中監(jiān)控中心，避免了由于多級監(jiān)控中心同時操作同一個監(jiān)控對象而引起的混亂;

(4)削減了監(jiān)控站的建設(shè)開銷，減少了傳輸設(shè)備的投資，在提高系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上，減低了系統(tǒng)價格。

(5)擁有很好的擴容性，結(jié)合分布式結(jié)構(gòu)的并發(fā)特性，整個系統(tǒng)可在保證性能的前提下擴容到很大的規(guī)模。

3 監(jiān)控信息的傳輸方式

在動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)中，傳輸方式是一個可以獨立于系統(tǒng)其他技術(shù)的技術(shù)。由于監(jiān)控廠商本身不提供傳輸條件，因此監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳輸必須依賴于我們電力通信網(wǎng)已有的傳輸條件，也就是說要采用E1接入設(shè)備的2M組網(wǎng)方式。采用這種組網(wǎng)架構(gòu)時，各基站通過E1/2Mbit/s線路中時隙傳輸，各個局站間通過完整的E1/2Mbit/s線路將監(jiān)控數(shù)據(jù)介入?yún)^(qū)域監(jiān)控中心。通過完整的E1/2Mbit/s線路還可實現(xiàn)動力與影像信息的傳輸。因為實時圖像對于帶寬的要求比較高，模擬圖像數(shù)字化之后大約有100M，經(jīng)壓縮后可達到384K-2M之間。采用2M組網(wǎng)圖像效果比較好，傳輸可靠。

4 監(jiān)控數(shù)據(jù)處理方式

由于監(jiān)控系統(tǒng)所面對的遠(yuǎn)端局站的數(shù)量相當(dāng)?shù)亩?，必須進行分轄區(qū)的監(jiān)控數(shù)據(jù)收斂，所以監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)實際轄區(qū)情況設(shè)立區(qū)域監(jiān)控中心。區(qū)域監(jiān)控中心處理主機負(fù)責(zé)其轄區(qū)內(nèi)的所有監(jiān)控數(shù)據(jù)的收集與處理，作為整個處理系統(tǒng)的一個并發(fā)處理分節(jié)點。除了動態(tài)的實時告警信號實時的處理主機，故總監(jiān)控中心的處理主機就可以減少實時備份各分控中心實時數(shù)據(jù)的龐大工作量?？偙O(jiān)控中心只需將當(dāng)前使用者所需要的瀏覽數(shù)據(jù)從各區(qū)域中心傳送上來，即可完成實時的系統(tǒng)響應(yīng)，整個地區(qū)各區(qū)域監(jiān)控中心的監(jiān)控數(shù)據(jù)成為總監(jiān)控中心在邏輯上統(tǒng)一，物理上分散的分布式大型動態(tài)數(shù)據(jù)庫。為了保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全可靠，區(qū)域監(jiān)控中心的主處理機采用可抽取式硬盤系統(tǒng)，實現(xiàn)硬件設(shè)備與系統(tǒng)數(shù)據(jù)的故障分離。為了長期保存和分類管理監(jiān)控數(shù)據(jù)，并提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫平臺，方便二次開發(fā)和與網(wǎng)管平臺的整合，系統(tǒng)在總監(jiān)控中心通過局域網(wǎng)建立后臺管理數(shù)據(jù)庫，采用了基于通用的WIN2000數(shù)據(jù)庫管理軟件系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)充分利用了Windows系統(tǒng)多媒體能力好，且方便好用的優(yōu)點，使用的是全中文的基于瀏覽器技術(shù)的終端軟件，使監(jiān)控處理主機與PC、服務(wù)器在各自擅長的領(lǐng)域得到了完美的應(yīng)用結(jié)合：監(jiān)控主機結(jié)合多任務(wù)操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)實時數(shù)據(jù)采集與處理，PC多媒體平臺負(fù)責(zé)人機界面的處理，服務(wù)器負(fù)責(zé)后臺數(shù)據(jù)庫管理。

5 監(jiān)控系統(tǒng)軟件組成

監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)管軟件主要包括：前置機、數(shù)據(jù)庫配置程序、綜合業(yè)務(wù)臺、報表臺、節(jié)電通信機、數(shù)據(jù)存儲程序、門禁業(yè)務(wù)臺等系統(tǒng)軟件。各軟件功能和特點描述如下：[!--empirenews.page--]

(1)前置機：監(jiān)控系統(tǒng)前端的預(yù)處理軟件，負(fù)責(zé)掃描各監(jiān)控模塊，接受被監(jiān)控設(shè)備的數(shù)據(jù)和告警信息，進行處理后送往監(jiān)控中心。用戶可在前置機上直接察看設(shè)備的運行參數(shù)和狀態(tài)。

(2)綜合業(yè)務(wù)臺、;監(jiān)控系統(tǒng)與用戶的主要接口，可根據(jù)配置提供動力和環(huán)境設(shè)備監(jiān)控、圖像設(shè)備監(jiān)控、門禁設(shè)備監(jiān)控、報表查詢統(tǒng)計等功能。在監(jiān)控中心，可有多臺綜合業(yè)務(wù)臺，每個綜合業(yè)務(wù)臺具備的監(jiān)控功能可以不一致，但只有一個主綜合業(yè)務(wù)臺。

(3)報表臺：監(jiān)控系統(tǒng)與用戶的接口，供用戶查詢設(shè)備告警、設(shè)備運行情況以及設(shè)備維護情況，輔助用戶直觀地分析設(shè)備運行狀態(tài)，統(tǒng)計基站運行歷史數(shù)據(jù)。

(4)節(jié)電通信機：使監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的管理和支持軟件，用于管理各節(jié)點的連接及支持各節(jié)點間數(shù)據(jù)的正確交換和收發(fā)。

(5)數(shù)據(jù)存儲程序：用于接收告警信息和歷史數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫中。

(6)數(shù)據(jù)庫配置程序：用于對監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象、人員等主要配置信息進行配置，并能創(chuàng)建、維護數(shù)據(jù)庫。

6 系統(tǒng)的基本原理

監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測的設(shè)備可以分為兩種：智能設(shè)備和非智能設(shè)備。對于要監(jiān)控的非智能設(shè)備使用變送器來監(jiān)測，將其中的電量和非電量進行交換并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(0-5V，4mA-20mA等)接入各采集模塊。智能設(shè)備提供了內(nèi)部采集電路和通訊端口(RS232/RS485等)，可以通過廠家提供的通訊協(xié)議獲取這些數(shù)據(jù)，不需要外加傳感器和變送器。因為智能設(shè)備種類繁多，不同廠家的不同型號設(shè)備的通訊協(xié)議都不一樣，系統(tǒng)使用智能協(xié)議轉(zhuǎn)換器PCU進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的格式上報。

各采集模塊連接在一條或多條RS485/RS422總線上，然后這些RS485總線直接或經(jīng)過透明傳輸后接到前置機上，前置機進行輪詢、處理后得到各監(jiān)測量的實際值或狀態(tài)。為了降低傳輸系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流量，保證系統(tǒng)響應(yīng)速度，前置機將數(shù)據(jù)分為兩類：對于重要數(shù)據(jù)，比如告警、狀態(tài)量改變等信息，一旦產(chǎn)生，立即主動上報給監(jiān)控中心;對于非重要數(shù)據(jù)，比如設(shè)誒云的實時數(shù)據(jù)，在設(shè)備正常運行的時候變化不大，用戶對其實時性要求不高，采用“查詢上報”機制，也就是只有在監(jiān)控中心發(fā)出查詢請求的時候，才將這些數(shù)據(jù)上報。除此以外，前置機還需要響應(yīng)監(jiān)控中心下發(fā)的遙控、設(shè)置等命令，并將這些命令通過采集模塊正確下發(fā)給相應(yīng)的設(shè)備。

業(yè)務(wù)臺是用戶進行日常監(jiān)控、管理的平臺。監(jiān)控業(yè)務(wù)臺可分可和，包含一個主業(yè)務(wù)臺，多個分業(yè)務(wù)臺。每個業(yè)務(wù)臺能實現(xiàn)的功能是配置的不同而不同，例如，圖像分控臺、空調(diào)分控臺、門禁分控臺、電源分控臺，這些分控臺的功能是根據(jù)操作員的不同而分配不同的權(quán)限。

節(jié)點通信機是系統(tǒng)的通訊樞紐，監(jiān)控中心之間、監(jiān)控中心與局站之間的數(shù)據(jù)通過節(jié)點通信機進行傳送。之所以稱之為“節(jié)點通信機”，主要指它支持廣域網(wǎng)的節(jié)點通訊特性，提供系統(tǒng)各軟件之間的點對點通訊機制，避免常見的廣播方式造成的系統(tǒng)流量增長。

7 強大的告警和信息顯示處理功能

系統(tǒng)的告警級別分為三級：緊急告警、重要告警、一般告警。告警可以設(shè)定為按用戶的要求延遲上送。告警信息在監(jiān)控網(wǎng)中作為優(yōu)先級最高的數(shù)據(jù)被實時傳送。當(dāng)告警到來時，系統(tǒng)將彈出告警提示窗口醒目地進行報警，告警信息以易于理解的完整語句報出，其中關(guān)鍵信息將以不同的顏色進行標(biāo)注。告警提示窗口具有累積效用，即當(dāng)前告警提示窗口未關(guān)閉時，后續(xù)告警不會彈出新的告警提示窗口，告警信息將顯示在最初告警的后面，用戶可以通過滾動條察看更多的告警。當(dāng)告警數(shù)量很多的情況下，系統(tǒng)支持對當(dāng)前告警條件的過濾顯示，此時只有符合系統(tǒng)設(shè)定條件的當(dāng)前告警和以后新來的告警才會被顯示到當(dāng)前告警窗口之中。[!--empirenews.page--]

在談出告警提示對話框的同時，系統(tǒng)還將進行同步的告警打印、可以按用戶設(shè)定的時間，在告警發(fā)生并超過該時間后用戶未進行告警確認(rèn)時進行告警尋呼、告警LED顯示以及告警短消息發(fā)送。在對告警進行確認(rèn)時，用戶可以選取一條進行確認(rèn)或全部進行確認(rèn)。

8 總結(jié)

綜上所述，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，方便、快捷、穩(wěn)定、可靠已經(jīng)是各大企業(yè)對日常工作的共同要求。尤其是在電力通信網(wǎng)中，隨著電網(wǎng)的不斷擴大，業(yè)務(wù)量的不斷提升，做好維護工作，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運行是我們工作的任務(wù)和目標(biāo)，目前我們所使用的監(jiān)控系統(tǒng)整合了多種技術(shù)在其各自應(yīng)用領(lǐng)域的強勢，使整個監(jiān)控系統(tǒng)電力通信網(wǎng)中具備強大的系統(tǒng)性能、高可靠性和高可用性。