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1、山东大学硕士学位论文通信电源集中监控系统姓名:齐云志申请学位级别:硕士专业:电子与通信工程指导教师:王祖强20050426原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名:日期丝生:垒型关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本
2、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名:丕主盏导师签名:山东大学硕士学位论文摘要随着科学技术的突飞猛进,我国的通信事业有了飞速的发展,通信网本身随着基础技术和系统技术的发展走向更高的层次,相应地对电源系统和空调系统的要求越来越高通信事业和科学技术的迅速发展,使通信设备的自动化性能有了很大提高,为通信系统的集中监控管理提供了可行性而通信电源设备的迅速分散,大量电源设备和空调设备分散在各个模块局内,通过集中监控系统,维护人员可以发现设备故障,如果有必要,可以派人到现场处理,从而使通信局站
3、不必配备一定的维护人员昼夜值守在机房内,进行巡视、抄表等日常维护工作和必要的设备维修、故障处理等本论文详细介绍了电源监控的各项知识,包括集中监控的设计原则、集中监控的监控内容、集中监控的结构组成及硬件的功能,详细论述了监控设备的网络结构,并结合潍坊通信公司情况,详细介绍了通过通信电源集中监控软件P o w e r D C S进行监控设计和调测的过程通信电源监控内容包括:高压配电、变压器、低压配电、柴油发电机组、不间断电源U P S、开关电源、蓄电池、空调、环境(包括温度,湿度,水浸,烟雾等)集中监控一般应有日常维护、故障分析、告警管理和维护提醒等功能监控系统数据采集根据不同的电源设备设置若干设
4、备监控单元S U(监控模块S M),构成若干相对独立的数据采集系统,智能设备的监控模块本身自行构成数据采集子系统。通过电话网或“9 7 工程网”将监控采集数据传送到电源监控管理中心S C,电源监控管理中心s c 通过监控软件P o w e r D C S 实现动态数据画面监视、实时历史趋势图、实时历史数据报表统计打印、报警与报警打印、实时历史数据库、设备的遥测、遥信、遥控通信电源集中监控技术在通信电源的应用,标志着通信电源的维护和管理从人工看守式的维护管理模式向计算机集中监控和管理模式转换,为实现电总要求的少人或无人值守奠定了基础而且,由于采用集中监控,实现了通信电源设备的科学化管理,提高了供
5、电质量,各种测试记录、维护资料可定时打印,自动记录山东大学硕士学位论文存档如蓄电池充放电电压的特性曲线、柴油发电机组的开关机时间、电压、电流等,满足了通信生产的需要,值得各电信经营商应用从我公司的电源集中监控系统正式投入使用以来,从未发生过影响通信供电或中断监控的情况,且所有的告警都能实时上报,工作稳定可靠,而且使用操作直观方便我中心维护人员都能熟练的掌握操作监控系统2关键词:监控单元监控模块数据采集子系统山东大学硕士学位论文A B S T R A C TW i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h es c i e n c ea n dt e c h n o
6、 l o g y,t h ec o m m u n i c a t i o ne n t e r w i 溺g r o wq 姒a y B a s e d0 1 1t h ep r o g r e s si nt h eb a s i ca n ds y s t e n m t i ct e c h n o l o g y,t h ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k i n gi sa l s oi m p r o v i n gt oah i g h e rl e v e l A c c o r d i n g l y,t h e r ea r c
7、m o r er e q u i r e m e n t s0 1 1t h ep o w e rs u p p l ys y s t e ma n da i rc o n d i t i o n i n gs y s t e r a F u r t h e r m o r e,m o r ea u t o m a t i c a lc o m m u n i c a t i o nd e v i c e sp r o v i d em o r ep o s s i b i l i t i e so fc e n t r a lm o n i t o r i n gs y s t e m Ag
8、 r e a td e a lo fp o w e rs u p p l yd e v i c e sa n da i rc o n d i t i o n i n gd e v i c e sa r ed i s t r i b u t e di ns e p a r a t em o d u l 骼U s i n gt h em o n i t o r i n gs y s t e m,t h em a i n t e n a n c es t a f fc a nf i n dt h em a l f u n c t i o na n dt h e ns e n dw o r k e r
9、 st os o l v et h ep r o b l e m so ns i t ei fi ti sn e c e s s a r y C o n s e q u e n t l yt h ec o m m u n i c a t i o no f f i c ed o e s n tn e e d1 0k e e pc e r t a i nm a i n t e n a n c ew o r k e r si nt h ec o m p u t e rr o o mw h o l ed a ya n dw h o l en i g h tt op a t r o l,t a k en
10、 o t e,佗p a 打a n dc o r r e c tf a i l u r e T h i st h e s i si n 灯o d u c e st h ed e t a i l e di n f o r m a t i o no fp o w e rs u p p l ye n n 订o ls y s t e m,s u c ha sd e s i g np r i n c i p l e,c o n t e n t,c o m p o s i t i o n,h a r d w a r ef u n c t i o na n dn e t w o r k i n gs t r
11、u c m r e ha l s oi l l u s t r a t e st h ed e s i g na n dm e 嬲B l ep r o c e s s i n go fP o w e rD C Si nW e i f a n gC o m m u n i c a t i o nC o m p a n y C o m m u n i c a t i o np o w e rm o n i t o r i n gi n c l u d e sh i g hp i c$s u r ep o w e rd i s t r i b u t i o n,t r a n s f o r m
12、e r,l o wp r e s s u 诧p o w e rd i s t r i b u t i o n,c o n t i n u o u sp o w e r(u P s),s w i t c hp o W e r,a e u m o a t o r,a i rc o n d i t i o na n de n v i r o n m e n t(t e m p a r a t u e,h u m i d i t y,s u b m e r g e,s m o ge t e)T h ec e n t r a lm o n i t o r i n gs y s t e mh a sn o
13、 r m a lm a i n t e n a n c e,m a l f u n c t i o na n a l y s i s,a l a r mc o n 缸 o la n dr e m i n df u n c t i o n T h em o n i t o r i n gs y s t e mu 螂i n d i v i d u a lm o n i t o r i n gc e l l s-s U(m o n i t o r i n gm o d u l eS M t oc o l l e c tt h ed a t af r o mt h es e p a r a t ep
14、o w e rd e v i c e s S e v e r a lr e l a t i v e l yi n d e p e n d e n td a t ac o l l e c t i n gs y s t e m sc o n s i s to fm a n yS Ua n dt h em o n i t o r i n gm o d u l e st h e m s e l v c sc o m p o s et h es u b s y s t e m T h e nt h em o n i t o r i n gc o l l e c t i n gs y s t e mc o
15、 u l ds e n dt h ed a t a1 0t h ep o w e rd e v i c e sc o n t r o lc e n t e rv i at e l e p h o n en e t w o r k0 1 9 7n e t w o r k s F i n a l l yt h ec o n t r o lc e n t e rw i l lU S eP o w e rD C St Om o n i t o rt h ed y n a m i c3山东大学硕士学位论文m e n u,d r a wt h el i v e h i s t o r i cc h a r
16、 t,m a k el i v e h i s t o r i cd a t at a b l e,a n a l y z ed a t a,p r 试t,a l a r m a l a r mp m t,f i v e h i s t o r i cd a t a b a s e,t e l e m e t e r,a n dr e m o t ec o n t r 0 1 1 1 把a p p l i c a t i o no ft h ep o w e rc e n t r a lc o n t r o lt e c h n o l o g yi sas y m p t o mt h a
17、 tt h ec o m m u n i c a t i o np o w e rm a i n t e n a n c ea n dm a r l a g e l l l o l l ti sc h a n g i n gf r o mt h ep e r s o n n e lc h e c k i n gp a t t e r nt oc o m p u t e rc o n t r o lp a t t e r n,w h i c hi st h eb a s eo ft h ef o l l o w i n gf e ww o r k e ro rn ow o r k e rm a
18、n a g e m e n ts y s t e m I na d d i t i o n,t h ec e n t r a lc o n t r o ls y s t e mc a l la l s oi m p r o v et h ep o w e rs u p p l yq u a l i t y A l lt h et e s t i n gr e c o r d sa n dm a i n t e n a n c ef i l e sc a nb ep r i n tO u ta f t e rac e r t a i nt i m ea n dm e m o r i z e da
19、 u t o m a t i c a l l y F o re x a m p l e,t h ec h a r g i n ga n dd i s c h a r g i n gc u r v e so ft h ea c c u m u l a t e l ,t h es w i t c ho na n do f ft i m eo ft h ed i e s e lg e n e r a t o r,e l e c t r i cp r e s s u r ea n dc u r r e n te t cC a nb es a v e da n df i l e da u t o m a
20、 t i c a l l y T h e r e b yi tm e e t st h en e 鼎:l so ft h ec o m m u n i c a t i o na n ds h o u l db er e c o m m e n d e dt ot h ec o m m u n i c a t i o no p e r a t o r s S i n c et h ep o w e rc e n t r a lc o n t r o ls y s t e mw a sp u ti n t oU S ei no u rc o m p a n y,i tw o r k sr a t
21、h e rw e l la n ds t a b l e A l lt h ea l a r me a r lb er e p o r t e di nt i m ea n dt h eo p e r a t i o ni se a s yt ol e a r n S oa l lt h es t a i f i nO u rc o m p a n yc a nu s et h es y s t e mp r o p e r l y K e y w o r d s:S y s t e mU n i t,S y s t e mM o d u l e,M o n i t o r i n gC o
22、l l e c t i n gS y s t e m4山东大学硕士学位论文符号说明c s(C o n t r a lS y s t e m):控制系统S I J(S y s t e mU n i t):监控单元S M(S y s t e mM o d u l e):监控模块P P D(P r e s s u r eP o w e rD i s t r i b u t i o n):高压配电C M S(C e n t r a lM o n i t o r i n gS y s t e m):集中监控系统M M(M o n i t o r i n gM o d u l e):监控模块M c S(M
23、 o n i t o r i n gC o l l e c t i n gS y s t e m):数据采集系统5山东大学硕士学位论文一II I 一第一章前言1 1 集中监控管理的必要性和可行性改革开放以来,电信业是我国发展最迅猛,技术更新最快的行业之一通信网本身随着基础技术和系统技术的发展走向更高的层次,相应地对电源系统和空调系统的要求越来越高特别是近几年来随着电话网模块局的大量建设,造成了通信电源设备的迅速分散,大量电源设备和空调设备分散在各个模块局内,由于电源设备和空调设备并不是一个单纯的电子元件组合,它还有许多机械部件,同时它受外界的影响最大,例如停电、雷击、烟雾等各种人为和自然因素使
24、电源设备出现故障,加上电源、空调设备相对独立,发生故障无法对外界告警。通信电源传统的维护管理体制是分散的维护管理体制,基本上是以通信局站为单位进行电源设备维护管理。每一个通信局站都配备一定的维护人员负责全部电源设备和空调设备的维护管理维护人员昼夜值守在机房内,进行巡视、抄表等日常维护工作和必要的设备维修、故障处理等。在这种维护管理体制下,维护人员劳动强度较大,维护管理水平不高,而且需要大量维护人员。很显然,这种维护管理方式已经越来越不能适应通信事业的发展。随着通信事业和科学技术的迅速发展,通信设备的自动化性能有了很大提高,为通信系统的集中监控管理提供了可行性。通信电源是通信系统的重要组成部分,
25、要适应通信技术的整体发展,必然要积极的采用集中监控系统。我国各种通信设备正在不断的更新换代,通信电源也随之采用了高科技的开关电源设备和自动化柴油发电机组。这些新型的智能化电源设备大大地改善了通信供电系统的自动化程度和工作可靠性,为通信电源集中监控管理创造了良好条件根据电信总局电信设备维护改革精神,电源设备维护改革的方向是集中监控,逐步实现通信局站电源设备少人和无人值守维护人员不必在机房值班,通过集中监控就可以了解通信局站电源设备运行状态和故障情况通过集中监控系统,山东大学硕士掌位论文-_ _ _ _-_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ I _ _-_ _ _ _-_ _ _ _ _ _
26、-_ _ 一I I _ _ _ _ _-_ _发现设备故障,如果有必要,可以派人到现场处理。所谓通信电源集中监控就是采用计算机控制系统对分布在不同地域的通信局站的电源设备(含空调设备和环境条件)合理设置必要的监控点,进行遥测、遥信,遥控,实时监视设备运行参数,及时发现和处理故障年来,计算机网络、计算机通信、计算机控制技术得到了快速的发展,为集计算机网络、计算机通信、计算机控制技术于一身的通信电源监控系统迸一步发展和完善提供了条件1 2 集中监控系统的设计原则通信电源是通信网络的心脏,为了实现可靠供电,对电源系统提出以下要求:(1)分散供电。集中管理(2)故障诊断和定位(3)通讯电源本身的数据处
27、理,存储和分析C 4)实现少人和无人值守为了实现以上要求,通信电源的集中监控是必要的,也是通信电源监控需要实现的最基本功能通信电源集中监控系统在设计的过程中,要遵循;与通信技术发展相适应。提高对通信电源设备的维护管理水平;提高通信电源供电质量,使供电系统有更高的可靠性和经济性;充分发挥计算机技术优势,使电源设备管理向自动化、智能化方向发展;具有完整的“三遥”功能,实现通信电源设备少人、无人值守;提高维护效率,降低维护成本;监控系统本身的安全性和稳定性要高,不能因为监控系统的故障而影响电源系统的运行,符合电总的相关规定;配置灵活,适应性强,组态灵活方便,具有开放式的接口:故障告警有明显(可视听)
28、的声光提示;良好的人机界面,用户操作性强,可以自由组态;具备良好的电磁兼容性和抗雷击功能;71 3 通信电源监控系统的发展趋势(1)监控系统应向高智能化方向发展。目前监控系统所具有的功能已基本能够满足维护的需要,但在数据统计、数据分析、专家库等高智能化方面并没有得到很好的发展。这些高智能的性能对发展监控技术,提高供电质量,实现电源设备的少人、无人值守有着重要的意义因此利用专家系统、模糊理论,神经网络等智能分析和控制方法,模拟和代替人的思维器官进行智能分析和控制是通信电源监控系统未来发展方向(2)监控系统是协议应向规范化和统一化的方向发展。通信电源监控系统所监控的设备繁多,如交直流配电屏、柴油机
29、组、整流设备、蓄电池组,同时还包括空调、环境温度、湿度等等这些产品大多来自于不同的生产厂家,产品的性能和结构也不尽相同。要将这些迥异的产品互连起来。就必须消耗大量的人力物力来处理通信协议,从而增加了额外的投资。因此必须建立统一的规范,使不同厂家的通信电源及空调设备都遵循同样的通信协议(3)监控系统应想现场总线方式发展。目前的监控系统大多分布式控制系统(D c S),它仅仅建立在计算机通信协议的基础上,无法延伸到现场智能设备且D C S 多为模数混合系统,满足不了数据通信对全数据通信对全数字化的要求。同时又采用独家封闭式的通信协议,为一些开发商专有,给用户系统集成和和应用带来许多问题而现场总线是
30、9 0 年代初兴起的一种先进的工业控制技术,它在计算机和现场设备之间架起一座桥梁,将传统的D c S 三层网络结构设备都视为网络上的节点。现场总线是全数字化、双向、多点的通信系统,具有开发性、全分布性、可互操作性等许多优点因此未来的通信电源监控系统应定位于现场总线技术I山东大学硕士学位论文2 1 概述第二章集中监控系统的监控对象和内容通信电源集中监控系统所监控的设备根据接入系统方式的不同,分为非智能设备和智能设备顾名思义智能设备就是电源本身具有中央控制单元(通常情况下为单片机),能通过R S 2 3 2 R S 4 8 5 R S 4 2 2(前者为电压信号,后两者为电流信号)提供数据输出,如
31、开关电源;非智能设备通常都是旧设备,它仅仅完成自身需要完成的功能,而没有考虑输出监控信号,如早先的交流配电屏。监控系统数据采集根据不同的电源设备设置若干设备监控单元S U(监控模块S M),构成若干相对独立的数据采集系统这些数据采集子系统通常包括了高压室、变压器室、低压室、油机室、电力室和电池室等全部电源设备,以及空调设备和环境条件智能设备的监控模块本身自行构成数据采集子系统2 2 非智能设备数据采集非智能设备数据采集采用监控模块S M,它可以接入各类模拟量,数字量,并负责转换到计算机能够识别的信号,提供给计算机;同时,亦可接入智能设备,对智能设备的处理采用开放式的软接口方式,通过与被监控智能
32、设备的透明通信保证监控系统永久性的可靠运行高压配电设备遥测:三相电压或三相电流、高压操作电源电压遥信:变压器温度过高、瓦斯告警等。低压配电设备遥测:迸线柜三相电压、三相电流、频率(可选)、功率因数(可选),重要部位的温度(可选)9山东大掌硕士学位论文遥信:主要开关状态,缺相、过压、低压告警遥控:重要配电开关分合闸(可选)整流配电设备遥测:交流输入电压、电流,直流输出电压、电流(总)、主要熔断器温度。各台整流器输出电流遥信:整流器工作状态,浮充、均充状态,整流故障、直流输出过压、欠压、熔丝断等告警遥控:相控整流器的复位、开关机。(可选)蓄电池遥测:总电压、充放电安时数,各电池端电压自动化柴油发电
33、机组遥测:三相电压、三相电流、频率(转速)、燃油油位、启动电池电压等遥信:工作状态(运行停机)、工作方式(自动手动)、机油压力低、水温高、启动失败、启动电池电压低、燃油油位低、电压异常:过电流,频率(转速)异常等告警遥控:开关机交流稳压器遥测:原边电压、副边电压。遥信:稳压器工作、市电直通,稳压器故障告警等。U P S(I O K V A 以上)遥测;交流输入电压、直流电压、标示电池端电压,交流出电压、电流、频率等。遥信:市电故障、整流器故障、逆变器故障、U P S 供电、旁路供电、电池电压低等机房空调设备(风冷)遥测:机房温度、湿度,进排气压力等。遥信:工作状态、温度过高、温度过低、湿度过大
34、、湿度过小、风机故障、压缩山东大学硕士学位论文I I _ _ _ _ _ _ _ _ _-_-_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _-机故障、加湿器故障、排气压力过高、进气压力过低等告警遥控:开关机中央空调设备遥测:冷冻水进出水温度、冷却水进出水温度、重要机房温度,电源电压、电流遥信:电源缺相、机油温度高、压缩机运行停机等遥控:开关机机房环境遥测:各传输、交换、数据、电源、空调机房温度、湿度、烟雾,水浸告警等2 3 智能设备数据采集欹接口方式原邮电部1 9 9 6 年颁布Y D N 0 2 3-9 6 通信电源和空调集中监控系
35、统技术要求标准规定了局站中心监控主机S S 与监控单元S U 之间的接口和通讯协议采用这个标准的监控设备,S U 可以方便地与局站连接目前不少监控系统产品已经采用这个标准,但是因为生产智能设备的厂家众多,即使是一个厂家的智能设备通讯协议也不相同,所有智能设备都统一到一种协议上,还需要一定的时间此外还要考虑现有的智能设备的接入问题。为了达到集中监控的目的,采用协议转换器是比较好的办法对通讯协议转换器的要求包括通讯接口和通讯协议两个方面通讯接口是指串口标准,如R S 2 3 2、R S 4 2 2 R S 4 8 5 等。通讯协议是指管理实体之间交换数据的一组规l J,主要是关于交换数据的格式通讯
36、接口的转换:通讯协议转换器位于智能设备和局站中心监控主机之间,它要与智能设备和局站中心主机两者连接,其通讯接口要与两者相匹配即通讯协议转换器要有两个通讯接口。一个与智能设备的接口相同,另一个与局站中心监控主机的接口相同。通讯协议的转换:协议转换器进行通讯协议转换时,实际上是按智能通讯协议接受智能设备的数据,再按局站中心监控主机的通讯协议转发给局站中心监控主机。或者按局站中心主机的通讯协议接受局站中心监控主机下达给智能设备的山东大掌硕士学位论文命令,再按智能设备的通讯协议转发给智能设备因此协议转换器应有程序存储和数据存储以及数据处理的功能,其基本硬件包括C P U,R A M,E P R O M
37、 和两个以上串行通信口,其软件主要有通讯软件和协议转换软件协议转换器一般具备两个条件:其一,至少有两个串口且分别与被转换的智能设备的串口以及局站监控主权的串口相匹配,其二,将智能设备的通信协议转换为局站监控主机协议,转换软件固化在协议转换的E P R O M 里这种方式对多个不同协议智能设备同时接入一个监控主机的情况更有效但硬件协议转换的缺点也是显而易见的:增加了成本:并且通讯链路上多出一个环节,系统安全性也受到了一定的影响。并且当局站有新增设备时,由于这种硬件协议转换器是各个监控厂家自己生产的,如果没有空余的硬件协议转换器,只能重新向监控厂家订货,这样不但增加了投资成本还拖延了新增设备接入监
38、控系统的时间还有一种转换方式是将协议转换功能放在局站监控主机里,其原理与硬件协议转换是一样的,只是通讯软件和协议转换软件不是在。协议转换器”中运行,而是在局站中心的计算机中运行。由于计算机运行速度很快,操作系统又是多任务、多线程的W i n d o w sN T 或W i n d o w s2 0 0 0。所以通讯软件和协议转换软件在局站计算机中占用的资源是微不足道的。软件协议转换器是一个小的转换程序,在编写程序时就能根据智能设备厂家提供的通信协议,将厂家提供的所有设备数据接入到监控系统,使我们可以详细全面地了解智能设备的运行状况,提高设备运行安全性在薪增设备时,只要将新增设备连接到现场局站监
39、控计算机S S 的空余R S 2 3 2接口上(参见图1),然后通过软件配置(接口软件模型见图2,图中的p o w 是软件名称)就能将新增设备接入到监控系统中来多串口板是一个成熟的工业产品,不像协议转换器那样是一种非标准产品,即使没有多余R S 2 3 2 接口,我们也可以用很少的投资来进行扩容,既减少了投资,又能将新增设备及时接入监控系统,提高了安全系数。软件协议转换器的接口硬件模型如图l,接口软件模型如图2:山东大学硕士学位论文_ _ _ _ _ _-_ l l _ I II I II-l 篷l 较件协浚转换器的接口硬侔模型鍪2 较穆协浚转换器豹接鏊较释模受遮样,局站中的智能设备,如空调,
40、油机,U P S,整流嚣等,均通过串行通信方蓑R S 2 3 2 4 2 2(帮邃嚣濠孬懿嚣教式“获接蠲”方式)接入爨蘩鍪控谤舞撬,选可通过M o D 蹦利用远程方式与计算机联接:系统中的智能设备驱动程序可有效地与智能设备进行通信,监控其运杼状态。瓣硬箨耱议转抉耜邃,捷溺较接嚣方式瓣戆嚣嚣蓑入瓣餐缝莰冬耱类多,苓受种爽限制;同时软件接口不受设备的数量限制。技术先进,效率更i 箭,更加安全可靠。山东大学硕士学位论文第三章集中监控系统的组成、结构3 1 集中监控系统的组成与结构设计根据原邮电部(X T D 0 5-9 5 通信局站电源系统总技术要求 以及补充件(Y D N 0 2 3-0 9 6
41、通信电源和空调集中监控系统的规定。在一个本地网内,监控系统在结构上是一个多级的分布式计算机监控网络,一般可分为四级,即城市(地区)监控管理中心(C S M C)、区域(县)监控管理中心(D S N C)、局(站)监控管理中心(L S M C)和设备监控单元(监控模块)(E S U)其中局站监控级的监控主机与前端部分构成二级分布式系统,通信接口方式为R s 4 8 5 R S 4 2 2,在一定条件下也采用R S 2 3 2。区域监控级监控主机与局站监控主机、城市监控级监控主机与区域监控级监控主机通过通信网络进行连接(如P S T N、专线、D D N、X 2 5 等),整个监控系统的网络结构是
42、按广域网进行连接的,即各级监控级自上而下逐级汇接,每个监控中心均按辐射方式与若干下级监控节点连接,形成一点对多点的监控系统,最低的监控级与其所监控的设备相连接目前监控网络从结构和信息交换方面大体可分为两种方式:一种方式是基于通信网络进行数据交换的监控系统,另一种是基于计算机网络平台进行数据交换的监控系统。前一种系统以通信网络为基础,利用实时多任务操作系统为软件平台实现系统的数据通信、数据交换、监控管理等功能,后一种系统采用了比前一种更高的平台,即计算机网络系统,在此基础上完成监控系统的数据交换、监控管理等功能,现在采用这种方式构成的监控系统比较普遍,如以W i n d o w sN T 为网络
43、操作系统构成的广域网系统被广泛用作监控系统的网络平台其中设备监控单元(监控模块)是数据采集级,其它三个监控级是具有不同管理权限和功能的管理级这种管理结构的确定主要是基于以下几个方面的考虑:1)目前在全国范围内仍有不少通信局站使用着较陈旧的电源设备,而且不可能在短期内全部更新换代这些通信局站尚不具备无人值守的条件对于这些通信局站而言,通信电源集中监控系统的局站监控管理中心这一监控级应具有必要的管理功能2)从全国总的情况看,目前和今后一段时间内,区域(县)监控管理中心这一监山东大学硕士学位论文控级应当是主要的运行维护点,应该具有较强的管理功能3)城市(地区)监控管理中心是一个监控管理区的最高层次的
44、管理级,负责对整个监控网络的管理以上四个监控级C S M C,D S I I c、L S l c 和E S U 是按照我国通信电源设备维护管理模式划分的最下级是监控单元(S U),宜可根据实际情况由若干个监控模块(S M)组成,是县监控管理中心(D S M C)的基础级主要完成:实时监视被监控设备的运行状态;采集和存储被监控设备的运行参数:执行上级命令对设备的控制等第二级是局(站)的监控站(L S M C),配置工控机实施监控管理功能主要完成:汇总各S M 送来的各类监控信息量(状态量、模拟量、控制量);进行数据处理、存储并实时向D S M c 传送;实时接收D s M c 的三遥(遥信、遥测
45、、遥控)命令并下达到s M;设立告警量的门限值,实时向D s I I c 传送告警信息等。第三级是区域(县)监控管理中心(D S 蚺C),是系统集中监控管理的核心主要功能包括:广域网通信管理功能;对L S M C 集中维护管理功能,包括运行管理、数据管理、故障管理、设备管理、安全管理等;系统组态管理功能等;接收城市(地区)网管中心(C N M c)下发的定时时钟校准命令;向C N M C 传进集中维护管理信息和决策管理信息(统计量、分析量、决策量)等。第四级是对应C 3 本地网的城市(地区)网管中心C N M C,主要完成:汇总各D S M C送来的维护管理信息和决策管理信息;向各D S M
46、C 定时下发定时时钟校准命令;电源监控系统本身的监控管理,监视各D S M C 的工作状态等监控系统数据存储结构也应符合管理结构的需要,三个管理级都应保存一定量的实时数据和历史数据,各级监控级还应有对实时数据进行处理的能力,将实时数据进行处理后再向上级传送,可以减少传送的数据量,提高对有用信息的响应速度3 2 现场局站监控系统S S 与监控单元S U现场局站监控系统S S,担负着所在局站通信电源系统各类设备运行参数状态的动态监测与控制的重要任务,在结构上采用先进的分布式工业计算机测控网络一高可靠工业高速网络。下位则采用具有微处理器模块的智能采集监控单元S U 现场的设备配置最好是能满足:山东大
47、学硕士学位论文灵活性可靠性集散式,分布式可延展性(测控规模可伸缩,测控区域可伸缩)全面性3 2 1S S 的硬件组成现场局站监控系统主要包括了现场处理监控计算机和采集监控单元S U,及其它们之间的联接网络(布线),需要监控的电源、空调设备和环境条件现场处理监控计算机,根据需要和系统所上时间(以此可以决定计算机的速度,理论上来说,速度越快,那么处理速度越快,则越好)来决定,因为监控系统需要一个多进程、多任务、实时的操作系统根据监控现场环境,在通信枢纽楼中主监控站点机根据需要可以设计为多台监控计算机。共同连接在同一以太(E t h e r n e t)网络之上,对于一般局站设计为单监控计算机。智能
48、采集监控单元S u 是由若干个监控模块S M 和中央控制单元C P U 来组成。不同的监控模块s M 可以完成不同的功能。比如模拟量的输出、输入,数字量的输出、输入,脉冲记数(频率),控制量等等,把需要采集的现场数据经过监控模块转换后送到中央控制单元中央控制单元可以是一个或几个单片机,接受监控模块送来的数据,并与现场的监控计算机保持通信第二个是选配功能一可以转接智能设备的数据。这样,在接入网和模块局的接入中,可以用监控单元把现场的所有电源设备、空调设备和环境条件采集起来,通过M O D E M 上传到现场局站监控系统(放置到固定位置,最好是监控中心,以便于维护)现场局站监控计算机和监控单元之间
49、联接网络,可以根据需要而定一种是现场局站的所有监控单元之间采用高可靠高速工业网络M o d b u s P l u s,其传输速度为1 M b p s,普通传输距离为4 5 0 米;智能设备直接通过串口接入计算机计算机串口的个数主要由智能设备的数量来决定二是针对于模块局和接入网而设置的,和上述监控模块的选配功能相对应,即通过M O D E M 和P S T N 或其他方式与现场局站监控计算机通信当然,在这种网络联接中,现场局站监控计算机需要根据接入山东大学硕士学位论文局站的多少扩展串口的数量需要监控的设备可区分为:l、现场局站通信电源中各类非智能设备:高压配电柜低压配电柜直流配电柜(含非智能整
50、流器柜)非智能空调非智能油机非智能U P S环境参数:温度,烟感,水浸2、蓄电池的参数采集蓄电池组由多组电池组成,每组又包含2 4 只单体电池,为节省单体电池电压的模拟量采集成本,可以采用电池组智能巡回扫描器采集各单体电池电压和电池表面温度,如图3:电泡室电渣组智图3蓄电池参数采集方式说明1 7山东大学硕士学位论文电池的智能巡回扫描器具有高度的智能化和可编程特性,可靠性与稳定性较高;电池的智能巡回扫描器通过R S-2 3 2 进入局站的主监控计算机电池的智能巡回扫描器的扫描速度可以充分满足充放电过程的快速数据采集特点(1 5 分钟之内),可以提供全面的采集数据供系统处理每个单体电池电压的大小,