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

2014-01-02 15:57:03 大云網(wǎng)　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

　　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(hù)信號(hào)、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)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)

　　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(hù)信號(hào)、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)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(lái)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(wú)人值守，因此引入監(jiān)控系統(tǒng)是勢(shì)在必行。

　　一個(gè)合格的監(jiān)控系統(tǒng)必須應(yīng)能達(dá)到以下幾點(diǎn)要求：必須形成至少涵蓋本地網(wǎng)規(guī)模的多級(jí)監(jiān)控網(wǎng)，具備較強(qiáng)的擴(kuò)容能力;必須達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的響應(yīng)時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能與系統(tǒng)規(guī)模的無(wú)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(jí)兼容性;系統(tǒng)軟件具備在線擴(kuò)容、設(shè)置更新的能力;可以靈活的擴(kuò)展圖像監(jiān)控的功能，并實(shí)現(xiàn)告警聯(lián)動(dòng)。

　　1監(jiān)控對(duì)象的分類

　　按照監(jiān)控對(duì)象的不同，可以把監(jiān)控對(duì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)力設(shè)備，環(huán)境系統(tǒng)包括機(jī)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(wú)人值守的情況下，還配有靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖像監(jiān)控，在中心實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)的情況。通過(guò)對(duì)動(dòng)力設(shè)備和環(huán)境合理布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，就能準(zhǔn)確將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)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(jìn)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(tái)進(jìn)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(wú)智能接口。對(duì)于是能設(shè)備，可通過(guò)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(jìn)行通信，納入監(jiān)控系統(tǒng)。對(duì)于非智能設(shè)備則需通過(guò)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(duì)象可分為非電量和電量，對(duì)于非電對(duì)象(如溫濕度)，應(yīng)通過(guò)傳感器把非電量變成電量后接入數(shù)據(jù)采集設(shè)備，對(duì)于電量(如電壓電流)則通過(guò)變送器把其變換成適合采集器要求的輸入信號(hào)范圍后接入數(shù)據(jù)采集設(shè)備。

　　(2)按信號(hào)性質(zhì)分

　　監(jiān)控對(duì)象按信號(hào)的性質(zhì)可分為模擬量和數(shù)字量。模擬量是指那些隨時(shí)間連續(xù)變化的量(如交流電壓、交流電流等)，對(duì)這些量的測(cè)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(jī)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(jī)可直接測(cè)量。

　　監(jiān)控量的分類

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

　　AI：模擬輸入信號(hào)參量(遙測(cè)量)

　　AO：模擬輸出信號(hào)參量(遙調(diào)量)

　　DI：數(shù)字輸入信號(hào)參量(遙信量)

　　DO：數(shù)字輸出信號(hào)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(lái)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(gè)本地網(wǎng)，監(jiān)控對(duì)象的數(shù)量多，類型復(fù)雜;從結(jié)構(gòu)來(lái)看，監(jiān)控系統(tǒng)屬?gòu)V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(jì)出發(fā)點(diǎn)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(dòng)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(shù)型階層分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，組建一個(gè)樹(shù)型階層式的類Intranet廣域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，簡(jiǎn)單示意如下:

　　動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)樹(shù)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(jī)構(gòu)成整個(gè)監(jiān)控廣域網(wǎng)的分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。主監(jiān)控中心主要負(fù)責(zé)動(dòng)態(tài)路由的建立，統(tǒng)一邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)與物力分布數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)應(yīng)，以及應(yīng)用層人機(jī)界面的接入。其優(yōu)點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的：

　　(1)系統(tǒng)具有良好的實(shí)時(shí)性，便于集中控制;

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

　　(3)只有一個(gè)集中監(jiān)控中心，避免了由于多級(jí)監(jiān)控中心同時(shí)操作同一個(gè)監(jiān)控對(duì)象而引起的混亂;

　　(4)削減了監(jiān)控站的建設(shè)開(kāi)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(jià)格。

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

　　3監(jiān)控信息的傳輸方式

　　在動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)中，傳輸方式是一個(gè)可以獨(dú)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?cái)?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(shuō)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(shí)，各基站通過(guò)E1/2Mbit/s線路中時(shí)隙傳輸，各個(gè)局站間通過(guò)完整的E1/2Mbit/s線路將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)介入?yún)^(qū)域監(jiān)控中心。通過(guò)完整的E1/2Mbit/s線路還可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力與影像信息的傳輸。因?yàn)閷?shí)時(shí)圖像對(duì)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(dá)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?cái)?shù)據(jù)處理方式

　　由于監(jiān)控系統(tǒng)所面對(duì)的遠(yuǎn)端局站的數(shù)量相當(dāng)?shù)亩啵仨氝M(jìn)行分轄區(qū)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)收斂，所以監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)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(jī)負(fù)責(zé)其轄區(qū)內(nèi)的所有監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的收集與處理，作為整個(gè)處理系統(tǒng)的一個(gè)并發(fā)處理分節(jié)點(diǎn)。除了動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)告警信號(hào)實(shí)時(shí)的處理主機(jī)，故總監(jiān)控中心的處理主機(jī)就可以減少實(shí)時(shí)備份各分控中心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的龐大工作量。總監(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(lái)，即可完成實(shí)時(shí)的系統(tǒng)響應(yīng)，整個(gè)地區(qū)各區(qū)域監(jiān)控中心的監(jiān)控?cái)?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(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。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(jī)采用可抽取式硬盤系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)備與系統(tǒng)數(shù)據(jù)的故障分離。為了長(zhǎng)期保存和分類管理監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，方便二次開(kāi)發(fā)和與網(wǎng)管平臺(tái)的整合，系統(tǒng)在總監(jiān)控中心通過(guò)局域網(wǎng)建立后臺(tái)管理數(shù)據(jù)庫(kù)，采用了基于通用的WIN2000數(shù)據(jù)庫(kù)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(diǎn)，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(jī)與PC、服務(wù)器在各自擅長(zhǎng)的領(lǐng)域得到了完美的應(yīng)用結(jié)合：監(jiān)控主機(jī)結(jié)合多任務(wù)操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理，PC多媒體平臺(tái)負(fù)責(zé)人機(jī)界面的處理，服務(wù)器負(fù)責(zé)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)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(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)配置程序、綜合業(yè)務(wù)臺(tái)、報(bào)表臺(tái)、節(jié)電通信機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序、門禁業(yè)務(wù)臺(tái)等系統(tǒng)軟件。各軟件功能和特點(diǎn)描述如下：

　　(1)前置機(jī)：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(jìn)行處理后送往監(jiān)控中心。用戶可在前置機(jī)上直接察看設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)。

　　(2)綜合業(yè)務(wù)臺(tái)、;監(jiān)控系統(tǒng)與用戶的主要接口，可根據(jù)配置提供動(dòng)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(bào)表查詢統(tǒng)計(jì)等功能。在監(jiān)控中心，可有多臺(tái)綜合業(yè)務(wù)臺(tái)，每個(gè)綜合業(yè)務(wù)臺(tái)具備的監(jiān)控功能可以不一致，但只有一個(gè)主綜合業(yè)務(wù)臺(tái)。

　　(3)報(bào)表臺(tái)：監(jiān)控系統(tǒng)與用戶的接口，供用戶查詢?cè)O(shè)備告警、設(shè)備運(yùn)行情況以及設(shè)備維護(hù)情況，輔助用戶直觀地分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)基站運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)。

　　(4)節(jié)電通信機(jī)：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(diǎn)的連接及支持各節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)的正確交換和收發(fā)。

　　(5)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(kù)中。

　　(6)數(shù)據(jù)庫(kù)配置程序：用于對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象、人員等主要配置信息進(jìn)行配置，并能創(chuàng)建、維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　6系統(tǒng)的基本原理

　　監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的設(shè)備可以分為兩種：智能設(shè)備和非智能設(shè)備。對(duì)于要監(jiān)控的非智能設(shè)備使用變送器來(lái)監(jiān)測(cè)，將其中的電量和非電量進(jìn)行交換并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(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(guò)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?yàn)橹悄茉O(shè)備種類繁多，不同廠家的不同型號(hào)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(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的格式上報(bào)。

　　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(guò)透明傳輸后接到前置機(jī)上，前置機(jī)進(jìn)行輪詢、處理后得到各監(jiān)測(cè)量的實(shí)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(jī)將數(shù)據(jù)分為兩類：對(duì)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(dòng)上報(bào)給監(jiān)控中心;對(duì)于非重要數(shù)據(jù)，比如設(shè)誒云的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在設(shè)備正常運(yùn)行的時(shí)候變化不大，用戶對(duì)其實(shí)時(shí)性要求不高，采用“查詢上報(bào)”機(jī)制，也就是只有在監(jiān)控中心發(fā)出查詢請(qǐng)求的時(shí)候，才將這些數(shù)據(jù)上報(bào)。除此以外，前置機(jī)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(guò)采集模塊正確下發(fā)給相應(yīng)的設(shè)備。

　　業(yè)務(wù)臺(tái)是用戶進(jìn)行日常監(jiān)控、管理的平臺(tái)。監(jiān)控業(yè)務(wù)臺(tái)可分可和，包含一個(gè)主業(yè)務(wù)臺(tái)，多個(gè)分業(yè)務(wù)臺(tái)。每個(gè)業(yè)務(wù)臺(tái)能實(shí)現(xiàn)的功能是配置的不同而不同，例如，圖像分控臺(tái)、空調(diào)分控臺(tái)、門禁分控臺(tái)、電源分控臺(tái)，這些分控臺(tái)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(diǎn)通信機(jī)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(guò)節(jié)點(diǎn)通信機(jī)進(jìn)行傳送。之所以稱之為“節(jié)點(diǎn)通信機(jī)”，主要指它支持廣域網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)通訊特性，提供系統(tǒng)各軟件之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊機(jī)制，避免常見(jiàn)的廣播方式造成的系統(tǒng)流量增長(zhǎng)。

　　7強(qiáng)大的告警和信息顯示處理功能

　　系統(tǒng)的告警級(jí)別分為三級(jí)：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(jí)最高的數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)傳送。當(dāng)告警到來(lái)時(shí)，系統(tǒng)將彈出告警提示窗口醒目地進(jìn)行報(bào)警，告警信息以易于理解的完整語(yǔ)句報(bào)出，其中關(guān)鍵信息將以不同的顏色進(jìn)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(shí)，后續(xù)告警不會(huì)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(guò)滾動(dòng)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(duì)當(dāng)前告警條件的過(guò)濾顯示，此時(shí)只有符合系統(tǒng)設(shè)定條件的當(dāng)前告警和以后新來(lái)的告警才會(huì)被顯示到當(dāng)前告警窗口之中。

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

　　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(duì)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(kuò)大，業(yè)務(wù)量的不斷提升，做好維護(hù)工作，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運(yùn)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(qiáng)勢(shì)，使整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)電力通信網(wǎng)中具備強(qiáng)大的系統(tǒng)性能、高可靠性和高可用性。

責(zé)任編輯：和碩涵

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