0 引言

能源互聯(lián)網(wǎng)將給能源開發(fā)、配置、消費(fèi)各環(huán)節(jié)帶來一系列變革,并將對信息通信系統(tǒng)提出更加全面而嚴(yán)苛的需求,而信息通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行則主要依賴于其設(shè)備的工作環(huán)境。然而由于電力基層單位的二三級節(jié)點(diǎn)位置偏遠(yuǎn)、設(shè)施落后、技術(shù)不足等天然屬性,其信息通信設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性難以保障,且物理安全措施的不足更容易給整個(gè)電力信息網(wǎng)絡(luò)帶來大范圍的安全隱患。

為實(shí)現(xiàn)信息化與自動(dòng)化的深度融合,提高基層信息通信設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的管控能力及運(yùn)維管理水平,有效解決網(wǎng)絡(luò)機(jī)房改造成本高、機(jī)房運(yùn)維不便等難題,專門研制了遠(yuǎn)程運(yùn)維一體化機(jī)柜,可通過網(wǎng)絡(luò)和多種帶外方式對柜體本身和柜內(nèi)安裝設(shè)備遠(yuǎn)程管理和操作,并支持遠(yuǎn)程監(jiān)控操作,通過數(shù)據(jù)采樣分析柜內(nèi)設(shè)備的物理參數(shù),提前感知和預(yù)警故障,為信息通信設(shè)備提供理想的運(yùn)行環(huán)境,進(jìn)而保證信息通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

 1 遠(yuǎn)程運(yùn)維一體化機(jī)柜

遠(yuǎn)程運(yùn)維一體化機(jī)柜^[1-3]為信息通信設(shè)備提供合理的安裝和布線空間,有效保障每臺設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。機(jī)柜內(nèi)部集成了密集的動(dòng)環(huán)監(jiān)控點(diǎn),對每臺單獨(dú)設(shè)備的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口溫度、設(shè)備功耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,可對柜內(nèi)的任意單臺設(shè)備進(jìn)行帶外管理并控制電源供應(yīng),實(shí)現(xiàn)對每臺設(shè)備的精細(xì)化管控。在物理安全方面,遠(yuǎn)程運(yùn)維一體化機(jī)柜采用了電控門鎖和側(cè)板內(nèi)部鎖緊控制,只有刷卡認(rèn)證或遠(yuǎn)程控制才可以打開,一般的物理方法難以從外部開啟機(jī)柜。遠(yuǎn)程運(yùn)維一體化機(jī)柜在提供穩(wěn)固的設(shè)備安裝承載基礎(chǔ)上,同時(shí)集成空調(diào)通風(fēng)、電子門禁控制、溫濕度監(jiān)測、漏水檢測、電源監(jiān)測、煙感報(bào)警、工作照明、遠(yuǎn)程集中管理等多種功能,形成一體化的設(shè)備安裝和管理平臺,在限定的空間范圍內(nèi)滿足信息通信設(shè)備運(yùn)行所需的全部基本環(huán)境要求和遠(yuǎn)程精細(xì)管理需求。遠(yuǎn)程運(yùn)維一體化機(jī)柜結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 遠(yuǎn)程運(yùn)維一體化機(jī)柜結(jié)構(gòu)示意Fig.1 The remote operation and maintenance integrated cabinet structure

 2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 一體化空調(diào)技術(shù)

1）遠(yuǎn)程運(yùn)維一體化機(jī)柜空調(diào)模塊采用工業(yè)級高靜壓離心風(fēng)機(jī),在柜內(nèi)有限的空間內(nèi)通過靜壓艙和分支管道設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)冷氣均勻分配,精確送風(fēng)到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的左右進(jìn)風(fēng)口和服務(wù)器的前進(jìn)風(fēng)口,確保冷空氣全部用于設(shè)備散熱,有效避免了環(huán)境熱能損耗。

2）機(jī)柜內(nèi)的風(fēng)道設(shè)計(jì)采用模塊化組裝^[4],可以適應(yīng)多數(shù)信息通信設(shè)備和服務(wù)器設(shè)備的不同進(jìn)風(fēng)口高度和位置要求。

3）空調(diào)模塊具有溫度調(diào)節(jié)和去濕功能,可以滿足柜內(nèi)除濕和降溫需求,保證機(jī)柜內(nèi)的溫濕度維持在各種設(shè)備運(yùn)行要求范圍內(nèi)。

4）冷熱空氣在機(jī)柜內(nèi)部循環(huán),保證機(jī)柜內(nèi)部清潔。

5）空調(diào)模塊可輸出運(yùn)行故障信號,可以實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備的工作狀態(tài)。

6）機(jī)柜空調(diào)整體采用靜音設(shè)計(jì),運(yùn)行噪音低。

7）機(jī)柜空調(diào)可以提供左右送風(fēng)靈活可調(diào)方案,進(jìn)、出風(fēng)口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,避免循環(huán)短路。

2.2 空調(diào)無水化技術(shù)

1）遠(yuǎn)程運(yùn)維一體化機(jī)柜采用冷凝水蒸發(fā)技術(shù)可快速蒸發(fā)空調(diào)冷凝水,可以避免冷凝水流入機(jī)柜內(nèi)部對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備造成侵害。

2）冷凝水蒸發(fā)技術(shù)具有液面檢測功能,水位達(dá)到一定高度開始蒸發(fā)水分,避免冷凝水溢出;水位下降到一定高度停止蒸發(fā),避免空載工作對超聲波換能器造成的損壞。

3）使用進(jìn)口粘合劑作為換能器表面涂層,最大程度地避免了因電極變形造成的故障。

2.3 無線通信技術(shù)

1）對于大規(guī)模部署的密集無線環(huán)境變量采集模塊,既要能夠在有限的頻段內(nèi)進(jìn)行高頻度的無沖突數(shù)據(jù)上傳,又要將功率消耗降低到百微瓦級,以便在不更換電池的情況下連續(xù)工作數(shù)年,遠(yuǎn)程運(yùn)維一體化機(jī)柜使用了不定期間隔校時(shí)、短期休眠和無線自動(dòng)跳頻技術(shù),使內(nèi)置電池全密封的環(huán)境變量采集模塊降低功耗,且可以高頻度無沖突上傳數(shù)據(jù)^[5-7]。

2）機(jī)柜內(nèi)部有溫濕度監(jiān)控模塊,通過無線信號同集中控制模塊通信。集中控制模塊可以根據(jù)環(huán)境溫度,自動(dòng)調(diào)節(jié)控制空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行。

3）雙空調(diào)模塊可以在機(jī)柜內(nèi)溫度較低的時(shí)候交替工作,降低運(yùn)行能耗;機(jī)柜內(nèi)溫度較高的時(shí)候雙空調(diào)模塊一起工作確保機(jī)柜內(nèi)部的溫度適合網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工作。

4）機(jī)柜內(nèi)配有漏水監(jiān)測模塊,實(shí)時(shí)檢測是否有漏水現(xiàn)象出現(xiàn),并將漏水報(bào)警信號發(fā)送至集中控制模塊。

2.4 遠(yuǎn)程KVM技術(shù)

機(jī)柜內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的Console接口可以通過管理系統(tǒng)與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通信^[8],實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的遠(yuǎn)程管理和監(jiān)測。在網(wǎng)絡(luò)中斷的情況下一般需要對內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程終端撥號接入來進(jìn)行帶外命令行調(diào)試,而多數(shù)設(shè)備的Console接口并沒有提供或配置安全的口令控制和調(diào)制解調(diào)功能。遠(yuǎn)程運(yùn)維一體化機(jī)柜的安全應(yīng)急終端撥號集中接口模塊能夠提供遠(yuǎn)程利用電話線進(jìn)行調(diào)制解調(diào)撥入功能,并通過單獨(dú)的口令認(rèn)證讓遠(yuǎn)程用戶訪問某臺內(nèi)部設(shè)備的Console接口。這樣就可以在斷網(wǎng)的情況下,應(yīng)急撥入后經(jīng)過安全口令認(rèn)證對內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行直接操作。

2.5 機(jī)柜智能管理系統(tǒng)

1）中控微電腦通過內(nèi)置的SNMP網(wǎng)管協(xié)議將物理環(huán)境變量控制融合到標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)管理監(jiān)控系統(tǒng)中,兼容企業(yè)現(xiàn)有的信息通信運(yùn)行管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的統(tǒng)一平臺監(jiān)控^[9-10]。通過SNMP協(xié)議能夠遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)柜內(nèi)的各項(xiàng)環(huán)境參數(shù),將這些參數(shù)通過智能管理軟件進(jìn)行展示,使管理人員能夠清晰快速了解柜內(nèi)外的環(huán)境參數(shù)和內(nèi)部設(shè)備的運(yùn)行狀況。

2）智能管理系統(tǒng)能夠根據(jù)采集到的溫度濕度等數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并對空調(diào)等模塊做出相應(yīng)的控制,確保機(jī)柜內(nèi)部的環(huán)境適合網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的正常運(yùn)行。根據(jù)IC卡或指紋識別等身份識別設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)識別操作者身份,進(jìn)行開門、參數(shù)設(shè)置等操作,確保柜內(nèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及其他模塊的安全和正確運(yùn)行。

3）通過智能管理系統(tǒng)^[11-13],管理人員可在遠(yuǎn)端查看機(jī)柜內(nèi)部環(huán)境的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),對采集和控制模塊進(jìn)行參數(shù)修改。高溫、煙霧、設(shè)備故障等報(bào)警信息通過以太網(wǎng)發(fā)送至遠(yuǎn)端管理人員,同時(shí)聲光報(bào)警單元啟動(dòng),及時(shí)通知附近管理人員,確保在最短時(shí)間內(nèi)排除故障。

2.6 智能PDU管理單元

機(jī)柜內(nèi)的電源分配單元（Power Distribution Unit,PDU）對每臺設(shè)備的電流電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并上傳^[14],可以采用有線或無線通信方式對其進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。智能PDU模塊能夠?qū)λ须娐饭╇姴遄碾娏?shù)進(jìn)行連續(xù)采集,并提供精密整流濾波穩(wěn)壓和開關(guān)斷電重啟功能。此外,還可以對單臺設(shè)備的耗電情況進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控,并遠(yuǎn)程控制斷電冷啟動(dòng)。

2.7 遠(yuǎn)程電控門技術(shù)

安全的柜體設(shè)計(jì)保證了在鎖閉的情況下無法從外部對機(jī)柜進(jìn)行暴力拆卸。遠(yuǎn)程中控、電控門鎖、IC讀卡器和攝像頭人臉審計(jì)的綜合集成實(shí)現(xiàn)了IC卡開鎖、訪問日志記錄、人臉審計(jì)和遠(yuǎn)程控制開鎖的功能,通過電子門禁對機(jī)柜內(nèi)的設(shè)備和布線區(qū)域進(jìn)行保護(hù)^[15]。根據(jù)IC卡識別操作者身份進(jìn)行開門、參數(shù)設(shè)置等操作,每一次開關(guān)門操作均有日志記錄時(shí)間和人員,并集中上傳至管理中心。

 3 實(shí)施效果

3.1 運(yùn)行環(huán)境保障帶來穩(wěn)定性提升

通過遠(yuǎn)程運(yùn)維一體化機(jī)柜相對封閉的機(jī)柜空間、密集的無線溫濕度采集點(diǎn)、電源輸出各路單獨(dú)監(jiān)控、集成雙機(jī)智能控制空調(diào)、精確送風(fēng)的冷空氣通道、新風(fēng)防塵過濾網(wǎng),顯著提高了二三級網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息通信設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性（見表1）。

表1 安裝機(jī)柜前后的各項(xiàng)參數(shù)對比Tab.1 The comparisons of parameters before and after the installation of cabinet

3.2 遠(yuǎn)程運(yùn)維輔助帶來運(yùn)維方式轉(zhuǎn)變

通過遠(yuǎn)程運(yùn)維一體化機(jī)柜實(shí)現(xiàn)了精確到每個(gè)設(shè)備電源線的遠(yuǎn)程電流電壓監(jiān)控,可以遠(yuǎn)程操作某臺設(shè)備的斷電和送電,利用遠(yuǎn)程撥號帶外管理,可對設(shè)備進(jìn)行Bootrom級的操作。對二三級網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息通信設(shè)備的運(yùn)維方式帶來了極大轉(zhuǎn)變,縮短了故障發(fā)現(xiàn)和處理時(shí)間,提高了運(yùn)維人員工作效率,節(jié)約了大量的時(shí)間,實(shí)際案例如下。

1）故障現(xiàn)象。在省公司遠(yuǎn)程升級下屬縣的一臺交換機(jī)固件,文件傳輸至一半時(shí)交換機(jī)無響應(yīng)。

2）傳統(tǒng)的處理方法。從省會(huì)城市派出工程師抵達(dá)現(xiàn)場,重新啟動(dòng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)因文件損壞,只能進(jìn)入Bootrom菜單,重新上傳升級文件升級完成,花費(fèi)了3天的時(shí)間,且需要省公司專業(yè)技術(shù)工程師抵達(dá)現(xiàn)場處理。

3）一體化機(jī)柜安裝后的解決方式。管理中心網(wǎng)絡(luò)專業(yè)工程師通過遠(yuǎn)程撥號登入一體化機(jī)柜,控制PDU模塊對交換機(jī)進(jìn)行斷電重啟。通過一體化機(jī)柜的遠(yuǎn)程帶外管理功能進(jìn)入交換機(jī)的Bootrom菜單,配置FTP遠(yuǎn)程重新上傳升級文件。完成升級花費(fèi)了20 min,且不需要任何人員到達(dá)現(xiàn)場。

3.3 智能分析提前發(fā)現(xiàn)硬件故障

密集的無線傳感器能夠?qū)γ颗_設(shè)備的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口溫度精確探測并上傳,并利用中央管理軟件對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)智能分析,當(dāng)一臺設(shè)備進(jìn)出風(fēng)口溫差異常時(shí),即可提前預(yù)警設(shè)備的風(fēng)扇故障。同樣當(dāng)一臺設(shè)備電流異常波動(dòng)時(shí),也可以提前預(yù)警設(shè)備內(nèi)電子元件故障,有效避免了故障蔓延而造成更大損失。

3.4 快速部署,方便回收或遷移

機(jī)柜安裝部署簡便快捷,側(cè)板及前后柜門均可拆卸,方便內(nèi)部電器設(shè)備的組裝和布線。新建筑不需要專門裝修機(jī)房,減少外