移動基站動力及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)

侯少麗，郭偉，王坤

黑龍江郵電規(guī)劃設計院 150080 哈爾濱

哈爾濱電信分公司動力維護中心 150000 哈爾濱


　　摘 要：介紹了黑龍江省移動基站集中監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構、系統(tǒng)功能、監(jiān)控對象及供電方式，并探討了黑龍江省移動基站動力及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸方案。


　　關鍵詞：網(wǎng)絡結(jié)構，2M抽時隙，干接點


　　1 網(wǎng)絡結(jié)構概述


　　黑龍江省移動基站動力及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)分兩期建設，一期建設工程已經(jīng)完成，共1273個基站、16個交換機房。該監(jiān)控系統(tǒng)采用倒樹型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構，為二級管理結(jié)構，分為兩個層次，在各地市建立一本地網(wǎng)監(jiān)控中心LSC(Local Super-vision Center)，各基站和交換機房建立FSU（Field Supervision Unit）單元，各BSC實現(xiàn)基站監(jiān)控數(shù)據(jù)收斂，組成涵蓋整個地區(qū)的二級監(jiān)控網(wǎng)絡（見圖1），設立1個遠程訪問LSC監(jiān)控中心。


　　具體設置如下：


　　（1）區(qū)域監(jiān)控中心LSC7個，分設在哈爾濱、齊齊哈爾、特丹江、佳木斯、大慶、伊春、大興安嶺、各區(qū)域監(jiān)控中心LSC分別管理其轄區(qū)內(nèi)的交換局和基站；


　�。�2）現(xiàn)場監(jiān)控單元FSU，分別連接在7個LSC下面；


　�。�3）在省電源維護中心建立一個監(jiān)控中心，該中心通過PSTN可遠程訪問7個LSC。


　　2 監(jiān)控系統(tǒng)組成


　　2.1 各部分組成及功能（以哈爾濱地區(qū)為例）


　　2.1.1 LSC區(qū)域監(jiān)控中心


　�。�1）組成


　　軟件方面，LSC監(jiān)控中心以OS9000操作系統(tǒng)為平臺，采用SWARE5.0動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)軟件包。界面為全中文化的、多媒體的人機界面。


　　硬件方面，采用模塊化及擴容能力極好的工業(yè)控制監(jiān)控主機，可配置1-4片SIO卡及以太網(wǎng)卡、MODEM卡擴展其監(jiān)控通訊能力，通過并接方式單機可直接監(jiān)控128個GSM基站，并可實現(xiàn)級連。應用組態(tài)化軟件設定，擴容不需修改軟件。構成系統(tǒng)的計算機只需激活通訊口即可增強外部通信能力。傳輸部分采用DCECOM-16P時隙復用設備。



　　（2）功能


　　收集、顯示并記錄管轄區(qū)內(nèi)各FSU監(jiān)視點的狀態(tài)及運作數(shù)據(jù)資料�？山邮茌爡^(qū)內(nèi)各FSU的設備采集單元送上來的數(shù)據(jù)和告警信息并對它們執(zhí)行各種命令，亦可將一些告警信息和數(shù)據(jù)優(yōu)先主動上報到CSC，同時接受并執(zhí)行CSC對LSC所下達的各種命令（包括時鐘校準命令）；可查詢設定電壓、電流、功率、電能、溫度及環(huán)境變量之值等。能編輯設備管理報表，可制定時、日、月、年各種報表，并能即時顯示、打印現(xiàn)場所有資料。


　　可通過文字、圖形、圖像、聲音等各種人機接口方式真實表現(xiàn)監(jiān)視對象的當前狀態(tài)和告警信息，并且根據(jù)要求，保存歷史數(shù)據(jù)和進行統(tǒng)計分析，所有告警數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)等可根據(jù)需求保存一年以上�？梢蕴峁﹫D像監(jiān)控。具備WEB服務功能，并可提供多人同時接入功能。


　　2.1.2 FSU監(jiān)控單元


　　（1）組成


　　由與RS422/485總線相連接的分散式前端設備采集單元組成，即通用型采集模塊（RTU）、智能型采集模塊（UPC）、電池組采集模塊（BCMS）等三種類型的前端采集器。


　�。�2）功能


　　用以收集、顯示并記錄管轄區(qū)內(nèi)各監(jiān)視點的狀態(tài)及運作數(shù)據(jù)資料，指揮設備采集單元執(zhí)行各種命令；向LSC實時地傳送告警信息和數(shù)據(jù)，并可接受并執(zhí)行LSC下達的各種控制命令；可查詢設定電壓、電流、功率、電能、溫度及環(huán)境變量之值等。能進行基本的數(shù)據(jù)處理、存儲、具備接入計算機進行現(xiàn)場維護操作的功能。并且備斷線恢復后，保存的告警數(shù)據(jù)自動上傳的功能。具備接入計算機進行現(xiàn)場維護操作的功能，可通過接入計算機中運行的終端軟件監(jiān)控該FSU本身所監(jiān)控的所有參數(shù)，可在當?shù)貙崿F(xiàn)“四遙”功能。


　　此級是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集層，該級是系統(tǒng)擴容性最強的一級，以后隨著工程規(guī)模的不斷擴大，可以將本地網(wǎng)內(nèi)所有的基站納入進來。由于系統(tǒng)具備很強的擴容性能，因此可以組成一個有數(shù)百個FSU構成的胖型監(jiān)控網(wǎng)絡。


　　2.1.3 遠程訪問中心


　�。�1）組成


　　主要配置有大屏幕終端打印機及DATA、MODEM等設備。


　�。�2）功能


　　負責對全省移動基站動力及環(huán)境進行遠程訪問 、考核及管理。


　　2.2 現(xiàn)場單元的信號采集方式


　　現(xiàn)場單元采用分散式信號采集方法，使用三種可經(jīng)由FS422/485總線相連接的前端設備采集單元即專用于傳統(tǒng)設備的通用型采集模塊（RTU），專用于智能型設備的通用型協(xié)議轉(zhuǎn)換器（UPC），及根據(jù)電池特性開發(fā)的電池組采集模塊（BCMS）。該方法具有以下特點：


　�。�1）可擴展性


　　現(xiàn)場監(jiān)控單元FSU經(jīng)RS232/RS485；轉(zhuǎn)換可并接多達15個設備采集模塊。各站點設備通過三種采集模塊對設備采點監(jiān)控，將來新增或擴容設備只需加傳感器和相應的設備采集單元即可。


　�。�2）間斷性


　　備用采集模塊采用機房直流電源48/24V或UPS供電，在市電斷電后亦可正常工作。


　�。�3）靈活性


　　遠端站點不使用微機，避免了因數(shù)機的功能限制而出現(xiàn)技術瓶頸，因而擴容及聯(lián)網(wǎng)筒便靈活、維護方便。


　　2.3 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡傳輸方式


　　本系統(tǒng)FSU監(jiān)控單元采用3種監(jiān)控模塊：RTU、UPC+、UPC-40。三種監(jiān)控模塊間通過RS485的部線連接在一起，通過RS485/RS232C的轉(zhuǎn)換，以V.24的標準上傳數(shù)據(jù)。


　　FSU和LSC之間采用從基站一個2M中抽取一個時隙的方式進行數(shù)據(jù)傳輸，采用的硬件設備為DCECOM時隙插入器。在BSC通過半永久連接將30個來自不同BTS（含監(jiān)控數(shù)據(jù)）的時隙合成一個完整的E1/2M線路，通過2臺時隙復用設備DCECOM-16P（最大可復用31個時隙）將30個基站的監(jiān)控數(shù)據(jù)接入各區(qū)域監(jiān)控中心。


　　LSC和省電源維護中心之間通過MODEM遠程訪問。


　　3 監(jiān)控系統(tǒng)傳輸方案比較與選擇


　　3.1 移動基站電源及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸方式


　　BSC與區(qū)域監(jiān)控中心之間的傳輸采用完整2M傳輸方式，BSC與基站之間主要有以下幾種傳輸組網(wǎng)方式：


　�。�1）2M傳輸時隙提�。豪�用SBC至BTS的空余時隙，應用SBC交換系統(tǒng)和BTS基站（愛立信200型、2000型）的半永久連接技術，來完成64K傳輸；


　�。�2）愛立信基站DF架上干接點告警方式：在愛立信基站DF架上，200型基站有15個干接點方式的開關量，2000型基站有16個干接點方式的開關量，可利用此項資源進行數(shù)據(jù)傳輸；


　　（3）交叉復用（DXX）方式：愛立信DXX設備擁有可以將16K數(shù)據(jù)進行半永久連接功能，通過16K子時隙復用可以將1個E1帶30個基站數(shù)據(jù)能力擴大四倍至120個基站數(shù)據(jù)，可節(jié)省有限的2M傳輸資源；


　　（4）利用中文短信息傳送基站信息：現(xiàn)在移動通信業(yè)務開通了中文短信息，在大的地市監(jiān)控站可采用此項技術做為主做或備用通訊路由。


　�。�5）租用電路方式：租用固定網(wǎng)DDN專線、X.25和PSTN電路。


　　黑龍江省基站設備均為愛立信設備，可以優(yōu)先考慮前2種傳輸方案，對于擁有的DXX設備的部分地區(qū)，可以采用DXX交叉復用方式。


　　3.2 基站環(huán)境及電源監(jiān)控系統(tǒng)的接入方式選擇


　　干接點方式是基站監(jiān)控中利用移動基站網(wǎng)管系統(tǒng)的附帶功能，對基層監(jiān)控的告警數(shù)據(jù)進行上傳的一種傳輸解決方案。抽時隙方式是在基站上傳E1線路中抽取某一個時隙來進行傳輸監(jiān)控數(shù)據(jù)的一種傳輸解決方案。


　�。�1）采集器+2M抽時隙傳輸方式特點


　　2M時隙抽取方式不影響基站的運行安全，并可充分利用移動網(wǎng)現(xiàn)有的傳輸資源，無須增加電路。傳輸速率高，時延小，可以保證實時傳送監(jiān)控數(shù)據(jù)，及時反映被監(jiān)控設備的運行狀況和環(huán)境信息。數(shù)據(jù)流向為雙向，可實現(xiàn)遠端控制，如空調(diào)的開關控制、開關電源的均、浮充轉(zhuǎn)換、整流模塊的參數(shù)設定等，可實現(xiàn)真正意義上的監(jiān)控。由于其監(jiān)控對象及內(nèi)容豐富，系統(tǒng)接入能力強，可以監(jiān)控各種智能和非智能設備，提供可靠真實的系統(tǒng)運行參數(shù)，能夠及時準確的了解系統(tǒng)的運行狀態(tài)，預防障礙發(fā)生，避免重復障礙。使設備維護科學化，由事故搶修轉(zhuǎn)換為預檢預修�？蓪�遙測量、遙信量、遙控量、遙調(diào)量及基站的傳輸質(zhì)量進行全面監(jiān)測。信號量不作限制，可以上報基站所有電源實時信息及環(huán)境實時信息，可大大減少日常維護量、降低維護費用，具有監(jiān)控、報表、告警、自診斷、管理等綜合功能，可對被監(jiān)控設備進行過程監(jiān)控、為維護體制的改革提供支撐平臺，屬成熟的主流監(jiān)控系統(tǒng)。


　�。�2）干接點方式特點


　　目前成熟的干接點方式可傳送的數(shù)據(jù)較少，只能傳送開關量，不能從智能設備（如高頻開關電源）的監(jiān)控接口中采集設備詳細信息。由于監(jiān)測設備簡單，干接點組網(wǎng)方式只能在設備出現(xiàn)故障時才出現(xiàn)響應而無法獲得設備實際運行數(shù)據(jù)（如開關電源的運行信息），不能對設備進行故障分析、診斷、趨勢分析等工作。因此，設備的維護仍舊停留在低層次故障搶修階段，在故障發(fā)生后也無數(shù)據(jù)對故障進行分析，無法避免故障的重復出現(xiàn)。且干接點方式數(shù)據(jù)流向為單向上行（從BTS-監(jiān)控中心），無法在遠端實現(xiàn)控制，僅可實現(xiàn)監(jiān)測功能。采用干接點方式進行組網(wǎng)時，所有基站外部告警均需BSC進行預處理，并輸?shù)浇粨Q機的告警終端上，增加了交換機的負荷，交換機告警終端上，增加了交換機的負荷，交換機告警終端上出現(xiàn)的大量告警信息會影響維護人員及時發(fā)現(xiàn)交換機的重要告警。一次性建設成本較低，減少的維護工作量有限，屬事后告警，對已有的監(jiān)控投入不能充分利用，如智能電源的監(jiān)控模塊等，屬簡易的告警系統(tǒng)。


　　綜上所述，建議采用2M時隙抽取方式接入基站現(xiàn)場監(jiān)測單元（FSU）。


　　4 監(jiān)控系統(tǒng)管理功能


　　4.1 警報管理功能


　　對于監(jiān)控系統(tǒng)來說，系統(tǒng)告警的準確率是至關重要的。系統(tǒng)告警100%的準確率是本監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)達到的一個重要指標。系統(tǒng)采用RTU、UPC、BCMS三種模塊采集實時的信息，所有的告警信息均能夠在3s～5s內(nèi)準確地、實時地反應到任何一級的監(jiān)控中心。具體而言，本系統(tǒng)的告警功能具有以下特點：


　�。�1）警報總纜功能


　　每一警報總纜可為一群或部份IO點的總合，可由數(shù)十個警報總纜監(jiān)視畫面，監(jiān)控數(shù)千個IO設備，即可在同一屏幕做全區(qū)的監(jiān)視。


　　（2）警報多媒體顯現(xiàn)功能


　　任何畫面下，系統(tǒng)均能自動提示告警，告警以閃爍不同等級的顏色、告警語音和文字信息提示工作人員，并自動存儲和打印告警信息。系統(tǒng)根據(jù)告警嚴重程度分為三級，告警等級可由用戶自行設定。不同級別的告警以不同顏色表示。


　　（3）警報過濾功能


　　當系統(tǒng)偵測到監(jiān)控局站有市電停止，同時會導致油機啟動、電源模塊、電池放電等一系列相關告警，不利于管理人員處理最重要的告警。因此，該系統(tǒng)可根據(jù)用戶需要自行定義，在一定時間內(nèi)過濾其他告警，只偵測重要（或起因）告警，一定時間后恢復其他告警。當重要（或起因）告警時間超過用戶設定時間，則被過濾的告警信息會告警上來。比如，偵測市電停電5min后，系統(tǒng)若未正常，則重新告警。


　�。�4）警報確認功能


　　當系統(tǒng)偵測到警報發(fā)生，相應的屏幕將產(chǎn)生不同等級的顏色閃爍及語音聲響，當操作人員輸入密碼確認警報后（系統(tǒng)提供四級密碼保護，供不同階層的操作規(guī)程人員設定，提高系統(tǒng)安全運行度），屏幕將停止警報的閃爍及聲響，并記錄確認警報發(fā)生的時間，以做為責任區(qū)分。系統(tǒng)具備批量確認的功能。


　�。�5）警報跳頁功能


　　系統(tǒng)具備警報自動跳頁的功能。當同時產(chǎn)生多組警報時，系統(tǒng)將依警報發(fā)生順序，自動跳頁至警報發(fā)生畫面供操作人員確認，以便迅速排除故障�？赏ㄟ^F3自動跳頁功能或采用逐層推進的方法將告警定位在某一個設備上。


　�。�6）警報查詢功能


　　本系統(tǒng)具備告警信息快速查詢的功能，可以通過快捷鍵F1對歷史告警信息進行查詢，F(xiàn)2對尚未恢復的歷史告警信息進行查詢。系統(tǒng)還具備在線幫助的功能，通過智能分析對每種故障的原因、解決方法都做了詳細的說明。


　　（7）自動呼叫功能


　　告警發(fā)生時，可利用BP機傳呼、手機，將系統(tǒng)警報訊息（以代碼的方式）傳遞給各相關人員。


　�。�8）自我偵測功能


　　工作站與主系統(tǒng)斷線，系統(tǒng)將自動產(chǎn)生警報。


　　4.2 系統(tǒng)安全管理


　　（1）系統(tǒng)操作權限和配置功能


　　系統(tǒng)具有完善的操作管理，為維護系統(tǒng)的安全，使用本設備某些功能時必須先輸入密碼口令（Password），經(jīng)系統(tǒng)確認后方可允許進入系統(tǒng)，進行操作。操作密碼有不同的等級，并依口令的等級可開啟不同的工作范疇，以限制不同人員的操作范圍。每一用戶名稱配一口令，由主管人員在系統(tǒng)創(chuàng)建時于LSC、CSC設定或更改。如連續(xù)三次輸入錯誤的口令，系統(tǒng)將發(fā)生警告至LSC、CSC并閉鎖，期間不接受口令輸入。


　�。�2）操作記錄登記功能


　　系統(tǒng)設有操作人員登錄和操作記錄表，記錄了操作人員進入或退出系統(tǒng)的姓名、時間、操作名稱、操作時間、被操作設備名稱、操作內(nèi)容等。


　�。�3）交接班管理功能


　　系統(tǒng)設有交接班設定功能，操作人員在進行交接班時，執(zhí)行此項功能，就生成了交接班記錄表，記錄交接班人員的姓名、交接班時間、以及在交接班時（前）各種設備的故障情況等。


　�。�4）系統(tǒng)容錯功能


　　系統(tǒng)具有較強的容錯能力，不會因用戶的誤操作而引起死機。對于外界的各種干擾，監(jiān)控系統(tǒng)不產(chǎn)生誤報警和混亂甚至死機；采用硬件WatchDog監(jiān)視自動復位功能及軟件自我診斷程序和診斷界面。


　�。�5）系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份功能


　　本系統(tǒng)采用雙備份機制，訂同采用兩硬盤輪流使用，輪流備份數(shù)據(jù)。當系統(tǒng)出錯或數(shù)據(jù)混亂時，可以恢復數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)重新運行起來。


　　4.3 系統(tǒng)其它功能


　　4.3.1 適合于多種傳輸方式


　　本監(jiān)控系統(tǒng)適合多種傳輸方式，具體如下：


　�。�1）監(jiān)控模塊與監(jiān)控單元（FSU）之間，采用數(shù)據(jù)總線方式，物理接口與傳輸速率采用：V.11/RS422(1.2kbit/s～9.6kbit/s)；RS485（1.2kbit/s～9.6kbit/s）；


　�。�2）監(jiān)控單元（FSU）與區(qū)監(jiān)控中心（LSC）之間，可適合以下傳輸手段：數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）、語音專線（采用PSTN/MODEM）、脈沖編程調(diào)制專線（PCM）、廣域路由器網(wǎng)；2M（抽取時隙）、傳輸設備的維護信道等。傳輸規(guī)程采用：X.25/X.28、LAPB；物理接口與傳輸速率采用：X.21bis/V.28(9.6kbit/s)、X.24/X.28(9.6kbit/s)可主輔各用，自動切換。


　�。�3）區(qū)監(jiān)控中心（LSC）與監(jiān)控中心（CSC/LSC）之間，可以適合以下傳輸手段：數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）、語音專線（采用PSTN/MODEM）、以太網(wǎng)；廣域路由器網(wǎng)；21M E1線路等。傳輸規(guī)程采用：X.25/X.28、IEEE802.3、LAPB；物理接口與傳輸速率采用:X.21bis/V.28(9.6kbit/s）可主輔備作，自動切換。


　　4.3.2 遠程訪問功能


　　系統(tǒng)提供Web方式，用戶可以使用瀏覽器軟件Netscape或IE經(jīng)由撥號方式或直接上網(wǎng)（NT服務器提供Internet專線）直接查詢各類報表，或以系統(tǒng)管理員的身份進行遠程維護。


　　4.3.3 系統(tǒng)報表、曲線管理功能


　　系統(tǒng)具有統(tǒng)計功能，根據(jù)用戶需要采用開放式軟件，用戶可自定義其所需要的各種報表。系統(tǒng)所訂的各種報表分為定時、查詢、立即告警、日報、月報、年報等。對監(jiān)控涉及到的每一種設備都提供了設備財產(chǎn)表，即所謂的機歷卡。該表詳細記錄了每種設備的所在地、產(chǎn)地、機型、出廠時間、購入日期、使用日期、維護人等項目。系統(tǒng)還對每種設備的維護工作提供了設備維護記錄表。


　　對系統(tǒng)的每一模擬量都提供了曲線查看的功能。只要用鼠標右鍵輕點模擬量，就可以對該模擬量的歷史曲線、實時曲線進行查詢。對一些重要的模擬量，如整流模塊的輸出電流、交流輸出電流等均設有直方圖。


　　4.3.4 在線幫助功能


　　在任一操作畫面，輸入功能鍵（F1）可立即獲得“在線幫助”，協(xié)助操作人員立即獲得處理程序指示。并可自行編輯幫助信息，提供查詢故障原因及處理方法，該設備工作原理等信息。


　　4.3.5 軟件保護功能


　　針對模擬采樣值，系統(tǒng)提供4段模擬上下限延遲偵測功能，可協(xié)助操作人員監(jiān)視電壓、電流、環(huán)境溫度等。


　　4.3.6 邏輯控制功能


　　系統(tǒng)提供如IF（）THEN（）ELSEE（）描述方式的PLC語言及“AND”、“OR”，“NOT”，“<”，“>”，“X”，“/”...等數(shù)學運算符號，供操作人員自行定義連鎖動作及運算。


　　
摘自《通信電源技術》