通信基站(机房)能耗综合管理系统

厦门瑞申自动化科技有限公司通信基站(机房)能耗综合管理系统1、系统概述：通信运营商的蜂窝网基站数量大，分布面广，安装位置分散且情况复杂。基站大多是租用民房，有些电表由电网公司安装，有些电表为业主安装，表的类型非常多，既有感应式电度表，也有电子式电度表，还有IC卡电表。由于点多面广，情况复杂，通信公司需要派专人或委托代维公司抄表、维护，以满足基站的电量核算、用电分析等能耗日常管理。特别是近年来，随着基站数量迅速增加，用电成本已经成为运营商的主要成本，而且比例还在逐年增加，节能降耗已成为联通公司重点工作之一。但目前基站用电管理缺乏有效手段：柴油机发电管理混乱、用电信息分析统计失真。节能目标缺乏科学依据。针对以上现状，运营商高度重视以信息化手段节能降耗，大力推广企业内部信息化应用，通过推广新的信息化应用来提高自身的环境管理水平。于是，远程智能抄表系统（能耗管理系统）开始在联通基站中试点应用。到目前为止，中国联通已经在部分省市对新建局房和基站试点安装远程智能抄表系统，提高用电信息统计准确度和时效性，为“绿色行动计划”节能方案的选择和能耗运行管理体系建立提供决策依据。能耗管理系统通过将基站总用电量、空调、开关电源等用电量进行实时监测并纳入监控系统，可以定期统计不同类型基站的用电参数。能耗监控单元通过运营商自有网络GPRS/3G将数据上传给地市数据汇聚层，再通过DCN网络上传省级能耗管理平台。完成基站用电量的采集、统计、分析、标杆比对。1.1目前的基站能源监控情况目前通信基站（机房）能源监控和管理中有如下几个问题特别突出：1.出现供电故障无法及时得知基站内采用三相供电，有时会出现缺相、三相不平衡、电压偏差超标甚至停电等各种各样的供电故障。这些故障的出现会严重影响基站内设备的正常运行，如不能及时发现抢修就有可能使基站设备停机造成通讯故障甚至损坏设备，导致严重的损失。靠人工监控根本就无法及时发现上述的故障。2、非电力供电基站电费失真除电力供电基站外，有很大一部分基站都是采用出租房屋方提供的电源，因场地条件限制，许多电表安装无法规范，可人为私自改动电表或私接电源窃电的机会很多。由于没有先进的技术手段对此行为进行监督管理，光靠现有的管理手段，既使有人改电表或窃电，我们的工作人员也无法知道。3、人工发电时长统计管理混乱过去，每个基站的常规用电数量、基站突发性断电人工发电时长及电费等数据都靠人工进行统计，其最大的弊病是方法落后、统计随意性大和数据不精确。随着基站代维方式的引进，代维单位到基站发电的次数、发电起始时间、人工发电总时长及该支付给代维单位的路费、人工发电费等数据无法核实，造成很大浪费。4、私接基站电源窃电瑞申产品应用方案现在所有机房都是无人值守机房，正好给窃电分子有机可乘。加之大多数人对窃电行为的严重性意识不足，认为窃电不是违法犯罪，移动有钱对这点小钱不在乎。另外窃电者的窃电手段普遍都比较高明，不通过技术的手段是很难抓到窃电者的。利用私接电线的手段进行窃电的现象相当普遍。这样的问题基站现场电表读数是无法真实反映基站实际用电情况的。5、对于基站的能耗状况缺乏系统的统计资料由于人工抄表时间不固定，不能进行日抄表，因此很难建立起系统的用电统计资料。这对于移动公司选择节约基站用电方案，、监测能耗异常变化、测试节能效果缺乏有效依据。6、效率低下、效果不好、劳动强度大由于基站的分布特别分散，不集中，而且都在楼宇顶层上，特别是在郊区更加分散，抄表的效率极其低下。一个抄表员平均每天仅能够抄15个表，每个抄表员每月以22天计算仅能抄录330个表。4000多个基站至少需要15名抄表员。正常情况下，监控人员不可能这样满负荷地工作，因此至少需要20~25名工作人员。即使如此每个月每个基站也只能检查一次，对于突发的供电不正常等情况完全不能应对。除了要抄表之外抄表员还要负责检查IC卡表是否余额不足、IC卡充值、是否有偷电情况发生、是否供电不正常等等。这些工作有些技术性很强，不是一般的抄表员能够完成的。7、用电管理手段落后，导致非主营业务管理成本增加由于没有有效的科学管理手段，主要依靠人工采集数据，运营商必须投入大量的人员对基站市电供电单位或个人进行电费核对结算工作。调解用电纠纷，这样增加了过多的人力资源与管理成本在非主营业务上的耗费。8、建设基站能源管理系统是合同能源管理项目实施的依据现阶段公司存在的上述问题，如果不及时采取措施通过增加新技术手段实施远方用电监控，改变管理模式加以解决，所造成的损失是长期的。投资新建机房能源综合管理系统，改变现有用电管理模式，及时解决上述存在的问题，所带来的经济效益是长期的、可持续的，是非常必要的。同时能为《合同能源管理》项目的实施提供结算依据。1.2建设基站能耗管理系统的目的能耗管理系统建设的目的是对各局站的耗电情况进行精细化的统计和分析，对各种节能措施的节能效果进行评测：1、准确统计现有局（站）能耗数据，监控站点能耗情况，找出并分析能耗异常变化的站点。2、测试、评估基站采用的各种节能措施的实际节能效果。3、根据标杆站点采集的数据，建立模型，通过分析得到不同条件下最优的节能措施和方法。4、对超出同类型基站用电标杆电量的基站，向维护单位及时发出预警信息。同时，每月通过能耗管理系统统计出实际用电量和报销用电量的差值，如相差比例超出较大，则基站可能存在偷电现象，随即向维护单位发出预警信息。5、为联通公司合同能源管理方案的实施提供结算依据。2、系统建设方案:2.1XX系统建设概述由于XX网点多，且网络规模还在不断扩张，对每个站点的所有回路所有参数实现计量监测是不现实的，应该根据站点能耗管理的实际监测需求，选择重要的回路和重要的参数进行监测，选择可靠的通讯方式和可靠的计量数据采集模式，以节省监测端硬件设备投入为导向，依托功能完善的监控平台来实现能耗管理。1、数据传输方式的选择：目前主要的数据传输方式有：（1）监控单元通过E1时隙、BSC、时隙收敛、复用交叉设备、DCN网连接至监控中心。（2）监控单元通过E1的数据传输（2M）、汇聚设备、DCN网连接至监控中心。（3）监控单元通过GPRS无线网络至地市数据汇聚中心。（4）监控单元接入现有动环监控系统，从动环系统中获取数据。XX公司的基站动环监控系统是通过监测模块进行数据采集，然后监控单元通过两种途径上传至地市监控中心，一是通过传输2M，借助传输SDH设备上传至监控中心；二是通过G703-2协议，借助基站主设备从语音2M中划分1个时隙传至核心机房BSC，数据重新通过2M汇总至监控中心。基站能耗管理系统是一套独立的系统，除了本期的功能规划外，还应具备远期的功能扩展能力，因此采用原有的动环系统作为接入方案，存在：功能单一、不易扩展；传输不够稳定、影响语音质量；牵扯第三方系统、成本不可控；无法实现专业的电能计量监控、监测面较小。如果采用2M或2M时隙的方式，同样面临上诉问题。根据各站点实际情况，建议基站与地市数据汇聚中心通讯主要采用无线网络（GPRS）方式。这样的独立组网方式能够简化传输节点，让全类型站点低成本接入，且能保证整个系统的施工简单、安全、高效、系统功能易扩展。且GPRS网络为联通公司自有网络，站点信号良好，可以为系统提供无成本、安全可靠的数据传输通道。2、监控单元的选择：由于能耗管理系统中，最重要的数据是电能量的采集和分析，并且承担用电费用的比对核算的任务。因此建议在监控单元中将电量采集与传输设备分开选型。电量采集选择符合电力DL/645规约的智能电表，因为符合电力标准的电表有以下优点：标准统一、技术成熟、质量稳定、供电系统唯一认可的计量器具、成本低廉，并可作为计量依据。适合大面积设备投入的应用环境。基站的数据传输设备选择集电能数据采集、环境参数、开关状态采集、远程控制、GPRS网络通信为一体的专业抄表终端。网络资源丰富的大型机房可选择串口服务器采集智能电表的方式。①基站监控单元基站的市电监控可以选择多功能智能电表（符合电力标准）。监控市电的电能、电压电流、功率因数等参数，基站空调、开关电源等用电设备可以选择导轨安装的简易智能电表（符合电力标准）。根据具体监测需求和成本预算，监控电能等参数。几台电表同时接入GPRS抄表终端，所有硬件设备采用一体化挂墙安装。并且预留其它环境、状态、控制、告警接口。②机房监控单元机房可选择有代表性的列柜安装智能电表，如果回路数量不多，也可以采用基站的监控方式。如果接入的导轨电表比较多，建议采用集中接入串口服务器，经路由方式传输数据。监控单元采用智能电表与GPRS抄表终端分开选型，一体化挂装具有以下优点：①将电表与抄表终端分开选型，方便不同类型的基站根据具体参数需求选择电表，例如较小功率的站点可以采用成本较低的，功能单一的电表。以免造成资源浪费。②空调、开关电源、柴油机等用电设备需要单独配置简易电表，可以一起接入抄表终端，节省投入成本。③单独的抄表终端可以接入多种类型的智能电表。易于系统扩展。④智能电表是成熟稳定的计量器具，宜独立组网。将来数据传输方式发生改变，本期投资不受影响。⑤采用专业的GPRS抄表终端，自带定时抄表、数据本地存储、远程历史数据查询、提供多路模拟量、开关量接口。在GPRS网络故障时确保数据安全有效。⑥一体化装置能够减少故障节点，易于施工、检修。2.2系统建设方案1、机房能耗管理系统：机房能源管理系统平台是一种软硬件结合的平台，通过能耗数据监测采集、基于能效的指标量化管理和分析应用三个体系的建设，对通信基站、接入网点、模块局、中心机房内的各类设备能耗（含主设备、电源系统、空调系统、监控设备、配套系统等）、环境参数（湿度、温度等）进行精细化监测，实现对能耗数据的汇总、对比和分析，建立适合通信企业的各类能效评估指标和管理流程，为进一步开展节能措施提供依据。系统通过监控单元监测机房市电的电参数和每一支路的用电量，可对以上各电量数据进行每小时、天、月、年等分时段的统计、管理及分析，能够呈现某个时间段、某个机房、某类设备的用电量数据及所有设备的总用电量数据，并可对其横向比较、同比、环比，结合基础信息计算得出基站或者设备用电标杆，通过智能决策分析系统对于用电异常基站或设备及时以短信、语音、工单的方式通知维护人员，并提出整改意见。2、组网方案及系统结构：根据本工程实际情况，采用3级组网结构，设1个集中监控中心。第1级为监控单元，主要作用是将机房总用电量、空调设备用电量、通信设备用电量等实时数据进行采集存储，并经GPRS网络传送到地市数据汇聚层。第2级为地市数据汇聚层，具有数据缓存功能，接收各监控单元上传的数据，进行分类、压缩打包，根据省级平台的设置要求，分类别、分时间段上传至省级监控平台，并为地市管理维护人员提供有效数据，使运维人员掌握机房设备运行情况，实现量化考核等业务要求。第3级为省级监控中心，监控平台对上传来的数据进行统计、报表管理、分析，产生各种类型的日统计报表、月统计报表、季统计报表和年统计报表，这些报表将成为指导节能决策、挖掘节能潜力、优化节能管理流程制度等的有力依据，以实现能源数据的精确化、具体化管理。能源管理系统要求功能强大、运行可靠、使用方便，尤其要在海量数据处理、冗余可靠运行、开放性互联互通等方面占有优势。基站、核心机房（含汇聚机房和传输干线机房等）、IDC机房，根据需求在各计量点配置能耗采集装置，采集电量信息，并通过相应的通讯方式上传汇聚中心。网络拓扑见下图：3、监控单元：①基站监控单元：监控单元选用一体化能耗采集装置，根据站点实际需求，内置多台具有显示功能的智能电表和具备GPRS传输功能的基站专用抄表终端，具有市电及分项电量、电压、电流、功率因数等用电参数的采集、存储、定时上传、故障报警、GPRS数据传输、其它环境及开关状态监控等功能，为系统实时提供数据并支持历史数据查询。对于基站、接入网点、模块局节能标杆站点的监控单元最大按4回路三相交流电量考虑，监测市电总输入、开关电源、空调等分项用电设备回路。具体需监测的用电参数可根据此类机房的实际情况适当删减规模，以减少投资。⑴智能电表的选择：市电回路建议采用基站专用智能电表。●