[科普中国]-动环监控系统

随着我国通信事业的快速发展，通信网的规模不断扩大，通信局（站）的数量越来越多，存在着大量无人值守的通信局（站），如移动基站、接入网、固话模块局、光缆中继站等，各类综合通信楼也要逐步实现少人、无人值守。面对数量众多、站址分散的通信局（站），单纯依靠传统的人工轮巡维护方式已经无法满足高质量维护的需求。1

电源、空调等动力设备及机房环境是保障通信系统安全稳定运行的基础，因此动力设备的维护必须及时、可靠，以保障通信系统的正常运行，为用户提供高质量的通信服务。通信局（站）动力及环境集中监控管理系统（以下简称动环监控系统）动环监控是指针对各类机房中的动力设备及环境变量进行集中监控。1

实施后，通过该监控系统可以及时发现故障，提示维护人员采取必要的措施解决问题，大大提高了维护质量，成为动力维护一种必要而且有效的手段。1

简介一套完善的综合动力环境监控系统可以对分布的各个独立的动力设备和机房环境、机房安保监控对象进行遥测、遥信等采集，实时监视系统和设备、安保的运行状态，记录和处理相关数据，及时侦测故障，并作必要的遥控、遥调操作，适时通知人员处理；实现机房的少人、无人值守，以及电源、空调的集中监控维护管理，提高供电系统的可靠性和通信设备的安全性，为机房的管理自动化、运行智能化和决策科学化提供有力的技术支持。1

发展过程20世纪80年代末期，电信事业正处于蓬勃发展的起步阶段，我国开始从国外大规模引进各种先进的通信设备。而通信局（站）的动力设备种类繁杂，加之当时自动化程度很低，维护难度很大。作为通信系统的“心脏”，如何保证动力设备的正常运行、提高维护质量成为一个亟待解决的问题。2

1992年原邮电部设计院（现中讯邮电咨询设计院有限公司）和广州市电信局合作研究试验成功广州长途枢纽楼通信电源集中监控系统，随着通信局（站）维护体制向无人、少人值守的方向发展，很多省市也相继开展了动力集中监控系统的研究和实施。2

早期的动环监控系统建设主要为原中国电信以固话本地网为单位，一般一个地区建设一个三级网络结构（监控单元SU，区域监控中心SS，地区监控中心SC）。由于当时动环监控系统的建设处于起步阶段，监控厂家多，一个地区有时由多家监控厂商建设，无法实现互联互通；监控厂商技术水平差别很大，建设方又没有建设经验，许多地区建设的动环监控系统无法满足日常维护的需求。1

1996年开始，原邮电部电信总局出台了大量的监控技术规范，如《通信电源、机房空调集中监控管理系统技术要求》、《通信电源和空调集中监控系统技术要求（暂行规定）》等，并开始着手对部分厂商在网运行的动环监控系统进行评估测试，对淘汰部分技术水平低、系统不稳定的厂商，起到了积极的作用。2

在监控系统的开发过程中，早期的部分监控厂商直接采用其他国家和地区的成熟工控软件进行二次开发，底端采用通用的工控采集设备，在一定时期内快速占有了市场，但由于未掌握核心技术，这些系统在功能上无法满足更高的要求。随着国内动环监控厂商规模的扩大，自主研发的监控产品更加符合国内通信局（站）维护的需求，质量和性能也不断提高，具有较高的性价比，显示出了强大的竞争力，成为国内动环监控系统的主流厂家。1

从开始建设之初，到2008年已有十年左右的时间了。在这十年中，动环监控的建设目的和应用功能也随着通信规模逐渐增大，通信网络不断革新，发生了非常大的变化。 起初，各个监控厂家分别在各地市建设集中监控系统，并以实现局站无人值守为目的，完成的功能主要是局站内动力设备和环境的监视和控制，并遵循多监少控的原则，避免出现意外事故。2

随着动环监控系统技术的成熟，以及监控局站的增多，这种单一化的功能已远远无法满足动力设备维护的需要，已分化形成各种增值应用，如各种动力设备的管理、资源系统的管理、图像监控、智能门禁监控等。2

在管理方式上，也形成一点值班，多点维护的机制。这种机制要求各地市的监控信息集中到一起，形成集中的监控中心，在这个集中监控中心上完成对整个系统的监控及故障维护的派发。1

随着日趋成熟的市场应用及需求更新，动环监控系统要求实现以下基本功能：1

机房动力设备通过智能数据接口（RS232、RS485、RS422）或者增加采集传感设备接入动力环境监控系统，实现设备运行正常状态监测、异常状态预测、在线智能故障诊断等功能。1

动力设备及服务器、传输交换设备的工作环境，如温湿度、漏水、消防等环境参量监测、机房空调监测接入动力环境监控系统，实现数据实时监测、告警阀值设定、告警预测、告警时结合应急预案采取相应处理策略，确保工作环境处于健康状态，为设备可靠运行提供有力保障。1

机房作为重要的区域，机房的安防环境需接入动力环境监控系统，实现对机房门禁管理、入侵防盗报警管理、视频监控、IP对讲等功能，确保机房的安全防范，实现远程无人值守管理，节约人力资源。2

机房服务器、网络设备（交换机、路由器、交换机等）支持SNMP（简单网管协议），接入动力环境监控系统，实现对设备工作状态监控，设定告警阀值实现预警功能，及时掌握提供核心服务各设备健康指数。2

监控系统需支持灵活的组网方式，可根据现场提供的资源组建监控网络，支持现场数据总线（RS485、RS422、RS232等）、TCP/IP、E1、ADSL、GPRS、3G（EVDO、HSDA、WCDMA）等方式组网。3

对于分散的机房，需采用分布式应用、集中监控、统一管理的原则，实现机房无人值守。1

基本结构动环监控系统采用逐级汇接的基本结构，对于一个地区而言，一般由监控中心（SC—SupervisionCenter）、区域监控中心（SS—SupervisionStation）、监控单元（SU—SupervisionUnit）和监控模块（SM—SupervisionModule）构成。1

在系统结构图中，各部分定义如下。2

监控中心（SC）是为适应集中监控、集中维护和集中管理的要求而设置，动环监控系统的建设可以相对独立，也可以根据维护需求成为综合网管的一个组成部分。动环监控系统可以在各级监控中心通过D接口完成与其他网管信息的交互，或纳入综合网管系统。3

区域监控中心（SS）是为满足本地县、区级的管理要求而设置的，负责辖区内各监控单元的管理。对于固话网络，区域监控中心为一个县/区的概念，SS的建设逐步改为反牵终端的方式，其功能不断地弱化；而对于移动网络而言，由于其组网不同于固话本地网，在建设初期就弱化甚至取消了这一级。3

监控单元（SU）是监控系统的最小子系统，由若干监控模块和其他辅助设备组成，监控范围一般为一个独立的通信局（站）。3

监控模块（SM）指完成特定设备管理功能，并提供相应监控信息的设备。如具有通信接口的各类动力设备，其控制模块具有对于本设备的监控管理功能，同时可以进行对外信息的交互，就属于监控模块的范畴。2

在实际应用中，不同的运营商针对自身的特点，提出了不同的组网结构，并对各部分进行了重新定义。3

传输方式对于任何一种监控系统而言，获取监控数据是监控的最终目的，传输方式则是实现这一目标不可缺少的手段，监控系统的组网、监控系统的规模及监控系统的监控量（内容）与传输方式具有密切的关系。在监控系统中，不同的网络级别之间，可以采用不同的传输方式。2

（1）监控模块（SM）与监控单元（SU）之间的传输方式2

监控模块（SM）与监控单元（SU）都处于监控现场，距离较近，一般采用专用数据总线，物理接口与传输速率可以选择以下几种方式：2

a）V.11/RS422 1.2kbit/s～48kbit/s；3

b）V.10/RS423 1.2kbit/s～48kbit/s；3

c）RS485 1.2kbit/s～48kbit/s；2

d）V.24/V.28/RS232-C 1.2kbit/s～19.2kbit/s；2

e）G.703 64kbit/s同向口；2

f）RJ45 10BASE-T，10BASE-510Mbit/s。2

在以上几种物理接口中，RS232和RS485/422是应用最为普遍的。3

从地理位置而言，监控单元（SU）与各级监控中心不在同一个地方，根据监控单元（SU）所处通信局（站）规模的不同，可以为监控系统提供的传输资源差别很大。对于大型的通信局，监控单元（SU）到各级监控中心（SS或SC）传输资源十分丰富；对于基站、模块局等小型站点，传输资源相对有限；而对于光缆中继站，传输资源则相对匮乏。1

因此，应根据不同的情况，利用原有的传输资源，在传输系统稳定、可靠、满足带宽需求的基础上，搭建起科学、合理的网络结构。3

在实际的监控工程中，一些局站可以同时提供多种传输资源，需要我们根据工程的要求选择。经常使用的主要有IP网、2M或2M抽取时隙、单向环形（链形）及双向保护环组网、无线组网、光缆或微波传输设备上的辅助通道和光纤传输6中方式。2

机房特点网络机房、数据业务机房：服务器、交换设备多，对机房的环境要求较高；机房服务器等设备安全级别高，相应的安保级别也高；机房的动力设备种类多、数量也多、一般为有人值守或者半值守状态，维护难度大，维护人员数量少、但需综合能力强；机房内的服务器、网络设备多，要求预警级别高；如果万一出现故障影响范围较大、损失不菲。2

通信基站和模块局（接入网）机房：局站点多；传输资源有限；机房（基站）的动力设备种类少、数量少；机房（基站）设备投资少；电力网情况不很稳定；机房（基站）所处环境也比较恶劣，而且平时机房（基站）基本上都是无人值守。3

小区物业机房：机房设备主要为动力设备，如发电机、低压配电系统、小型UPS、消防及生活水箱水泵、等，种类少、数量不多；一般为半值守状态，维护难度不高，但具备综合专业技能维护人员数量少。2

数据中心（IDC）、通信母局机楼：机楼内的专业机房(油机房、低压配电房、UPS房、传输交换房、数据机房、核心数据机房等)数量多，核心数据服务器、交换设备多，对机房的综合环境要求高；机房的动力设备种类众多、数量众多、维护难度大，一般为有人值守，需维护人员综合技能高；机房内的设备价值高，综合安全防范要求级别最高；机房内的服务器、网络设备多，要求预警级别高； 如果出现故障影响范围广、损失严重。3

互联要求由于各地市分别由不同的监控厂家承建，因此也就形成了各个不同厂家系统互联的要求。1999年，中国移动集团公司根据这种互联的要求，组织制定了互联接口标准，称为B接口标准，并在2001年发布（GF006-2001）。这个标准已在动环系统互联中得到了广泛的应用，已成为了事实上的标准。2

2003年，信息产业部重新修订了这个互联接口规范，称为C接口标准，并在2005年发布（标准号YD/T 1363.2-2005）。这个标准由于制定得比较晚，截止2010年尚没有得到广泛的实施。由于在制定标准时受很多因素的制约，造成标准在某些功能方面还无法满足现有维护体制的需要，特别是历史数据的查询，及一些特殊应用无法实现互联，如图像监控和门禁监控等方面都有待进一步完善。3

本文中的互联接口按照信息产业部对互联接口的定义方式，定义为C接口。SS为监控站，如地市局站等，SC为集中监控中心，为各SS的收敛点，如省局站等。在系统架构上、设备配置和功能要求上遵循YD/T 1363-2005标准。3

制约因素根据与多个厂家互联的经验，受C接口制约主要包括以下几个方面。1

数据ID（局站数）的限制截止2010年，每个SC，仅能监控31个SS，每个SS仅能监控1022个局站，而每个地市中心监控的局站数目，已远远超过这个限制。1

历史记录获取的限制随着一点值班，多点维护体制的建立，要求管理的集中化，因此对历史记录的查询、统计、分析成了动环监控系统必备的要素。由于局站数目的庞大，仅靠C接口定义获取历史记录的协议规范已无法获取所有的历史记录。3

智能门禁集中监控限制在互联规范中，仅对门禁的设备类型进行了定义，由于智能门禁在管理上的特殊性，无法象其它的动力系统一样进行管理，它除了需要管理门禁控制器外，还需要对出入门禁的人员进行监控和管理，而在这方面，C接口是一个缺失。1

图像集中监控限制虽然在标准定义中，SC功能上包括图像监控的要求，但在C接口协议规范制定中并没有体现对图像监控的互联定义。1

其它的限制在其它方面，如告警的获取、局站状态上送、超长机制、告警特定性判断、监控对象变更（增、删、改）、自动上送处理、浮点精度定义、自定义设备的处理、设备型号的分类、采用字符传输时因定长限制导致传输不完整、特殊监控量的定义、多态遥信量的定义等都有值得探讨和完善的地方，同时还要规范一些细节性的应用。2

发展方向底端监控单元的智能化随着技术的发展，底端监控单元处理器集成化和性能快速提高，使底端进行监控数据的分析和处理、完善监控系统的控制功能成为可能；同时，随着通信业务的发展，站点数目及网络规模也日趋庞大，监控系统的数据量及其处理能力也在接受着日趋严峻的挑战。2

面对此种发展趋势，传统的轮巡方式与监控中心集中处理机制必然导致传输网络与监控中心服务器的巨大压力，容易造成网络风暴、中心瓶颈及单点故障等问题。2通过底端监控单元的智能化，可有效地解决这些问题。2

底端监控单元智能化指在底端数据采集器上通过安装嵌入式操作系统，运行应用程序，实现对底端数据的处理与管理，可通过智能地判断数据变化情况，仅将有采集意义的数据进行主动上传，极大的减轻了网络负荷，提高了监控中心的接入与处理能力；同时，底端智能化平台可以通过监控中心的配置，在底端实现多种业务定制功能，更加符合动力设备维护的需求。2

组网全IP化动环监控系统的组网根据传输组网方式可以采取灵活的网络结构，在通信局（站）内一般采取RS485/422总线组网，从SU向上大多采用TCP/IP组网。2

从监控的发展趋势看，TCP/IP网络已经在许多行业得到广泛的应用，也将是动环监控系统的一个发展方向。部分厂商的产品在SM就配置了网络接口，整个监控系统可以全网采用TCP/IP组网，监控中心可以直接对SM进行访问获取数据，在监控中心配置通信服务单元实现SM监控数据的预处理，从而弱化了现场SU的概念，对于任一监控模块的割接、新增监控模块入网等都可以方便地完成，对于图像监控也可以与数据一起传输，组网十分灵活。3

监控对象更全面、功能更完善动环监控系统的监控对象一般是动力设备及环境量，监控的目的也是完成三遥量的监控。随着维护需求的不断发展，对监控系统提出了更高更全面的要求。1

首先，对监控对象的要求也更加全面，监控对象不仅要包括常规的动力设备和环境量，在一些特定的通信局站，如通信基站，针对盗窃情况日益严重的问题，一些监控厂商还增加了空调室外机防盗、进出门身份识别、电池电缆防盗等，现场安装警铃、警灯等警示设备，实现与公安部门的联动，设计出一套完整的防盗告警系统。1

在增加监控对象的同时，监控系统的功能也在不断的完善。除了完成三遥量的监控，部分监控系统还增加了新的功能，如在通信机房，监控系统在对于整个机房温度监控的基础上，对机房内的空调进行统一的控制，在满足机房制冷需求的同时，节约了电能。2

监控系统的开放性包括底端采集设备的互联和监控系统各级间的互联（分别为A、B、C、D接口）。除了B接口，相关的标准规范已经对于其他各级接口进行了详细的规定，但在实际应用过程中对于这些接口的执行力度却远远不够。在不同厂家系统间互联时往往需要额外进行互联软件的开发，更重要的是，一旦一家公司不再进行该监控系统的建设，其底端采集设备将面临无法维护、更换的尴尬局面，最终造成整个监控系统的瘫痪。另一个方面，一家公司承建某地区监控系统后，由于监控系统无法互联的问题，以后各期扩容也只能由该公司建设，在技术和价格上都无法引入有效的竞争。2因此，在新的监控工程中应严格要求厂家按照相关规范执行，严格测试手段，对于今后监控系统的建设大有裨益。1

本词条内容贡献者为:

尚轶伦 - 副教授 - 同济大学数学科学学院