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基站能耗管理系统设计实现

2019/09/06 阅读:

【关键词】能耗管理系统;监测;分析;节能减排

当前的通信基站,能耗管理工作仍是难点。更精准地监测设备用电,及时发现设备异常用电,协调基站内通信设备和基站供电设备、环境设备的部署以平衡整个基站的能耗,达到基站能耗优化,均是本系统需要研究解决的要点。基站能耗管理系统,在实时采集存储各电表实际监控负载的数据的基础上,通过海量数据的统计分析,提供地区、基站、设备、时间区间等不同维度组合的能耗数据横比、同比、环比和数据统计,以图表的形式清晰展示数据概览。通过基础数据分析计算基站标杆电量,对同类基站中的超标基站进行标记提醒。通过不同基站的标杆选取和对比中,实现基站能耗部署优化方案,最终生成对基站节能减排优化的指导,为能耗的精细化管理建设提供参考依据。

1基站能耗管理系统的设计

1.1系统功能需求

1.1.1能耗监测要求实时监测各设备的电压、电流、有功电量等基础参数,按周期或者分辨率方式存储这些基础数据。数据上报及时,历史数据可查。要求有异常和故障数据的告警管理,对某一用电数据异常,超过最大最小值,开关量状态异常时,进行声、光提示和派单。可自定义设置告警条件和告警等级提醒。

1.1.2能耗统计要求对基础的能耗数据进行统计,统计不同地区、基站、设备按时间区间和类型划分规则下的数据统计和对比,包括横比、同比、环比等。统计不同类型基站的用电构成等。要求有抄表数据的对比分析,基站实际电费的计算,以及对油机发电的燃油费进行估算等功能。

1.1.3能耗分析能够提供系统的标杆站选择依据,综合基站的环境、设备类型分布等不同维度,构建标杆站精准选择体系。能够根据一定指标,比如PUE值比对同类型的非标杆站与标杆站的能耗,分析其合理性,若存在不合理用电,进一步分析存在偷电、漏电、长明灯的可能。能够对不同节能方案效果进行评估,优化节能措施。能够为今后建设基站和设备,提供能耗预估分析。

1.1.4外部数据导入能够将已有的抄表数据直接录入或导入,当电表中断采集时能够导入底端电表存储的数据,能够接入第三方的采集数据。

1.2系统总体架构设计根据

当前行业需求,结合实际的基站用电情况,将本能耗管理系统的结构设计为设备层、数据层、服务层、应用层。设备层:传统电表需要人工抄表,基站偏僻、距离远、设备故障难以发现,本系统的底层设备采用智能电表,结合智能采集模块和通讯网络来达到远距离的数据采集和传输,一般通过以太网、2M、WCDMA等传输。数据层:数据通过采集和传输,存储在数据库中。数据库结构表,一方面存储基础数据,即从底端智能电表采集上来的通道原始数据;另一方面存储分析统计数据,针对不同业务需求,对数据进行预处理,使用户在检索时,大大提高检索效率。服务层:指实现系统功能所提供的支撑服务,包括数据中心、调度中心、API服务器、前置机、应用调度以及设备调度。数据中心与数据库进行连接,是整个平台的数据库出入口,平台内部各模块间采用SOCKET通讯。调度中心是唯一的,确保整个平台的数据一致(调度中心会定期与各节点服务器进行运行数据核对,比如各节点的负载情况等)。API服务器、前置机等服务模块,采用了分布式多节点设计,在运行过程中,某一节点的瘫痪或者停止服务都不会对整套平台造成影响,方便系统日常维护及升级等工作。应用层:是交付用户使用的可视化的界面系统,采用B/S结构,用户可通过主流的浏览器访问系统,功能主要包括了数据配置、系统配置、实时监控、报表查询以及第三方的数据来源,下文将详细介绍。

1.3系统功能模块设计

根据需求设计不同的功能模块,每个模块相互独立,面向不同的用户,通过用户角色、权限来对菜单和操作功能进行控制。功能结构图如图1所示。

1.4数据库设计

本系统根据不同的数据存储特点,分别使用关系数据库SQLServer、MySQL和时序数据库influxDB。通过PowerDesigner进行数据建模。

2能耗管理系统的实现

2.1系统功能模块的实现

2.1.1实时监控在电子地图上根据基站的经纬度标识所在地图中的位置,方便用户查看和定位,并提供上站路线记录方便下次上线导航。可根据区域层级查询设备负载截至当前时刻的使用电量,负载相关联的通道,给出实时及历史数据的查询,并给出数据趋势图。对有告警的基站、故障基站给出声、光警示。告警管理界面中可查看、派单或处理告警。

2.1.2报表查询此功能是该系统面向用户的重点功能,可实现实时采集数据的可视化呈现,针对不同地区、基站、设备、时间区间等不同维度组合的能耗数据的统计分析和趋势判断、告警监控、节能效果的评估等,以图表和数据的形式呈现。其中分两种呈现模式。(1)大屏模式,预先设置用户最需关注的数据,使用grafana工具设计大屏样式,登录即时加载所有的图表,适用于大屏的投屏展示。(2)数据查询模式,即报表模式,预先设置报表查询脚本,用户通过自定义查询条件设置后,查询输出结果。报表又分为基础报表和分析报表两大类。基础报表包括实时历史通道数据查询、基站电量统计、基站电量横同环比、基站设备电量统计、基站设备电量明细、基站抄表查询、日志查询等。分析报表包括一些全地区统计报表、标杆站对比及基站节能优化相关报表。如全地区考核数据统计报表、地区考核数据统计报表、基站用电量汇总分析表、异常站点明细报表、基站设备用电比率分布统计报表,包括是否安装节能设备基站的能耗统计、节能设备运行时间的统计、节能优化前后经济效益对比、不同节能设备的节能效益对比等。通过计算通信设备在整个基站总能耗的占比,评估基站设备建设部署的合理性,超标基站对比标杆站的数据,进行优化整改。通过系统的对比分析,可判断PUE过高的基本原因包括开关电源效率低、空调制冷效率低、空调温度设置不合理、空调开启过多、偷电漏电、节能设备设置不合理、节能设备效率低等。

2.1.3数据配置数据配置包括区域和基站、设备管理、部门管理、用户管理、标杆站、局站分类分段、历史数据导入功能等的配置。其中需要着重介绍的是后三个。标杆站:为评比基站的运行情况,选出其中一部分运行稳定、合理、节能效益显著的基站作为其他基站的参照,称为标杆站。分类分段:为了能够更好地比较基站运行的效益,将之分类(如房型结构、基站面积、空调个数、空调容量),在每类中以标杆站为参照进行比较。这种分类的方式称为分段。历史数据导入:主要是导入底端电表中存储的历史数据,作为系统或网络故障时的数据补充。并以数据来源标记区分。

2.1.4系统配置系统配置包括权限管理、角色管理、数据库管理、机构管理。

2.1.5抄表管理抄表管理主要用于电力或代维的抄表数据录入,若已有抄表数据,可直接匹配字段对这些抄表数据进行导入,方便后续的抄表数据和采集数据的对比分析,以及对代维抄表工作的考核。

2.1.6C接口当底端数据已由地市监控,更高一级需同时查看数据,或底端数据已由第三方监控,则需通过C接口标准协议获取通道数据,此时需要对双方系统的配置数据进行匹配。存储入库时,以数据来源标记区分。以上各功能模块协作,从数据的配置、底端信息的采集,到这些数据的预处理,到最终的数据呈现及报表查询,形成了一套完整的基站能耗管理系统。

3结语

基站能耗管理系统通过对基站能耗数据的采集、统计、分析,既实时监测了基站的底端负载的运行情况,提供了基站量化管理与考核指标,又深入剖析基站房型结构、空调配置、基站面积、节能设备选取等与基站电费成本之间的关系,为今后基站工程建设和基站部署提供参考依据。

参考文献

[1]张雪莱.基站能耗典型场景划分及标杆制定[D].北京:北京邮电大学,2015.

[2]郭翠云.基于WEB的电力工程造价信息数据库系统的设计与实现[D].山东:中国海洋大学,2010.

作者:陈蓓蓓 单位:浙江创力电子股份有限公司

基站能耗管理系统设计实现

2019/09/06 阅读:

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