文/陳蓓蓓

當前的通信基站，能耗管理工作仍是難點。更精準地監(jiān)測設備用電，及時發(fā)現(xiàn)設備異常用電，協(xié)調(diào)基站內(nèi)通信設備和基站供電設備、環(huán)境設備的部署以平衡整個基站的能耗，達到基站能耗優(yōu)化，均是本系統(tǒng)需要研究解決的要點。

基站能耗管理系統(tǒng)，在實時采集存儲各電表實際監(jiān)控負載的數(shù)據(jù)的基礎上，通過海量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，提供地區(qū)、基站、設備、時間區(qū)間等不同維度組合的能耗數(shù)據(jù)橫比、同比、環(huán)比和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，以圖表的形式清晰展示數(shù)據(jù)概覽。通過基礎數(shù)據(jù)分析計算基站標桿電量，對同類基站中的超標基站進行標記提醒。通過不同基站的標桿選取和對比中，實現(xiàn)基站能耗部署優(yōu)化方案，最終生成對基站節(jié)能減排優(yōu)化的指導，為能耗的精細化管理建設提供參考依據(jù)。

1 基站能耗管理系統(tǒng)的設計

1.1 系統(tǒng)功能需求

1.1.1 能耗監(jiān)測

要求實時監(jiān)測各設備的電壓、電流、有功電量等基礎參數(shù)，按周期或者分辨率方式存儲這些基礎數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)上報及時，歷史數(shù)據(jù)可查。

要求有異常和故障數(shù)據(jù)的告警管理，對某一用電數(shù)據(jù)異常，超過最大最小值，開關量狀態(tài)異常時，進行聲、光提示和派單?？勺远x設置告警條件和告警等級提醒。

1.1.2 能耗統(tǒng)計

要求對基礎的能耗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，統(tǒng)計不同地區(qū)、基站、設備按時間區(qū)間和類型劃分規(guī)則下的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和對比，包括橫比、同比、環(huán)比等。統(tǒng)計不同類型基站的用電構成等。

要求有抄表數(shù)據(jù)的對比分析，基站實際電費的計算，以及對油機發(fā)電的燃油費進行估算等功能。

1.1.3 能耗分析

能夠提供系統(tǒng)的標桿站選擇依據(jù)，綜合基站的環(huán)境、設備類型分布等不同維度，構建標桿站精準選擇體系。

能夠根據(jù)一定指標，比如PUE值比對同類型的非標桿站與標桿站的能耗，分析其合理性，若存在不合理用電，進一步分析存在偷電、漏電、長明燈的可能。

能夠對不同節(jié)能方案效果進行評估,優(yōu)化節(jié)能措施。

能夠為今后建設基站和設備，提供能耗預估分析。

1.1.4 外部數(shù)據(jù)導入

能夠將已有的抄表數(shù)據(jù)直接錄入或導入，當電表中斷采集時能夠導入底端電表存儲的數(shù)據(jù)，能夠接入第三方的采集數(shù)據(jù)。

1.2 系統(tǒng)總體架構設計

圖1：功能結構圖

根據(jù)當前行業(yè)需求，結合實際的基站用電情況，將本能耗管理系統(tǒng)的結構設計為設備層、數(shù)據(jù)層、服務層、應用層。

設備層：傳統(tǒng)電表需要人工抄表，基站偏僻、距離遠、設備故障難以發(fā)現(xiàn)，本系統(tǒng)的底層設備采用智能電表，結合智能采集模塊和通訊網(wǎng)絡來達到遠距離的數(shù)據(jù)采集和傳輸，一般通過以太網(wǎng)、2M、WCDMA等傳輸。

數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)通過采集和傳輸，存儲在數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)庫結構表，一方面存儲基礎數(shù)據(jù)，即從底端智能電表采集上來的通道原始數(shù)據(jù)；另一方面存儲分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)，針對不同業(yè)務需求，對數(shù)據(jù)進行預處理，使用戶在檢索時，大大提高檢索效率。

服務層：指實現(xiàn)系統(tǒng)功能所提供的支撐服務，包括數(shù)據(jù)中心、調(diào)度中心、API服務器、前置機、應用調(diào)度以及設備調(diào)度。數(shù)據(jù)中心與數(shù)據(jù)庫進行連接，是整個平臺的數(shù)據(jù)庫出入口，平臺內(nèi)部各模塊間采用SOCKET通訊。調(diào)度中心是唯一的，確保整個平臺的數(shù)據(jù)一致（調(diào)度中心會定期與各節(jié)點服務器進行運行數(shù)據(jù)核對，比如各節(jié)點的負載情況等）。API服務器、前置機等服務模塊，采用了分布式多節(jié)點設計，在運行過程中，某一節(jié)點的癱瘓或者停止服務都不會對整套平臺造成影響，方便系統(tǒng)日常維護及升級等工作。

應用層：是交付用戶使用的可視化的界面系統(tǒng)，采用B/S結構，用戶可通過主流的瀏覽器訪問系統(tǒng)，功能主要包括了數(shù)據(jù)配置、系統(tǒng)配置、實時監(jiān)控、報表查詢以及第三方的數(shù)據(jù)來源，下文將詳細介紹。

1.3 系統(tǒng)功能模塊設計

根據(jù)需求設計不同的功能模塊，每個模塊相互獨立，面向不同的用戶，通過用戶角色、權限來對菜單和操作功能進行控制。功能結構圖如圖1所示。

1.4 數(shù)據(jù)庫設計

本系統(tǒng)根據(jù)不同的數(shù)據(jù)存儲特點，分別使用關系數(shù)據(jù)庫SQL Server、MySQL和時序數(shù)據(jù)庫influxDB。通過PowerDesigner進行數(shù)據(jù)建模。

2 能耗管理系統(tǒng)的實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)功能模塊的實現(xiàn)

2.1.1 實時監(jiān)控

在電子地圖上根據(jù)基站的經(jīng)緯度標識所在地圖中的位置，方便用戶查看和定位，并提供上站路線記錄方便下次上線導航。可根據(jù)區(qū)域層級查詢設備負載截至當前時刻的使用電量，負載相關聯(lián)的通道，給出實時及歷史數(shù)據(jù)的查詢，并給出數(shù)據(jù)趨勢圖。對有告警的基站、故障基站給出聲、光警示。告警管理界面中可查看、派單或處理告警。

2.1.2 報表查詢

此功能是該系統(tǒng)面向用戶的重點功能，可實現(xiàn)實時采集數(shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn)，針對不同地區(qū)、基站、設備、時間區(qū)間等不同維度組合的能耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析和趨勢判斷、告警監(jiān)控、節(jié)能效果的評估等，以圖表和數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)。

其中分兩種呈現(xiàn)模式。

（1）大屏模式，預先設置用戶最需關注的數(shù)據(jù)，使用grafana工具設計大屏樣式，登錄即時加載所有的圖表，適用于大屏的投屏展示。

（2）數(shù)據(jù)查詢模式，即報表模式，預先設置報表查詢腳本，用戶通過自定義查詢條件設置后，查詢輸出結果。

報表又分為基礎報表和分析報表兩大類?；A報表包括實時歷史通道數(shù)據(jù)查詢、基站電量統(tǒng)計、基站電量橫同環(huán)比、基站設備電量統(tǒng)計、基站設備電量明細、基站抄表查詢、日志查詢等。

分析報表包括一些全地區(qū)統(tǒng)計報表、標桿站對比及基站節(jié)能優(yōu)化相關報表。如全地區(qū)考核數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表、地區(qū)考核數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表、基站用電量匯總分析表、異常站點明細報表、基站設備用電比率分布統(tǒng)計報表，包括是否安裝節(jié)能設備基站的能耗統(tǒng)計、節(jié)能設備運行時間的統(tǒng)計、節(jié)能優(yōu)化前后經(jīng)濟效益對比、不同節(jié)能設備的節(jié)能效益對比等。

通過計算通信設備在整個基站總能耗的占比，評估基站設備建設部署的合理性，超標基站對比標桿站的數(shù)據(jù)，進行優(yōu)化整改。通過系統(tǒng)的對比分析，可判斷PUE過高的基本原因包括開關電源效率低、空調(diào)制冷效率低、空調(diào)溫度設置不合理、空調(diào)開啟過多、偷電漏電、節(jié)能設備設置不合理、節(jié)能設備效率低等。

2.1.3 數(shù)據(jù)配置

數(shù)據(jù)配置包括區(qū)域和基站、設備管理、部門管理、用戶管理、標桿站、局站分類分段、歷史數(shù)據(jù)導入功能等的配置。其中需要著重介紹的是后三個。

標桿站：為評比基站的運行情況，選出其中一部分運行穩(wěn)定、合理、節(jié)能效益顯著的基站作為其他基站的參照，稱為標桿站。

分類分段：為了能夠更好地比較基站運行的效益，將之分類（如房型結構、基站面積、空調(diào)個數(shù)、空調(diào)容量），在每類中以標桿站為參照進行比較。這種分類的方式稱為分段。

歷史數(shù)據(jù)導入：主要是導入底端電表中存儲的歷史數(shù)據(jù)，作為系統(tǒng)或網(wǎng)絡故障時的數(shù)據(jù)補充。并以數(shù)據(jù)來源標記區(qū)分。

2.1.4 系統(tǒng)配置

系統(tǒng)配置包括權限管理、角色管理、數(shù)據(jù)庫管理、機構管理。

2.1.5 抄表管理

抄表管理主要用于電力或代維的抄表數(shù)據(jù)錄入，若已有抄表數(shù)據(jù)，可直接匹配字段對這些抄表數(shù)據(jù)進行導入，方便后續(xù)的抄表數(shù)據(jù)和采集數(shù)據(jù)的對比分析，以及對代維抄表工作的考核。

2.1.6 C接口

當?shù)锥藬?shù)據(jù)已由地市監(jiān)控，更高一級需同時查看數(shù)據(jù)，或底端數(shù)據(jù)已由第三方監(jiān)控，則需通過C接口標準協(xié)議獲取通道數(shù)據(jù)，此時需要對雙方系統(tǒng)的配置數(shù)據(jù)進行匹配。存儲入庫時，以數(shù)據(jù)來源標記區(qū)分。

以上各功能模塊協(xié)作，從數(shù)據(jù)的配置、底端信息的采集，到這些數(shù)據(jù)的預處理，到最終的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)及報表查詢，形成了一套完整的基站能耗管理系統(tǒng)。

3 結語

基站能耗管理系統(tǒng)通過對基站能耗數(shù)據(jù)的采集、統(tǒng)計、分析，既實時監(jiān)測了基站的底端負載的運行情況，提供了基站量化管理與考核指標，又深入剖析基站房型結構、空調(diào)配置、基站面積、節(jié)能設備選取等與基站電費成本之間的關系，為今后基站工程建設和基站部署提供參考依據(jù)。