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中图分类号:TU761.6 文献标识码:A 文章编号:1674-3520(2014)-07-00-01
前言:由于设计、施工、后期工程检验工作不到位,很多建筑失去了“智能优势”,通信网络形同虚设,根本无法实现信息的高速传导,综合布线交错交叉问题严重,不但不具备连接功能,还会干扰日常办公。建设标准的一再“减压”,给智能建筑通信网络造成了严重的打击。基于此,本文将结合智能建筑的功能设定,深度解析其通信网络在综合布线上的关键设计问题。
一、智能建筑
(一)理论概述
智能建筑是指建筑物的结构、系统、服务和管理体系在统一的信息平台下掌控、运作,这种运作模式不仅能为居民用户提供一个信息便捷、功能稳定的工作生活环境,还能增强建筑技术的社会价值。2006年,智能建筑已被列入国家重点发展项目,其系统功能设计理念已被广泛推崇。
(二)通信网络系统
通信网络系统由间子系统、垂直子系统、水平子系统、管理子系统、工作区子系统六个部分构成,作为控制整体建筑工程的集控中心,该系统必须连接建筑工程所有运行系统。作为信息交流的主要平台,系统拥有非常强的翻译能力,能够将不同类型的传导数据(图像、图片、语音、视频、符号)等信息翻译成可用信息。
同时,系统会采用标准型号的集成光缆、管理设备,只有这样,才能统一规划,设定信号连接点,依照功能模块的现实需要,制定同轴电缆、双绞线或光缆介质系统构成要素的设计方案。
二、通信网络的布线细则
通信网络的布线要求非常高,首先,网路结构要完整,信息接入点应交错纵横,功能系统不能交互影响;其次,系统中所有电信设备、计算机都在一个网络环境下开放使用,不能设置过多的访问权限,以避免因信息交流障碍,而发生“滞后管理”现象;最后,系统各功能模块应联合组建设备元件,满足通信网络日常维修和养护需要。
(一)综合布线系统的结构组成
1、工作区:智能建筑的通信网络有若干各工作区,每个工作区与通信系统相连,终端连接设备是信号连接点,用电线电缆、网络跳线和适配器组成。子系统信息集成度要低于通信系统,所以在信号传输时,工作区的信号常被转换成压缩文件进行传输。
2、水平主干子系统:该系统与负责为各楼层用户、配置间提供通信信号,与通信主线相连,同样以终端设备为传输载体。同时,水平主干线需采用非屏蔽、屏蔽双绞线连接各电信设备,也可以选择光缆。
3、干线子系统:该系统是垂直布线的,因为是智能建筑的主要通信干道,所以干线子系统使用的通信电线必须耐磨、柔韧度强、延展性好,能够连接所有工作区的子系统。因此,铜揽或多芯光缆是干线子系统最佳选择,它不仅能够连接各中电信设备和终端设备的端口,还能将配线间的设备分层、分级的组织起来,形成单独的线路网络。
4、设备间:设备间的布线结构复杂,因为是整座建筑通信网络的管理中枢,所以该区间的布线系统必须区分好功能模块,依靠信号的强弱、信息的繁简程度,捋顺电缆,并将每个子系统接线,汇集到集控设备上。
5、管理区:管理区的通信系统由水平、垂直两部分线路组成,因为要连接服务设备、互联设备、服务设备,所以,该区间的布线、配线必须要精心设计。首先,分析各子系统的管理设备数量、电信设备数量,根据它们的结构布局,设定布设线路;其次,依靠线路的交互能力,将通信系统分为若干模块,并对每个模块的配线体系进行针对设计;最后,使用配线架、跳线板,将电路变成一个集控中心,使其在满足配置要求和连接原则的情况下,完成通信任务。
6、建筑群干线子系统:智能建筑的通信网络应向外延伸,与其他建筑形成信号交互网,除无线信号传导之外,为建筑之间信号传输的稳定性,建筑还需引申出多条连接电线电缆,与周边建筑的通信终端设备相连接,形成线路网络。
(一)经济效益分析
1、投资特性
布线初期,设计者应根据通信网络的投资计划,制定完整的布线方案,并结合布线标准、功能要求等内容,初步估计电线电缆、服务设备、端口等构成元件的使用量。同时,要最大限度降低重复、反复线路的使用率,做到布线简化、功能完整、设计合理。
2、综合布线性能价格比
综合布线可以使通信网络的应用效果更强,拥有更多信号处理、连接、传导功能,因为要满足不同用户的信息需求,以布线设置为依托的通信网络,在功能设计上必须拥有非常好的能动特征。只有这样,通信网络才能根据用户工作需求变化、设备布置变化,合理安排配线、服务终端、通信设备等装置。由此可见,光纤和UTP混合综合布线方式,可解决诸如多媒体的传输和用户对宽带的需求。传统布线和综合布线的性能价格比的曲线。
三、结论
通过上文对智能建筑通信网络布线细则进行系统分析可知,无论是信号搜集、分析,还是信息处理,建筑的内核功能必须依靠通信网络来实现工程价值,因此,要想使建筑与通信系统有机的融合在一起,必须合理分配网络设备、主机、终端、PC等电信设备的运作功能,创建灵活的拓扑结构和足够的系统延展空间。
参考文献:
[1]向峥嵘,张振友.周志钊.基于建筑产业发展特征和发展规律分析智能建筑通信网络的综合布线[J].现代电信科技,1995,13(05):112-115.
[2]王维新.智能建筑通信网络技术分析[J].西安文理学院学报(自然科学版),2005,16(03):193-196
[3]牟连佳,杨丽萍,孙凯,朱姝.通信网络在智能建筑中的应用研究[J].微计算机信息,2004,27(12):118-119
【关键词】电力系统;智能电网;通信电源;信息管理
【中图分类号】 E965【文献标识码】B【文章编号】1672-5158(2013)07-0296-02
智能电网(smart power grids),就是电网的智能化,也被称为“电网2.0”,它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标,其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。
一、通信电源
通信电源是整个通信网络的关键基础设施,但是通信电源在整个通信行业中占的比例并不大。电信运营商在电源产品上的采购主要是每年的设备维护和系统设,其中电源设备的维护通常占采购量的比重更高。电信运营商每年用于电源系统的建设上的费用相对较少,除非电信系统需要大规模的升级或者扩建,运营商才会增加电源设备的采购量。电力通信电源是智能电网的通信系统的关键设备,通信电源系统的质量好坏关系到通信网的安全和质量,如果电源出现故障,对电网的安全和运行带来了极大的危害,还能产生严重的后果。所以,在只能电网通信电源的管理和维护应该被重视。在智能电网中,采用先进的、集中、自动化的管理的方式进行。采用先进、可靠性高的电源电池和稳定的供电方式对构建强大的通信供电系统尤为重要。通信电源供电系统中,一般采用DC-DC转换器对通信设备供电。蓄电池可采用免维护电池,寿命长且密封性较好。建议采用双蓄双充模式,可适当加大直流蓄电池组的容量,采用两组DC-DC转换器为通信设备供电,可以保证通信设备供电可靠性。在保证通信设备安全可靠供电的同时,不仅降低了设备投资,实现了资源共享,还可降低工作人员的维护量。
二、数字变电站通信需求及满足
数字化变电站的基本概念为变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化,基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等。伴随着网络通信技术的发展,数字化变电站乃至数字化电网的逐步建立,为构建智能电网的建设提供了技术基础。初步统计,国家电网公司系统已有70多座数字化变电站投入运行,在数字化变电站研究和应用领域取得的成果,使在变电站一次设备、变电站通信网络等方面具备了建设智能电网的条件,对智能电网的发展将起到重大推动作用。推广数字化变电站,促进电网的智能发展,需要考虑现有通信网络改造和构建新兴通信网络,以满足变电站的数字化建设。
2.1 通信开放、标准化
数字化变电站的主要一次设备和二次设备都应为智能设备,这是变电站实现数字化的基础。智能设备需具备可与其他设备交互参数、状态和控制命令等信息的通信接口。构建开放的通信架构,形成一个“即插即用”的环境,使电网元件之间能够进行网络化的通信。统一技术标准,数字化变电站可以对传感器、智能电子设备(IEDs)还有应用系统实现无缝通信,就是信息在设备和系统这两个之间得到完全的理解,这样才能实现设备和设备时间、设备和系统之间、系统和系统之间的相互操作的功能。实现这个功能,必须依靠电力公司、设备知道企业和标准制定机构之间的相互沟通和各做,才能实现。
2.2 通信网络化
数字化变电站内设备之间的连接全部采用高速的网络通信设备,通过网络真正实现资源共享?并要求通信具备实时性、安全性。目前的通信需求主要是系统物理量的传递,主要足四遥:遥测,遥信,遥控,遥调。测量数据、遥控命令等都要求实时传送,一旦出现故障,则需要传送大量的数据,要求信息能在站内通信网络上快速传递。通信的安全问题也是至关重要的,可采取只读访问以及密码和防火墙等策略。
2.3 信息集成化
高速通信系统使得各种不同的智能电子设备(IEDs)、智能表计、控制中心、电力电子控制器、保护系统以及用户进行网络化的通信,同时,这中间产生的数据和信息都集中采集、统一传送,实现电网信息的高度集成和共享,采用统一的平台和模型,实现标准化、规范化和精细化管理。
三、信息管理
3.1 数据采集
在实时数据采集上,智能电网大大扩展了监视控制与数据采集系统(SCADA)的数据采集范围和数量,提高了电网的“可视化”。智能电网的实时数据主要包括三类:电网运行数据、设备状态数据和客户计量数据。电网企业应该加强对设备状态监测数据和更加详细的客户计量数据的采集,为企业提供更多有价值的信息和更有力的决策支持。设备状态数据的采集有利于推进电力行业设备状态检修的发展。电网企业目前在开展状态检修和状态评估的初期工作,设备状态数据的获取是状态检修和状态评估的重要基础。同时,电网企业应该根据不断更新与变化的设备情况,花大力气制定和更新设备状态评估的标准。
3.2 数据传输
智能电网需要采集大量的设备状态数据和客户计量数据。这两类数据的特点是:数据量大,采集点多且分散,对实时性要求比电网实时运行数据低,数据需要被多个系统和业务部门使用。在智能电网中,对这部分数据的采集是采用基于开放标准的数字通信网,即基于IP的实时数据传输方式。它是基于开放标准(TCP/IP)的数据网络通信,提供协议转换器,可以兼容现有设备,多通道共用,提高通道利用率,多通道容量可以被其他数据通利用,更适合对大量的设备状态数据和计量数据的采集。采用基于IP的实时数据传输,各后台系统通过订阅方式直接获取所需数据,减少了数据通道压力,避免在实时系统和管理系统之间开发多个数据接口,有利于实现实时数据的共享。
3.3 信息集成
针对电力企业已经存在的信息“孤岛”和“烟囱”问题,智能电网尤其强调建立企业信息总线(ESB),实现企业级信息集成。智能电网中,需要集成的信息包括自动化系统的实时数据、电网公司内部管理应用系统产生的管理数据、外部应用系统数据。为了实现企业级的信息集成,需要建立企业信息集成总线,实现应用系统之间的数据流动,各应用系统的数据集成到统一的分析数据仓库。企业信息集成总线中信息交换以及数据中心数据模型参照/遵循CIM标准。
3.4 分析信息
信息分析是智能电网的核心内容,是电网智能化的根本体现,有利于支持电网企业的业务改进与创新。数据分析的水平很大程度上取决于信息集成程度。根据智能电网信息集成程度,将分析优化分为四个层次:实时事件、闭值、通知、屏幕显示、邮件、传呼;指标计算、趋势分析;数据分析、事件的实时或事后诊断处理、数据挖掘;高级优化、业务建模和规划、决策支持。针对电网企业不同的业务主题,建立完整的分析结构层次,指导对数据的深度利用;电网企业内部不同层次的人员,可以从这个完整的分析结构中订阅自己需要的分析功能;这样一个分析结构层次中,实际上包含了电网企业的重要运营和管理指标体系,能够清楚地表征电网企业的整体运营状况。
3.5 信息显示
通过门户系统,能够从多个数据源获取数据,将经过分析优化处理后的信息,以用户定制的门户和仪表盘方式呈现给用户。门户系统为用户提供一站式信息访问,不同层次的用户获得自己关注的信息,用户能够配置需要显示的信息和表现方式,还能够实现对分析结果的企业级分发。
3.6 信息的安全管理
电力系统存在大量的数据信息,包括发电商,电力企业,电网,用户的资料信息。智能电网中,必须明确各个主题的权限和保护程度,确保各个利益主体的切身利益。信息传输过程必须能抵御外部干扰和恶意的窃取,加强主动实时防护和信息的安全存储、网络病毒防范、恶意攻击防范、网络信任体系与新的密码等技术。
参考文献
关键词:智能楼宇;通信网络与综合布线;设计
中图分类号:G423.7 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2013) 24-0000-01
随着时代与科技的发展,建筑楼宇的功能不再仅仅局限于居住,给人类遮风挡雨,更多的功能已经融入到建筑使用要求内,因此智能楼宇专业应行业和社会要求而产生。而要让楼宇智能化,必不可少的一个组成部分就是通信网络,如何构建通信网络,如何进行综合布线,将直接影响和决定着建筑物内部的智能化以及建筑物之间的智能化,因此作为高职院校楼宇智能化专业的核心课程《通信网络与综合布线》,如何设计合理的课程体系以及相关实训环境和环节成为一个值得实践和探究的课题。我们以东莞职业技术学院楼宇智能化专业《通信网络与综合布线》课程为实践样本进行了一系列实践和思考。
一、课程定位和教学目标
首先本课程定位是楼宇智能化工程技术专业的核心专业课程之一,那么我们希望学生通过本课程的学习能够比较全面系统的了解局域网等综合布线工程设计最基本的知识,掌握网络综合布线以及智能建筑的国家标准与地方标准和规范,明晰整个通信网络构建以及综合布线的工程施工管理环节,掌握基本简单的局域网组建和相关操作系统软件的安装这些基本技能,这样能够顺利实现学校与企业的无缝接轨,让毕业生能够尽快进入工作角色。同时由于职业院校的教育定位为培养应用型实践人才,因此相关行业证书的考评要与教学相结合,用职业的规范和要求来培养职业院校学生[1],与本课程相关的行业考证主要是“智能楼宇管理师”国家职业资格鉴定,该鉴定分为初级,中级,高级三级,其中有专门的“网络与综合布线模块”,因此教学安排必须把职业资格认定方面的因素考虑进来。因此本课程教学目标希望能培养学生在毕业后能从事相关行业的智能化建筑工程设计、施工,住宅小区的通信网络与综合布线方面的系统工程的设计与施工,并且能够具备运行管理能力。
二、课程教学设计
由前面的课程定位可以看到,结合行业需求才是教育出发的根本,而最能体现行业需求的就是相关行业资格鉴定考试的需求,我们根据智能楼宇管理师各级别相关的网络与综合布线模块部分的要求可以看到。
初级要求掌握:(1)管槽安装;(2)线缆铺设;(3)机架设备安装;(4)程控交换机的安装以及相关数据的制作;(5)有线电视用户网络的安装以及维护。
中级要求掌握:(1)布线系统线缆端接;(2)综合布线系统的测试;(3)综合布线系统的管理;(4)局域网、广域网以及城域网的接入;(5)卫星电视天线的安装以及维护。
最高级的智能楼宇管理师要求比较综合性的实践技能:(1)综合布线系统的设计以及验收;(2)小型程控交换系统的设计与管理;(3)局域网组网与管理。
根据这些行业实践技能要求,我们课程教学内容按照知识体系和实践要求的高低模块化构建,一共分为五大模块:
第一模块:通信技术基础知识,这一模块主要是以理论教学为主,主要介绍基本的智能楼宇通信系统的组成和构建,数字信号传输的原理,模拟信号传输的原理以及他们两者之间的区别,还有对一个已有通信系统的性能如何进行评估,另外还要介绍一些基本的数据交换方面的知识,希望学生通过这一模块的学习能了解和掌握数字通信方面的信道编码、差错控制编码以及载波调制并且能够具备基本的评估通信息指标好坏的能力。
第二模块:计算机网络基础知识,这一模块由理论知识教学和项目化实践教学两部分组成,理论方面主要学习基本的计算机网络知识,比如传统以太网组网543规则,ip地址的划分与子网掩码的相关知识,学习IEEE802.3的标准和目前业界使用的各种行业规范以及设备,项目化实践教学方面主要是通过项目联系单机互联组建局域网以及多机互联组建局域网,网络服务器相关操作系统的安装,具体项目工程的案例分析。
第三模块为计算机网络工程,同样也是分为理论和实践两大教学部分,理论方面主要学习智能化建筑的网络结构体系和相关技术和设备的选择,实践主要通过工程的方式自己设计智能建筑物内部或者智能化小区的局域网方案的设计。
第四模块为综合布线系统模块,这一模块主要是综合布线方面的理论学习和项目实践,理论方面重点掌握综合布线系统里的水平子系统的设计,设备间及其管理子系统的设计,整个综合布线系统电气方面性能的测试,有线电视网络的构建和器材认知,实践方面按照实际工程项目的流程从双绞线制作开始,一步步在指导老师的帮助下掌握实际工程的流程和规范。
第五模块,这一模块主要是把前面所学知识融会贯通通过一个大的智能建筑或家居项目的方式来让学生练习、掌握和巩固前面所学的通信网络以及综合布线方面的知识和技能。
三、实践总结与展望
根据课程要求我们设计和构建了300平米左右的实训室,购买了网络设备20套,综合布线实训设备30台,布线工具50套等等实训设备,通过理论教学和项目化教学相结合的方式让相关专业的学生能够很好的理实结合更快的实现校企接轨[2],但由于智能楼宇专业是个新兴专业,其包含多学科的综合应用,因此在实践中我们发现市面上缺少比较能够灵活多变同时便于教学开展的设备器材,这也给智能楼宇相关教学的我们的下一步教学科研留下了一定空间,在下一步的教学改革中我们将结合实际研发跟实际教学相关的模块化教学设备以更好的提升教学质量。
参考文献:
[1]徐国庆.实践导向职业教育课程研究:技术学范式[M].上海:上海教育出版社,2005.
[2]戴士弘.职业教育课程教学改革[M].北京:清华大学出版社,2008.
关键词:智能变电站;间隔层;过程层;站控层
中图分类号:TN711文献标识码:A 文章编号:
0 引言
我国目前已经进入网络时代,网络通信也已成为整个电力系统的重要组成部分之一。本文主要介绍智能变电站中的网络通讯应用。
1 通信网络概况
就我国电力系统而言,其专用通信网络现已建设成为以光纤通信为主干网的通信线路,覆盖各地区的变电站、电厂。电力系统数据通信网络不仅能够支持 EMS、远动、实时数据通信等业务,而且还能支持基本语音通信业务,如行政及调度电话等。当前,我国电网自动化系统现场局域网对不同电压等级分别采用了不同类型的通信网络控制,如 RS485 总线、CAN、互联网等等。近些年,伴随着智能开关及电子互感器的问世及其在电网中的应用,电力系统设备自动化程度不断提高,这就使得电网中一次设备与二次设备的无缝集成变为可能。
2 智能变电站通信网络
2.1 体系分层
智能变电站分为过程层、间隔层和站控层
(1)过程层。过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子装置。
(2) 间隔层。间隔层设备一般指继电保护装置、系统测控装置、监测功能组主 IED等二次设备,实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能,即与各种远方输入/输出、传感器和控制器通信。
(3) 站控层。站控层包括自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系统、对时系统等,实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能,完成数据采集和监视控制(SCADA) 、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。
2.2 网络结构
智能变电站自动化系统采用的网络架构应合理, 可采用以太网、 环形网络, 网络冗余方式宜符合 IEC61499及 IEC 62439的要求。
110kV 及以下变电站网络结构
(1)站控层网络。通过相关网络设备与站控层其他设备通信,与间隔层网络通信。 逻辑功能上,覆盖站控层之间数据交换接口、站控层与间隔层之间数据交换接口。网络结构拓扑宜采用单星型;
(2)间隔层网络。通过相关网络设备与本间隔其他设备通信、与其他间隔设备通信、与站控层设备通信。逻辑功能上,覆盖间隔层内数据交换、间隔层与站控层数据交换、间隔层之间(根据需要)数据交换接口。间隔层网络支持与过程层数据交换接口。
(3)过程层网络。通过相关网络设备与间隔层设备通信。逻辑功能上,覆盖间隔层与过程层数据交换接口。
过程层网络在目前有2种组网方式:网络方式,网络结构拓扑宜采用星型,宜按照双网配置;采用点对点连接方式。
2.3 网络划分
2.3.1站控层、间隔层网络交换机宜冗余配置,每台交换机端口数量除满足站控层设备接入要求,还应满足与二次设备室内交换机级联连接的要求,端口数量根据实际工程情况可配置大于或小于 24 口的交换机, 但宜尽量减少交换机数量。
2.3.2智能变电站区别与常规变电站之一就是引入过程层网络,过程层网络因为其可靠性要求高,在采用网络组网方式时,宜独立组网,不与站控层、间隔层公用网络交换机,对克靠性要求特别高宜采用双网冗余机制。
2.4 网络通信设备配置原则
(1)网络交换机应采用工业级或以上等级产品制;
(2)当交换机用于传输SV或GOOSE等可靠性要求较高的信息时应采用光接口。
(3)全光口配置的交换机的规格一般选用8口、16口或24口;全电口配置的交换机的规格一般选用16口、24口或48口;光口/电口混合配置的交换机可根据工程具体需求进行选型。
2.4.1站控层网络交换机
a) 110kV及以上电压等级变电站站控层,宜冗余配置2台网络交换机,每台交换机端口数量应满足应用需求。
b) 站控层交换机宜采用100M电口,站控层交换机之间的级联端口应采用1000M端口。
c) 当交换机处于同一建筑物内且距离较短时宜采用电口联接,其余应采用光口互联。
2.4.2过程层网络交换机
a) 根据间隔数量合理配置交换机数量,每台交换机保留适量的备用端口。
b) 每台交换机的光纤实际接入数量不宜超过16对。
c) 任两台智能电子设备之间的数据传输路由不应超过4个交换机。
d) 任两台主变的智能电子设备不宜接入同一台交换机。
e) 过程层交换机与智能设备之间的连接采用100M光口,交换机级联端口采用1000M光口。
f) 每面交换机柜内布置4-6台交换机。
2.5 网络通讯介质
二次设备室内网络通信介质宜采用屏蔽双绞线;通向户外的通信介质应采用光缆。
过程层网络中采样值和保护 GOOSE 等可靠性要求较高的信息传输宜采用光纤连接(宜采用1310nm多模光缆)。
3 结语
综上所述,由于电力自动化程度不断提高,因此对网络通信的性能提出了更高的要求。这就要求我们必须在设计通信网络方案时,尽可能选择一种可靠性高、实用性强、经济效益良好的方案,因为它对提高电力系统自动化水平有着十分重要的现实意义。
参考文献:
[1]冯倩.电力自动化的通信网络分析研究[1J].中国科技博览,2011(20)
1智能光网络的优化,离不开对其光传送网及其SDH模式的应用,对日常的相关业务活动提供一系列的服务。智能光网络实现了不同客户网之间的信息传输的需要。促进了业务环节的优化,保证其扩展性的提升,确保其业务模式的深化应用。其突破了传统的SDH网络的不足,满足了社会信息化建设的需要。比如其对动态分布式重路由的应用,也实现了其备份路由环节的优化,实现了对相关故障问题的有效解决,保证其链路环节的深化应用,提供了一系列的解决优化方案。其对备用宽带的应用,也确保日常业务环节的优化,进行一系列的业务活动的提供,促进其恢复方式的深化应用,保障其网络资源的利用率的提升,促进客户服务体系的健全。其实现了端到端配置模式的深化,具备智能化、科学化、合理化的特点,促进其智能光网络环节的优化,实现对其网络资源的有效应用,根据客户的具体需要,进行相关管理环节的优化。其具备良好的配置能力,确保其工作业务环节的质量效率的提升,实现了对相关资源的有效应用。这种信令快速配置模式,满足了现实工作的需要。该系统的资源的动态分配模式,能够满足客户的需求,按照用户的意愿进行带宽的提供,实现其分配环节的优化。确保其智能光网络自动化模式的深化,确保其智能化能力的提升,保证其带宽环节的有效分配。
2路由技术的应用,也满足了智能光网络的发展需要,它实现了对平面环节的有效控制,通过其相关路由协议的规划,保证其整体智能化网络环节的优化。确保其各个运营商的控制域环节的控制。其实现了对信令技术的有效应用,保证其SDH功能的延伸,确保其网管集中环节的有效调度,保证其信令技术环节的优化。信令技术是智能光网络系统的重要应用模式,有利于确保其连接控制环节、呼叫控制环节等的优化,保障其整体网络通信环节的优化。其自动发现技术的应用,实现了网络资源的自动化识别。在其工作过程中,也实现了对链路管理环节的应用,保障其各个管理节点之间的控制信道环节的优化,保障其信道的有效管理,确保其故障的有效定位,确保其隔离体系的健全,这是光路自动配置环节的优化的需要。生存技术也是该系统的重要模式,在智能光网络中其生存技术基于GMPLS协议的,该协议分为路径保护与区段保护,路径保护在连接终端上,当故障发生后替换到替代的路径上,区段保护则位于两个个相邻的结点之间,在故障发生后工作链路转移到备用的链路。
二、关于电力通信系统工程中的智能光网络模式的深化应用
1光网络系统的优化,离不开对智能光网络环节的优化,它是光网络系统的重要组成部分,由于其良好的性能优势,得到了社会相关行业的重视。该模式目前是不成熟的,它正处于一个发展的阶段,其协议标准环节及其接口规范环节正处于制定环节中。为了保证电力通信系统的有效应用,我们要进行智能光网络技术的应用,实现对目前资源的应用,达到少投入并且多收益的目的。是要坚持网络的兼容性以及技术的标准性,信令协议标准是智能光网络在电力通信系统中应用的前提,因此应当根据现有设备与网络以及评价方案选择标准协议抑或专有协议。要根据自身业务以及网络发展的实际状况引入并开展新的业务,逐步过渡到智能光网络。为了保证光网络系统的健全,我们要进行智能光网络系统的优化,满足电力通信的发展需要,我们需要确保其技术控制环节的优化,保证其网络的集中控制系统的应用,实现其UNI接口的有效应用,保障其流量及其带宽之间的配置环节的优化,保证其交叉连接系统的应用,保证其智能核心层环节的优化,以方便实际光网络系统的发展需要,保障其灵活性、智能化、科学性,以保证智能光网络环节的深入应用。也可以在保持已有传输网的前提下在集中管理系统上进行智能控制系统的配置,借助提供的标准OIF-UNI接口来实现与数据业务层之间的自动互联,最终搭建起结构重叠的智能光网络。等智能光网络技术实现标准化后,可以在电力通信网络中建立信令机制,配置带宽的工作就可以由信令网来实现。对于目前电力通信网络中的带宽配置则仍然可以继续使用集中控制系统来实现。
2为了满足实际工作的需要,我们需要进行端到端配置模式的深化应用,确保其光网络系统的健全,实现其智能光网络技术模式的深入应用,以有助于电力通信系统的优化,实现对其核心技术的有效应用,实现其网络体系结构的优化。智能光网络技术受制于协议标准等问题的制约而没有得到广泛的应用,并且其产品的成熟度也有待考验。
【关键词】专家运维 智能定位 智能分析
随着移动网络的不断发展,组网日益复杂,网络设备种类日益繁多,承载的业务量也越来越大。随之而来的是维护任务的加重和保护级别的提高,依靠纯人工的方式已完全无法满足运维需求。因此,移动无线设备的集中化、智能化运维管理研究迫在眉睫。
移动网络的庞大复杂使得由设备故障引起的用户侧影响概率大增,如何快速准确地定位故障成了衡量运维工作质量的重要标准之一。同时,移动网络维护人员常常忙于大量常规告警的监控及处理,且受限技能水平,往往无法及时地分析网元的各种隐患,也无法将问题消除在萌芽状态。大量的人为因素和人力瓶颈导致了无线网络的故障时间较长,业务恢复较慢,整体服务质量偏低。因此本文研究的智能专家运维系统将以故障的智能分析和定位作为突破口,为无线通信网络的日常运维提供更多的辅助决策和支撑手段。
1 系统工作原理设计
面临移动无线网络维护和性能提升带来的诸多问题,本文基于BSC智能预警分析与性能提升,设计了一套智能化的专家运维系统。无线专家运维系统通过接入网管数据库、BSC设备、以及traffic实时跟踪设备,全方位的获取告警、CPU LOG、Clear Code(释放码)、负荷、状态、KPI、配置数据等信息,系统根据预先设定好的阈值执行决策树,即将专家对某一种故障的处理思路按照流程图的方式进行程序设计来实现,对收集的信息进行全方位综合分析判断,及时排除网络隐患与故障,并给出相关解决建议、方案。系统还集成了网元健康检查、升级指导等功能,同时实现了无线资源的集中智能化管理。
系统主要实现了三大模块七部分功能,主要为智能分析定位、无线资源集中智能化管理、网络安全保障等。无线专家运维系统原理图如图1所示。
从图1可以看出,本文设计的无线专家运维系统通过三类接口全方位获取网络数据,完成综合分析。通过决策树原理实现网络及设备隐患的自动预判,故障的智能定位,并提供解决方案。同时集成了网元健康检查、KPI深度剖析等功能,并实现了无线资源的集中智能化管理,能够大幅提高运维效率,缩短故障处理时间,也解决了现网中跨专业的运维难题。
2 系统功能设计
无线专家运维系统的功能框图如图2所示。
2.1 网络实时监控功能
该功能实现全方位监控,涵盖所有关键信息:告警、CPU LOG、Clear Code、负荷、状态、KPI、配置数据等,系统对收集的数据进行综合分析判断,及时发现网络的隐患与故障,侧重于发掘影响设备安全的隐性故障以及影响用户感知的KPI问题。具体功能主要包括:告警管理,告警监控;释放码管理,释放码监控;实时业务指标管理,实时业务指标监控;负荷管理,负荷监控;状态管理,状态监控。其中,告警监控是实时接收网管推送,释放码指标、实时业务指标和性能负荷指标是以5分钟为周期,可以及时的发现并预警问题。系统资源状态监控周期是1天。
同时,用户可以个性化设置通知方式,包括对紧急故障、严重故障、一般故障、网络性能故障等每一种故障的是否通知、通知方式、通知的手机和邮件、通知的时间进行设置。
2.2 隐患自动预警与故障智能定位分析功能
系统通过对网元的实时指标、资源配置监控和KPI深度剖析,捕获网络故障,发现故障后在第一时间通知相关人员,同时收集网元的日志,通过故障定位分析,初步判断故障源及发生原因,并给出故障解决的指导意见。日志和指导意见都可以作为故障解决的参考。
其中,对故障定位的范围可以包括软件故障、硬件故障、单元故障、总线故障、时钟故障、接口故障。分析结果包括故障描述、故障级别、影响范围、预分析结论和恢复建议。
2.3 无线性能深度剖析功能
包括KPI问题的智能关联与剖析,以及网元系统资源分析两部分内容:
2.3.1 KPI问题的智能关联与剖析
系统监控日常重要的KPI,并对异常小区的KPI进行分析。对KPI问题的分析包括:分析配置数据、分析告警、分析clear code、分析CPU LOG、深入分析各种KPI、KPI问题的定位、定位到网元(BSC/BTS/空口/MSC/SGSN)、定位到链路(S7信令,LAPD)、定位到PIU(MCMU/BCSU/AS7/PCU)、定位到传输(PCM)、定位到TRX/TSL(SDCCH)或内部电路。
2.3.2 网元系统资源分析
主要包括:设备配置的负荷均衡,A接口MTP信令链路负荷分担检查分析,A接口话务信道TC ET在BCSU之间的配置检查分析,ET、MTP、LAPD信令链路在BCSU之间的配置检查分析,TCH、SDCCH和BCCH信道在BCSU之间的配置检查分析,检查Gb接口NSVC的容量及均衡配置检查/NVLI检查分析,检查PCU所控制的BTS数是否满足规范及均衡配置检查分析,检查PCU所控制的TRX数是否满足规范及均衡配置检查分析,检查PCU在无线接口上PDCH信道是否满足规范及均衡配置检查分析
检查EDAP配置是否满足规范及均衡检查分析,资源配置负荷及合理性统计分析(每天),硬盘容量检查分析,LICENCE容量与使用情况检查分析,MB和CPU单元的负荷检查分析,A接口信令链路负荷检查分析(FR/HR/AMR FRHR),A接口话路负荷检查分析,检查BSC忙时无线话务量及其设计容量检查分析。
2.4 知识库功能
知识库维护包括:设备软硬件版本升级指导、释放码库、告警库、Technical Note库、通用操作库、ECC/ESS案例库、NED、DX error表。这些具体内容将作为通过决策树对故障进行智能定位的基础。
2.5 集成智能健康检查功能
健康检查是保证网络正常运行的工作之一。通过平台可以更加快速,准确的控制网元运行状态,对设备进行多项目全身体检。检查隐患、提前预防解决,保证设备长期安全稳定运行,可以通过并行、串行等方式实现。如:网元硬件配置、网元软件配置、数据参数配置、 网元运行状态。
2.6 告警客户端
系统能提供类似QQ的客户端,能以弹出窗口、声音、闪动等方式提醒用户告警出现,并在告警内容中链接到决策树,查看决策树处理流程,还可查看历史提示信息。
2.7 半速率工单处理
在BSC中经常需要进行新站的增加或者载频话务容量的调整(即半速率的开启或关闭),系统能对BSC中所有正在使用的License的总数量和已用数量进行自动统计,如果License已经用完,系统就会预先作出提示,使维护人员能及时增加所需要的License,避免在进行新站增加或载频话务容量调整时出现License数量不够的状况。
另外,当维护人员接到半速率工单时,需要在网元侧及多台网管数据库查询是否可以操作。本系统可直接导入表格进行查询,并给出是否可以操作及不可操作的原因。
3 技术特点
本文系统通过智能化、深层次的分析及优化服务实现对所有BSC设备的隐患自动预警与分析、故障自动分析与定位、无线性能深度剖析,从而实现网元整体运行安全与性能的提升。具体技术特点如下:
3.1 全天候值守
本系统套件部署在BSC及数据处理平台上,24小时监控告警、CPU LOG、Clear Code、负荷、状态、KPI、配置数据等关键信息。BSC静态数据、动态性能、业务指标及异常故障都在监控范围内,实现了对BSC的全天候主动值守。
3.2 隐患自动预警
网络隐患或多或少的存在于各个移动网络中,如果不能及时发现,软硬件环境一旦达到阀值,隐患就会演变为技术故障,影响网络性能及网络安全,严重时将导致业务故障。本系统定时收集告警、log、配置、参数、性通、KPI、资源、网管信息等,综合分析网络关联数据,结合知识库查找网络隐患。一旦发现存在风险或隐患,系统会自动发出短信、邮件通知指定的运维人员,为解除隐患争取时间窗口。通过隐患查找及预警功能,推动运维模式由传统的被动式响应向“主动预防”转变,致力于将隐患消除在萌芽状态,减少故障发生,提高网络可用性。隐患自动预警功能效果示意图如图3所示。
3.3 智能故障定位
传统的故障修复需要经历几个必要环节:故障报修、接入网络并采集数据、故障诊断、制定方案、实施方案、验证与观察。本系统工具在监控到故障后,自动触发“智能故障定位”机制,保留现场数据,自动采集指定信息,根据特征码自动调用决策树,结合知识库分析,筛选案例信息,提供解决方案供参考。这些过程由系统自动判断、完成,不需要人工干预。智能故障定位的工作流程图如图4所示。
3.4 在线资源分析
系统工具以按指定的频度对BSC软硬件进行在线分析,资源总量、门限设置、阀值设定、静态参数配置、动态负荷变化等诸多资源管理手段需要一致、合理,才能发挥最大的功效。任何一个环节的疏漏都可能导致“木桶短板效应”,在线资源分析功能通过建模、数理趋势化分析,定期进行在线资源分析,对资源短板、资源调整提出专家建议。该功能对于重大事件通信保障前期资源评估,重大事件通信保障期间的资源使用及负荷等具有重大指导意义。
3.5 健康检查自动化实现
为保证设备安全稳定运行,我们要每年进行两次全网大规模健康项目检查,而BSC设备数量大,健康检查项目繁多,需要庞大的人力和物力来支撑,给网络维护带来的巨大压力。智能提升系统可同时对全网BSC网元实现并行自动检查,从而节约了时间,节省了大量人力和物力。
3.6 新的告警智能化监控模式
智能预警平台实时接收告警,并且通过告警客户端通知相关人员,同时系统会根据故障定位流程对异常进行初步的判断和分析,给出故障范围、可能的原因和处理建议,并且在第一时间收集相关的日志信息提供给维护人员,这样就可以大幅度的提高故障发现和处理的时间。
4 性能对比
移动综合监控平台对BSC维护来说基本上用到的只是监控告警,但监控告警功能有时并不能及时显示告警,或显示不全,并且需要借助HIT和EXCEL到现网中提取整理,相对应的提取数据和告警的macro经常出现中途停止和延时,影响对故障的及时查询处理,这种情况下使用两个软件加大了维护人员的工作量和力度。智能预警平台实时接收告警,并且通过告警客户端通知相关人员,同时系统会根据故障定位流程对异常进行初步的判断和分析,给出故障范围、可能的原因和处理建议,并且在第一时间收集相关的日志信息提供给维护人员参考,这样就可以大幅度的减少对故障的发现和处理时间。
通过对以上两个平台进行实验对比,在时间方面综合监控平台得时刻监控,而借助的HIT软件每半小时或一小时循环一次,得到的数据并查询需30分钟,人工分析告警是否需处理要用10分钟左右。按每天8小时工作制计算,每一小时循环一次,人工耗时80分钟,且是每位包机人员必须做的重复性工作,在资源和效率方面显得并不合理。BSC预警分析平台可随时提取现网告警,在后台进行初步的分析判断,并以闪烁窗口的方式提醒维护人员,节约了得到数据的时间,而通过后台的分析,人工再分析告警大概只用5分钟,节省了一半时间。
此外,系统可以自动同步完成对全网网元的巡检;系统的监控和故障定位分析功能也可以大大减少网络维护人员的工作量,提高工作效率;同时,系统通过程序实现对指标的计算,减少人为操作带来的误差,提高网络监控的准确率;而且通过对关键的KPI指标和系统资源负荷的监控可以对网络可能出现的问题进行提前预警,在对业务有所影响前发现隐患,及时补救,避免用户投诉的发生。
5 总结
本文从无线专家运维系统的工作原理出发,对无线专家运维系统在日常维护应用方面进行了详细的阐述。同时,文章分模板描述了系统的主要功能,对比了常规运维及系统运维的效率。通过本文系统的实际应用,证明了系统设计的有效性,为移动无线通信网络的智能化运维提供了强有力的技术支撑。
参考文献
[1]尤力,高西奇.大规模MIMO无线通信关键技术[J].中兴通讯技术,2014,02:26-28+40.
[2]刘芳华.基于ARM的WiFi无线通信终端的研究与实现[D].武汉科技大学,2010.
[3]张晓蓉.通信网络管理系统的研究与应用[D].西安电子科技大学,2007.
[4]王孙名,唐红,沈建国.新一代宽带无线移动通信网络管理的研究[J].通信技术,2007,12:201-202+205.
[5]宋鑫,郑刚,朱登科.高速铁路宽带通信网络管理系统管理模式研究[J].计算机工程与设计,2013,08:2641-2645+2674.
[6]韩树宝.基于分层分域的战术通信网络管理架构的设计与实现[D].电子科技大学,2014.
作者简介
李锐(1979-),女,河南省开封市人。大学本科学历。现为中国移动通信集团河南有限公司工程师,从事移动网络管理及无线通信主设备运维工作。
关键词:智能建筑;智能化住宅小区;通信网络平台;以太网;CEBUS
住宅小区智能化是指利用现代4C(即计算机、通信与网络、自控、IC卡)技术,通过有效的传输网络对多元信息服务与管理提供高技术的智能化手段,以期实现快捷高效的超值服务与管理,提供安全舒适的家居环境。智能化居住小区的功能主要体现在四个方面:基础物业管理;安全防范系统;信息网络系统;家庭智能化系统。
住宅小区通信网络是智能建筑弱电系统的重要组成部分,也是智能化住宅的重要体现。本文介绍了基于以太网技术的智能化住宅小区通信网络平台的设计方法,利用该方法我们设计了珠海市莲花小区局域以太网系统。在系统建设的同时,还为小区的多个住户设计了基于CEBUS技术的家庭局部网络系统,使这些住户实现了家庭保安、火灾和煤气泄漏实时报警以及家用电器的自动化控制等。
1. 以太网技术
以太网是目前应用最为广泛的局域网络,它采用基带传输,通过对绞线和传输设备,实现 10Mbps/100Mbps/1000Mbps的数据传输。由于以太网的帧格式特别适合于传输IP数据包,因此随着Internet的快速发展,以太网被广泛使用。总之,以太网是目前网络技术中先进成熟、实时性强、应用广泛、性能稳定、价格低廉的通讯技术,是智能化住宅小区局域骨干网的理想选择。
2. 系统的主要功能
智能化住宅小区通信网络由Internet接入网、小区局域以太网、家庭局部网络组成。在这个通信网络平台上, 实现小区的智能控制、小区综合信息服务以及Internet的宽带接入,从而实现住宅小区的信息化和智能化。
3. 系统的主要特点
(1)所有信息点具有交换能力;(2)支持虚网划分;(3)支持多媒体应用;(4)能进行良好的网络管理;(5)具有良好的扩充性和升级能力。
4.系统的设计与实现
系统的设计采用星型拓扑结构,共分三层:Internet的接入网、住宅小区局域以太网和家庭局部网络。
4.1 Internet接入网
智能化住宅小区局域以太网可通过局域网专线、ADSL、ADSL+ATM/以太网、Cable Modem四种方式与Internet连接。本文只介绍莲花小区采用的DDN接入方式。
此方式需要配备高性能接入路由器设备,租用电信部门的专线并向CNNIC申请IP地址及注册域名。路由器可以通过DDN专线(最高可达2.048M带宽)、FrameRelay、X.25、ISDN拨号等方式与Internet相连,还可以按照需要灵活配置多种广域网端口模块,提供宽带、QoS保证的远程多媒体服务。局域网专线接入的优势是可以在社区内建设自己的Internet,为社区住户提供综合信息服务。并具有技术标准成熟、设备稳定可靠、安全性高;接入速度快、扩展性好、性价比高;管理简便、易于使用与维护;可以方便与其他客户网络互联等特点。
4.2住宅小区局域以太网的设计
小区局域以太网的总体结构如图所示:
智能化住宅小区局域以太网
4.2.1小区局域网系统
根据小区网络设计的要求,小区局域主干采用千兆以太网,在系统中心设一千兆以太网核心交换机,在各区域中心设置工作组交换机,各工作组交换机配置1000Mbps FX上联端口,通过光纤与核心交换机连接,构成智能化住宅小区千兆以太骨干网。每个区域内,在各楼栋设备间设置100/10Mbps交换式集线器,交换式集线器通过100Mbps TX上联端口经五类对绞线与工作组交换机连接,根据需要也可通过 100Mbps FX端口经光纤连接。在楼内,交换式集线器通过10Mbps TX端口经楼内5类综合布线连接用户计算机。小区管理控制中心是整个网络系统的中心,系统的主要通信设备集中于此。除网络核心交换机外,还包括与广域网连接的路由器、各类服务器以及管理工作站等。该系统具有良好的开放性和扩展性,可根据小区的实际情况灵活组合与配置。区域中心可以包括若干栋单元楼,也可以只管辖一栋高层住宅。小区内的集团用户、公共会所、物业管理公司以及各应用子系统以适当的方式就近接入各自所在的区域中心网络,形成一体化的统一网络。
4.2.2住宅综合布线系统
智能化住宅布线系统按功能区域分为三大部分:住宅单元子系统、楼层管理间和垂直干线子系统以及设备间子系统,各系统布线都采用5类以上对绞线,如下图所示:
智能化住宅综合布线系统
(1)住宅单元子系统
在每一个住宅单元设置一个家庭布线系统接线箱,作为与户外布线系统连接的界面。接线箱可安装各种系统接线模块,包括数据和语音通信模块、家庭安防系统模块、可视对讲系统模块等等,根据需要自由组合安装。户内数据通信布线采用5类以上UTP(非屏蔽对绞线),信息插座采用RJ45制式接口。
(2)楼层管理间和垂直干线子系统
垂直主干布线采用新型拓扑方法,由设备间主配线架敷设至各楼层管理间的干线电缆构成。系统采用五类以上4对UTP作为系统主干电缆。楼层管理间设置桥式模块板,通过不同跳线来实现水平线缆与垂直干线的连接。
(3)设备间子系统
设备间子系统内安置交换式集线器和主配线架,所有主干线缆都端接在主配线架上,通过跳线与交换式集线器连接。
4.3家庭局部网络系统的设计
家庭局部网络采用基于电力线载波扩频的CEBUS技术来实现通信。CEBUS(Consumer Electronics Bus、消费电子总线、家庭总线)是美国电子工业协会(EIA,Electronics Industry Association)为消费电子产品制定的一种通讯和产品互操作性的标准, 定义了在家用电器之间通讯所使用的通讯介质和协议,使得遵循同样标准的家用电器设备可以即插即用,并能共同工作,实现家庭自动化。基于电力线载波扩频的CEBUS技术是利用现有的电力线实现家用电器设备的互连,不用做网络布线改造, 经济效益和社会效益都很显著。
家庭局部网络系统包含远程抄表子系统、家庭安全防范子系统和家庭自动化子系统,如下图所示。小区管理中心的计算机可以随时读取四表的数据;发生火灾、煤气泄露、窗口的玻璃被打碎时会报警;主人可以通过Internet来远程控制家里的电器,比如进家门前打开空调、电灯等。住宅里各种信息传输的媒介是电力线,选用的核心芯片是Intellon的电力线扩频载波芯片SSC P300。该芯片具有发送和接收两种功能,采集器里有SSC P300和相关的A/D、D/A转换器、采集器和收发器A(或收发器B)通信,这种通信是两个方向的。通过收发器B和管理中心的计算机通信,通过收发器A用电话线和管理中心的计算机通信。收发器A里面有SSC P300芯片以及Modem,SSC P300负责和住宅里的各个采集器通信,Modem负责和管理室的计算机通信。收发器B里面有SSC P300芯片以及以太网通信的芯片,以太网通信的芯片负责和管理室的计算机通信。
家庭局部网络系统
5.结束语
本系统采用先进的以太网技术,实时性强,性能稳定,价格低廉,适用范围广。系统结构设计合理,具有良好的扩充性和升级能力,便于智能建筑系统的集成。
目前,珠海市莲花小区局域以太网系统运行良好,系统的使用使该小区的信息化和智能化水平上了一个新的台阶,具有广泛的推广价值。
参考文献
[1]Albert T PSo ed.Building automation on the information superhighway,ASHRAE transac-tions,2002.
[2]局域网组建与维护大全 钱秀槟 北京: 清华大学出版社,2004.
[3]智能大厦系统工程李林北京:电子工业出版社,1998.
[4]ScotJohnson.Active server pages详解[M].北京:电子工业出版社,2000.
关键词:智能化住宅小区;通信网络平台;以太网;EBI
THE DESIGN AND REALIZATION OF INTELLIGENT RESIDENTIAL SUB-DISTRICT COMMUNICATION NETWORK PLATFORM ON ETHERNET AND EBI TECHNOLOGY
Abstract:Intelligent residential sub-distract communication network is the physical platform of building up intelligent residential, sub-distract comprehensive management center and outside wide area network handing over informations.This paper has given the design method of intelligent residential sub-distract communication network platform on Ethernet technology,has put forward the scheme of designing the family intelligent system with EBI technology.
Key words: intelligent residential sub-distract; communication network platform; Ethernet;EBI
所谓智能化住宅小区,是指该小区配备有智能化系统,通过高效的管理与优质的服务,为住户提供一个安全、舒适、方便、快捷和开放的智能化、信息化生活空间的居住环境。它包括安全防范子系统、管理与监控子系统、通信网络子系统以及总体集成技术。智能化住宅小区的建设与发展,不仅已经成为一个国家经济实力的体现,而且也是一个国家科学技术水平的综合标志之一。
信息通信网络是智能小区的系统支撑平台,是一个非常重要的系统,而且是发展速度最快的一个部分,也是未来小区增值服务的主要方面。本文介绍了基于以太网技术的智能化住宅小区通信网络平台的设计方法,利用该方法我们设计了佛山市碧翠苑小区局域以太网系统,并为小区的多个住户设计了基于EBI技术的家庭智能化系统,使这些住户实现了家用电器的自动化控制、火灾自动报警与控制、家庭防盗入侵报警等。
1.以太网技术
以太网是目前应用最为广泛的局域网络传输方式,采用基带传输,通过双绞线和传输设备,实现10M/100M/1000M的网络传输。它是目前网络技术中较为成熟的一种,具有应用广泛、性能稳定、实时性强、价格低廉的优点,是智能小区网络的理想选择。
2.系统的主要功能
智能化住宅小区通信网络由Internet接入网、小区局域以太网、家庭局部网络组成。在这个通信平台上,实现小区的Internet的宽带接入、小区综合信息服务以及智能控制,从而实现住宅小区的智能化和信息化。
3.系统的主要特点
一、与其他系统互联互通的开放性;二、具有很高的安全性和保密性;三、支持虚网划分;四、适应现代办公和
生活的高效率;五、良好的扩展性和升级能力。
4.系统的设计与实现
智能化小区系统共分3层:Internet接入网、智能小区局域以太网、家庭智能化系统,采用星形拓扑结构。
4.1 Internet接入网
Internet接入网可以有多种方式,本文只介绍佛山市碧翠苑小区采用的DDN接入方式。
首先配备高性能接入路由器、租用电信部门的专线并申请IP地址以及注册域名。路由器通过DDN专线、X.25、ISDN等方式与Internet相连。DDN网传输数据质量高、时延小,通信速率在N×24kbps即24kbps~2048kbps范围内由用户根据需要选择,支持数据、图像、语音传输等多媒体业务。此方案经济实用,不仅可以实现用户终端的接入,还可以满足用户网络的互联,具有稳定、安全、速度快、性价比高等特点。
4.2小区局域以太网的设计
4.2.1小区局域网设计
为了给主干设备预留一定的能力以便于将来扩展,小区局域主干采用千兆以太网,设一烽火公司的BE2224M智能以太网交换机在系统中心作为核心交换机,它可以提供千兆上联端口。在各区域中心配置1000Mbps FX上联端口的工作组交换机,通过光纤与核心交换机连接用以构成小区的骨干网。在各楼栋设备间配置10M/100M交换式集线器,各集线器通过100Mbps TX上联端口经五类双绞线与工作组交换机连接。在楼内,交换式集线器通过10Mbps TX端口经楼内五类综合布线连接用户交换机。除核心交换机外还包括与广域网连接的路由器、各类服务器和管理工作站等。区域中心可以包括多个单元楼或一栋小高层。小区内的物业管理公司、公共会所以及各应用子系统可以灵活的方式就近接入各自所处的区域中心网络,从而形成一体化的统一网络。
4.2.2综合布线系统
智能化住宅布线系统包含住宅单元子系统、楼层管理间和垂直干线子系统以及设备间子系统三个部分,各系统布线都采用五类以上对绞线,如图2所示:
a.住宅单元子系统
在每个住宅单元设置一个家庭布线系统接线箱,作为与户外布线系统的接口。接线箱可安装各种系统接线模块,例如火灾自动报警及消防联动系统模块、水电暖气燃气自动计费系统模块、自动抄表系统、照明监控系统等。户内数据通信布线采用五类以上非屏蔽对绞线。该系统还包括信息插座、插座面板、传输线等,可以根据需要灵活配置。
b.楼层设备间和垂直干线子系统
它由连接设备间与各层配线子系统的垂直干线电缆构成。为了今后能满足用户对高速数据传输的要求,采用2~36芯,直径为62.5/125μm的光纤,其传输速率可达500Mb/s以上,并有足够的带宽。
c.设备间子系统
为便于布线、节省投资,设备间设置在多个住宅单元中间。设备间子系统由设备间中的电缆或光纤、跳线架等硬件组成。对于设备间的计算机网络采用48根光纤的配线架。
4.3家庭智能化系统
家庭智能化的网络采用EBI技术来实现通信。EBI (European Installing Bus)是一个在欧洲占主导地位的楼宇自动化和家庭自动化标准。EBI电气总线系统的所有总线元件都有自己的智能体,不需要中央控制单元,该系统是一个二线制的总线型的智能控制系统,主要用于照明、安防、中央空调、消防系统中的联动控制。物业管理与能源管理等住宅楼宇领域的各方面,具有良好的经济效益和社会效益。
家庭智能化系统包括家庭安全防范子系统、家庭自动化系统和家庭通信系统,如图3所示,小区管理中心的计算机可以对火灾与煤气泄漏报警、防盗报警;紧急呼救与遥控护理;楼宇可视对讲;远程遥控家电,如远程开关空调、电饭煲;可以实现家电的自动控制,如家庭窗帘、煤气阀门、排气扇等的自动开、关等。住宅里各种信息传输的媒介是电力线,选用SSC P300作为核心芯片,该芯片具有发送和接收两种功能,采集器里有SSC P300及相关的A/D、D/A转换器,采集器与收发器1或收发器2通信,方式为双向通信。通过收发器1和收发器2分别与管理中心的计算机通信,收发器1里面有SSC P300芯片和Modem, SSC P300用于和住宅里的各个采集器通信,Modem用于和管理室的计算机通信。收发器2里面有SSC P300芯片以及以太网通信芯片,以太网通信芯片用于和管理室的计算机通信。
5.结束语
本系统采用先进成熟的以太网技术,应用广泛、稳定高效、实时性强、价格低廉。系统结构设计合理,具有良好的扩展性和升级能力。
目前,佛山市碧翠苑小区局域以太网系统状态良好,已经得到了用户的好评,具有较好的应用前景,值得大力推广。
参考文献
[1]智能小区管理与控制系统周洪等 北京:中国电力出版社,2006.
[2]智能小区弱电工程设计与实施黎连业等 北京:中国电力出版社,2006.
[3]智能建筑网络通信系统 朱学莉 北京:中国电力出版社,2006.
(1)及时的响应能力
在变电站自动化系统的数据传输中要存在实时的运行信息和操作控制信息,要及时有效的进行传输,在传输的过程当中要保证系统数据传输的实时性要求;
(2)可靠性高
电力系统在实际的运行过程当中是有其特殊性质的,主要是因为电力系统是24小时不间断运行的,这也直接导致了数据通信也要求24小时不间断,一旦系统中出现了较大失误的时候,就会出现设备以及人员造成非常大的损害,设备破坏,所以我们要求一定要保证变电站自动化系统设备之间的通信可靠性,这也是对智能电子设备数据通信的要求;
(3)具备良好的兼容性
由于变电站是一个高电磁干扰的环境,除了自身通信信号传输通道复杂以外,恶劣的通信环境同样是一个重大的因素,所以说怎样对设备之间数据通信产生的不良影响进行改善,这就要求我们的变电站要具备良好的电磁兼容性,此外在采取其他的一些性对措施来减弱环境对变电站的影响;
(4)结构要分层设计
这里所说的主要是变电站自动化系统的分层,而只有在通信系统设计成分层式方式的时候,变电站自动化系统才能够使用分层的分布式结构,因此我们的工作人员在进行通信设计的时候一定要根据各个层次的实际特点进行针对性的设计;
二.智能变电站的网络通信
1信息记录技术
1.1点对点通信记录技术
(1)确保采样的完整性,信息丢失报警,虽然采样值道德传递方式是通过光纤进行直接传递的,这在很大程度上是避免了信息的丢失,但是由于在实际的传递过程当中,并不是只有光纤传输,还有其他介质存在,再加上软件实际使用能力等原因,就有可能会出现信息丢失的现象,所以说在记录信息之前一定要优先考虑信息丢失所带来的影响;
(2)采样点的离散程度。由于采样值是通过光纤直接进行传输的,在传递给相关的设备之后,采样点间隔的波动和网络结构就已经没有什么关系了。以后出现的波动基本上都是由软件造成的,所以对于这方面的研究只是做一个数据的统计,在以后的对比研究中会用到;
1.2记录方法点
对点的通信报文是目前较好的记录方法之一,因为它能够在不影响通信正常运行的前提下,顺利的从采样值网络中获取真实的采样值信息,因为采样值在点对点的传输当中是不完全都依靠网络进行的,因此它的传输在一定程度上可以摆脱网络交换的环境。但是对于SV通信的记录方法来说,一般是由以下几种方法的:
(1)第一种方法就是合并单元的输出端,一般在合并完单元的输出端之后,就可以直接的从合并单元的输出端获取采样值的信息,实现了对通信的记录,这样的一种方式其实是在源端获取的信息,所以也被称之为原始信息,但是需要注意的是每一个记录仪器只能够听到一个合并单元的采样值信息,所以在实际的操作当中要注意这一点;
(2)第二种方法就是在网络的交换设备方面入手,由于采样组报文是通过组播的形式发送的,因此我们可以根据相应的网络设置,从网络交换设备上面获取相应的采样值报文,这样做最终的采样值信息可能是多个合并单元在网络上面所传输的采样值信息;
(3)第三种方法就是从装置的端输入入手,在装置采样值输入端获取的采样值信息是通过装置进行接收的,通过网络传送之后获取的采样值信息和上面获取信息的形式基本上是相同的,也是每一个端口只能够接收一个装置所发出的采样值信息;由于组网当中采样值的传送是在网络交换设备当中进行的,所以我们在对采样值进行记录的时候,不但要记录采样值的真实传输情况,还要记录采样值传输的真实网络环境,所以说记录的采样值信息也要从网络交换的设备当中进行获取。
三.总结