移动通信基站(机房)用电计量能耗管理系统

移动通信基站（机房）用电计量能耗管理系统

一、项目背景：

近年来，移动公司大力完善网络覆盖，公司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，既有机械式电度表，也有电子式电度表，还有IC卡电表。由于点多面广，情况复杂，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，用电成本已经成为公司的主要成本，而且比例还在逐年增加。

由于缺乏具体的监测手段，基站用电较难管理，也无法对基站的用电量进行科学系统地监测管理。因此，研究并建设能适应大规模基站系统需要的能耗管理系统，对于节能减排的建设和用电的精细化管理具有积极的意义。

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

现在所有基站（机房）都是无人值守，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，通信公司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。这对于通信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。投资新建基站（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。

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统计和分析，提供电费结算依据，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)、为通信公司合同能源管理方案的实施提供结算依据。

二、系统建设方案:

通信基站（机房）用电计量能耗管理系统通过将基站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。能耗监控单元通过通信公司自有GPRS/CDMA网络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、电费结算。

1、系统构成：

整体系统由三级设备、二级通道以及一套系统构成。其中；

1）、三级设备指的是电能表计量设备，数据传输设备和主站设备。

2）、二级通道指的是数据传输设备与电能表的数据通道（下行通道）和数据传输设备与主站系统的数据通道（上行通道）。

3）、一套系统指的是通信基站（机房）用电计量能耗管理系统。

2、建设内容：

1）、在各类基站（机房）监控点安装电能表计量设备（电能表需带RS485通信接口）。

2）、安装数据传输设备，数据传输设备与电能表计量设备直接进行RS485线缆连接。

3）、数据传输设备负责将用电能耗数据通过GPRS/CDMA通讯方式接入系统。

4）、在主站系统设置档案及通讯信息，对上述设备进行联调，完成基站用电量的采集、统计、分析、标杆比对、电费结算。

3、系统拓扑图：

4、电能表计量设备（监控单元）：

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。电量采集选择符合电力DL/T 645-1997 或DL/T 645-2007 规约的三相电子式有功电能

表（带RS485通信接口），因为符合电力标准的电能表有以下优点：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。

5、数据传输设备（传输单元）：

数据传输设备内置GPRS/CDMA 模块，通过无线GPRS/CDMA 方式，将数据上传地市汇聚中心。

其优势是独立于传输系统、动环系统的通信，并符合电量计量系统按时间间隔上传数据的需求。

然后将采集的经打包处理的数据送到监控中心服务器（设置固定公网IP地址），服务器进行解包分配处理，供能源管理分析使用。建议采用通信公司的内部专网业务，为各端站SIM/UIM卡绑定内网固定IP。

电表、接线端子、通信模块建议采用墙挂式一体化结构，减少系统故障节点；一体化装置结构，结构紧凑，所需空间小，同时接线方便，可以根据现场实际空间选择挂箱大小，即保证了工程实施的可行性，也便于今后的日常维护。

6、主站设备和能耗管理系统软件（地市数据汇聚层）：

地市数据汇聚中心主要由操作员工作站、采集服务器、交换机、能耗管理系统软件等组成。主要接收各监控单元上传的数据，进行统计、分类、打包压缩处理，有一定的数据分析功能；在未上传至省级监控平台数据之前，数据进入缓存区，按照省级监控平台设置的时间，分时间段将数据上传至省级监控中心，暂定每1小时上传1次数据。

地市数据汇聚中心运维人员可以通过WEB网页方式登录浏览、管理所在地市基站（机房）的能耗情况。

地市数据汇聚中心能够接收现有机房动力环境监控单元及其他监控单元采集的数据，第三方监控单元采集的数据需满足地市汇聚中心规定的格式、精度，并需满足地市监控中心采用的传输方式。

地市数据采集及上传管理系统安装在现有各地市监控中心内。地市数据汇聚中心设备能够接收来自以太网、2M（155M）、GPRS/CDMA等的数据，将地市机房和通信网基站数据通过DCN网上传至省级监控中心。

7、现场安装图片：

三、基站（机房）能耗管理平台：

基站能耗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、基站总能耗，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基站的总电量，对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、某个基站总用电量数据，并可对其横向比较、同比、环比，

结合基础信息计算得出基站用电标杆，通过智能决策分析系统对于用电异常基站及时以短信、语

音、工单的方式通知维护人员，并提出整改意见。

系统软件人机界面：

系统软件主要由数据查阅、采集设置、表计管理、地理位置、基站管理、能耗分析、用电结

算、系统设置等8大部分组成。以下对部分界面功能做简要介绍：

1、登录系统：

为保证系统安全，系统管理员对各级操作人员分配用户名和密码，以限制不同人员的操作范围和权限，经系统确认后方可允许进入系统。

2、基站管理：

1）、机房/基站基础设施价信息添加管理：

基站基础信息数据包括：基站名称，基站分类、所属地区，建设时间，空调个数，机房结构

（砖混、钢混、板房），产权属性（自建、租用、共用），机房位置（地面、楼内、楼顶），机房

面积，外墙数量等信息。

2）、机房/基站电费信息添加管理：可以按照不同机房/基站设置电费单价，自动计算电费。

3）、机房/基站基础信息显示：建站成功后右侧按基站编号逐行显示基站基础信息。

3、采集设置：

可为基站/机房设置用电抄表周期（时、日、周、月）等信息。

4、表计管理：

添加各基站监控单元电能表地址、型号、功能、参数等录入信息。

5、地区与位置：

地区添加可以自由创建，有新增主、子分类，编辑、删除分类等功能选项，主分类和子分类的创建可以向下和向右无限延伸，系统还可以结合GIS地图，基站地理位置一目了然，基站有突发状况发生，管理人员也可快速协调基站附近相关人员前往处理。

6、数据查阅：

建站成功后，左侧显示所有添加站点信息，按省，市，地区，站点位置分级显示，方便查找。另外提供两种智能查找站点方式：

1）、有单独搜索栏，输入站名可快速查找到站点。

2）、如站点有绑定地理位置，可从GIS地理位置快速查找到站点。

数据展示：系统软件右侧按抄表时间逐行显示站点在各个时间间隔的表计读数，自上而下，最新数据排在最上面，实现基站的自动抄表并根据费率自动计算电费值。

历史数据搜索：系统可设置历史数据起始时间段，快速查找各个基站历史数据，可随时导出excel表格。

实时招测：系统可实时招测站点当前表计读数。

导出excel表格：所有数据均可导出excel表格编辑、打印。

7、能耗分析：

系统提供同一区域内基站能耗对比、同种类型基站能耗对比，同个基站不同时间段能耗对比，分析时段可提供时分析、天分析、周分析、月分析、年分析以及任意指定时间段内的数据分析，并提供柱状图、饼图、曲线图等表现方式。

数据报表：下面分别为同一区域、同个基站、同一类型数据分析报表。

可视分析：下面分别为同一区域柱状图、同一类型圆饼图、同个基站曲线图。

根据电量监控数据进行统计分析，确定不同类型基站标杆电量，根据标杆电量，当某基站用电量超出该类型基站标杆电量设定值（用电异常值设定：可根据实际情况由系统管理员设置），管理系统可通知维护人员查明用电异常状况，找出不合理用电设备，及时改造。

8、用电结账：

基站电费考核：系统可以实现电量申报、审批及统一标准考核。在此过程中各县的各类报表统一上报，报账人员按月或者按照某时间段发起报账流程，系统将自动生成唯一流水号，报账严格按照日历时间表的程序，新发起的报账开始日期必须和上期报账结束日期对应，否则系统会提示报账失败，避免了多报、漏报、错开报的情况。流水号与每次报账记录相对应，审核人员可以按流水号轻松查找报账人员报账记录，避免了弄虚作假，并起到了监督的作用。

电费异常比对：将能耗管理系统内基站每月电量数据导出，与财务电费支出电量相比对，如有较大差异，可通知公司电费管理员核查、处理。

9、系统设置：

1）、增加、删除、修改各级基站管理人员和电费结算人员操作、访问权限。

2）、系统具有记录所有相关人员、设备重要操作的功能,包括操作人、被操作基站、操作设备、操作日期、时间和操作内容等,系统对操作记录应有查询、统计功能,包括所有的停电及用电异常故障告警均应被记录下来,且不可擦除。电量管理系统有系统操作记录，对于电量管理系统自身的任何操作有详细的记录。例如操作人员的增加、删除，操作人员权限、口令的修改，操作

人员登录、退出记录等。

四、系统主要功能和特点

1、主要功能:

1）、自动抄表功能：按照设置的抄表开始时间和抄表间隔，到预定的抄表时刻，数据传输终端会自动依次去抄收各电能表的数据，数据传输终端对抄收的数据本地存储并上报中心。

2）、基站分类计量：系统将采集上来的数据根据基站的类型分成几大类别，并能够按照能量类型的划分进行单项的统计、分析和评估。

3）、能耗统计：系统提供多种数据统计方式，可按区域统计、可按能耗类型统计、可按基站类型统计。系统可提供日统计、周统计、月统计、年统计等多种时段数据的统计方式。

4）、能耗分析：系统提供多种分析算法，如同比、环比、排名等方式，可实现对区域能耗、具体能耗类型、基站类型能耗进行分析。分析时段可提供日分析、周分析、月分析、年分析以及任意指定时段内的数据分析。

5）、能耗评估：系统建立多种能耗评估标准，如基站能耗密度标准值、基站能耗评分等级标准、设备运行状态评分标准等评估标准，根据基站的能耗情况与能耗评估标准之间的比较得出评估结论。

6）、能耗报警：能耗报警主要对基站能耗存在的故障进行预警，如设备运行效率过低、突发性的

能耗突变、持续性的损耗现象等等。

7）、需量及用电管理：系统可提供能耗预测功能，预测基站能耗未来一周内、一月内、一年内的能耗趋势，并提供曲线、柱状、圆饼等图形表现方式。

2、主要特点:

1）、实用性：通信基站地理位置分散，因此采用覆盖广泛的GPRS/CDMA网络高信号捕捉，必要是采用高增益天线，可确保网络的正常运行。

2）、实时性：采用最新的通信和软硬件技术，建立了清晰和合理的系统架构，可以实现多线程的 远程并发通信，在几秒时间内，可以让成百上千个基站的实时用电信息传送到监控中心进行集中监视和远程调度，实现故障信息的及时报警。

3）、可扩充性：可以进行系统或模块的无限扩展，便于长期的升级和维护，延长系统的寿命，通过更新部件，能让系统一直存在下去，而不至于整个系统瘫痪，造成大量的投资损失。

4）、易维护性：系统可对数据传输终端执行相应的远程操作命令，包括远程参数设置，远程控制、远程数据抄收、远程终端复位、远程终端软件升级等。

5）、操作简易性：系统软件功能完善，模块化、图形化设计，全过程全中文帮助，操作简单方便。6）、性价比高：该系统专为基站用电信息远程能耗量身定制，充分考虑到基站用电信息各个环节的业务需求。

五、总结：

对于移动公司来说，以目前的基站抄表现状，需投入大量的人力、物力和财力，因为数量众多，地理位置分散，给工作人员带来极大的不便。基站能耗管理系统,自动读取现场用电数据并加以分析给供电企业和通信公司提供了简捷、准确的收缴电费手段。抄录数据的准确性和同时性，又给用电管理、分析、监察、线损计算提供了有效依据，提高了用电管理水平。随着技术的进步和经济的发展，基站用电计量能耗管理系统将进一步为需求侧管理提供良好的技术手段。