赵威（1974-）,男,高级工程师,从事电力信息系统建设和运行维护工作,whh0618@sohu.com;
0 引言
能源互联网将给能源开发、配置、消费各环节带来一系列变革,并将对信息通信系统提出更加全面而严苛的需求,而信息通信系统的安全稳定运行则主要依赖于其设备的工作环境。然而由于电力基层单位的二三级节点位置偏远、设施落后、技术不足等天然属性,其信息通信设备运行的稳定性难以保障,且物理安全措施的不足更容易给整个电力信息网络带来大范围的安全隐患。
为实现信息化与自动化的深度融合,提高基层信息通信设备运行环境的管控能力及运维管理水平,有效解决网络机房改造成本高、机房运维不便等难题,专门研制了远程运维一体化机柜,可通过网络和多种带外方式对柜体本身和柜内安装设备远程管理和操作,并支持远程监控操作,通过数据采样分析柜内设备的物理参数,提前感知和预警故障,为信息通信设备提供理想的运行环境,进而保证信息通信系统的安全稳定运行。
1 远程运维一体化机柜
远程运维一体化机柜[1-3]为信息通信设备提供合理的安装和布线空间,有效保障每台设备的安全可靠运行。机柜内部集成了密集的动环监控点,对每台单独设备的进风口和出风口温度、设备功耗进行实时监控,可对柜内的任意单台设备进行带外管理并控制电源供应,实现对每台设备的精细化管控。在物理安全方面,远程运维一体化机柜采用了电控门锁和侧板内部锁紧控制,只有刷卡认证或远程控制才可以打开,一般的物理方法难以从外部开启机柜。远程运维一体化机柜在提供稳固的设备安装承载基础上,同时集成空调通风、电子门禁控制、温湿度监测、漏水检测、电源监测、烟感报警、工作照明、远程集中管理等多种功能,形成一体化的设备安装和管理平台,在限定的空间范围内满足信息通信设备运行所需的全部基本环境要求和远程精细管理需求。远程运维一体化机柜结构示意如
图1
远程运维一体化机柜结构示意
Fig.1
The remote operation and maintenance integrated cabinet structure
2 关键技术
2.1 一体化空调技术
1）远程运维一体化机柜空调模块采用工业级高静压离心风机,在柜内有限的空间内通过静压舱和分支管道设计,实现冷气均匀分配,精确送风到网络设备的左右进风口和服务器的前进风口,确保冷空气全部用于设备散热,有效避免了环境热能损耗。
2）机柜内的风道设计采用模块化组装[4],可以适应多数信息通信设备和服务器设备的不同进风口高度和位置要求。
3）空调模块具有温度调节和去湿功能,可以满足柜内除湿和降温需求,保证机柜内的温湿度维持在各种设备运行要求范围内。
4）冷热空气在机柜内部循环,保证机柜内部清洁。
5）空调模块可输出运行故障信号,可以实时监测设备的工作状态。
6）机柜空调整体采用静音设计,运行噪音低。
7）机柜空调可以提供左右送风灵活可调方案,进、出风口结构设计合理,避免循环短路。
2.2 空调无水化技术
1）远程运维一体化机柜采用冷凝水蒸发技术可快速蒸发空调冷凝水,可以避免冷凝水流入机柜内部对网络设备造成侵害。
2）冷凝水蒸发技术具有液面检测功能,水位达到一定高度开始蒸发水分,避免冷凝水溢出;水位下降到一定高度停止蒸发,避免空载工作对超声波换能器造成的损坏。
3）使用进口粘合剂作为换能器表面涂层,最大程度地避免了因电极变形造成的故障。
2.3 无线通信技术
1）对于大规模部署的密集无线环境变量采集模块,既要能够在有限的频段内进行高频度的无冲突数据上传,又要将功率消耗降低到百微瓦级,以便在不更换电池的情况下连续工作数年,远程运维一体化机柜使用了不定期间隔校时、短期休眠和无线自动跳频技术,使内置电池全密封的环境变量采集模块降低功耗,且可以高频度无冲突上传数据[5-7]。
2）机柜内部有温湿度监控模块,通过无线信号同集中控制模块通信。集中控制模块可以根据环境温度,自动调节控制空调系统的运行。
3）双空调模块可以在机柜内温度较低的时候交替工作,降低运行能耗;机柜内温度较高的时候双空调模块一起工作确保机柜内部的温度适合网络设备工作。
4）机柜内配有漏水监测模块,实时检测是否有漏水现象出现,并将漏水报警信号发送至集中控制模块。
2.4 远程KVM技术
机柜内部网络设备上的Console接口可以通过管理系统与远程计算机通信[8],实现网络设备的远程管理和监测。在网络中断的情况下一般需要对内部设备进行远程终端拨号接入来进行带外命令行调试,而多数设备的Console接口并没有提供或配置安全的口令控制和调制解调功能。远程运维一体化机柜的安全应急终端拨号集中接口模块能够提供远程利用电话线进行调制解调拨入功能,并通过单独的口令认证让远程用户访问某台内部设备的Console接口。这样就可以在断网的情况下,应急拨入后经过安全口令认证对内部设备进行直接操作。
2.5 机柜智能管理系统
1）中控微电脑通过内置的SNMP网管协议将物理环境变量控制融合到标准网络管理监控系统中,兼容企业现有的信息通信运行管理系统,实现与服务器和网络设备的统一平台监控[9-10]。通过SNMP协议能够远程实时监控机柜内的各项环境参数,将这些参数通过智能管理软件进行展示,使管理人员能够清晰快速了解柜内外的环境参数和内部设备的运行状况。
2）智能管理系统能够根据采集到的温度湿度等数据进行计算并对空调等模块做出相应的控制,确保机柜内部的环境适合网络设备的正常运行。根据IC卡或指纹识别等身份识别设备上传的数据识别操作者身份,进行开门、参数设置等操作,确保柜内网络设备以及其他模块的安全和正确运行。
3）通过智能管理系统[11-13],管理人员可在远端查看机柜内部环境的实时数据,对采集和控制模块进行参数修改。高温、烟雾、设备故障等报警信息通过以太网发送至远端管理人员,同时声光报警单元启动,及时通知附近管理人员,确保在最短时间内排除故障。
2.6 智能PDU管理单元
机柜内的电源分配单元（Power Distribution Unit,PDU）对每台设备的电流电压数据进行采集并上传[14],可以采用有线或无线通信方式对其进行远程控制。智能PDU模块能够对所有电路供电插座的电力参数进行连续采集,并提供精密整流滤波稳压和开关断电重启功能。此外,还可以对单台设备的耗电情况进行连续监控,并远程控制断电冷启动。
2.7 远程电控门技术
安全的柜体设计保证了在锁闭的情况下无法从外部对机柜进行暴力拆卸。远程中控、电控门锁、IC读卡器和摄像头人脸审计的综合集成实现了IC卡开锁、访问日志记录、人脸审计和远程控制开锁的功能,通过电子门禁对机柜内的设备和布线区域进行保护[15]。根据IC卡识别操作者身份进行开门、参数设置等操作,每一次开关门操作均有日志记录时间和人员,并集中上传至管理中心。
3 实施效果
3.1 运行环境保障带来稳定性提升
通过远程运维一体化机柜相对封闭的机柜空间、密集的无线温湿度采集点、电源输出各路单独监控、集成双机智能控制空调、精确送风的冷空气通道、新风防尘过滤网,显著提高了二三级网络节点信息通信设备的运行稳定性（见
表1
安装机柜前后的各项参数对比
Tab.1
The comparisons of parameters before and after the installation of cabinet
3.2 远程运维辅助带来运维方式转变
通过远程运维一体化机柜实现了精确到每个设备电源线的远程电流电压监控,可以远程操作某台设备的断电和送电,利用远程拨号带外管理,可对设备进行Bootrom级的操作。对二三级网络节点信息通信设备的运维方式带来了极大转变,缩短了故障发现和处理时间,提高了运维人员工作效率,节约了大量的时间,实际案例如下。
1）故障现象。在省公司远程升级下属县的一台交换机固件,文件传输至一半时交换机无响应。
2）传统的处理方法。从省会城市派出工程师抵达现场,重新启动设备发现因文件损坏,只能进入Bootrom菜单,重新上传升级文件升级完成,花费了3天的时间,且需要省公司专业技术工程师抵达现场处理。
3）一体化机柜安装后的解决方式。管理中心网络专业工程师通过远程拨号登入一体化机柜,控制PDU模块对交换机进行断电重启。通过一体化机柜的远程带外管理功能进入交换机的Bootrom菜单,配置FTP远程重新上传升级文件。完成升级花费了20 min,且不需要任何人员到达现场。
3.3 智能分析提前发现硬件故障
密集的无线传感器能够对每台设备的进风口和出风口温度精确探测并上传,并利用中央管理软件对所有数据进行实时智能分析,当一台设备进出风口温差异常时,即可提前预警设备的风扇故障。同样当一台设备电流异常波动时,也可以提前预警设备内电子元件故障,有效避免了故障蔓延而造成更大损失。
3.4 快速部署,方便回收或迁移
机柜安装部署简便快捷,侧板及前后柜门均可拆卸,方便内部电器设备的组装和布线。新建筑不需要专门装修机房,减少外配套工程,使用一体化机柜当天即可将服务器和网络设备部署完成。对于临时租用的场地,租约到期后可以将一体化机柜回收或快速迁移到新址,以远低于机房建设的成本实现了完整专业机房的功能。
4 结语
远程运维一体化机柜作为保障变电所、区县供电局、营业厅等信息通信节点的信息通信体系安全的重要手段,符合“互联网+智慧能源”中发展基于电网的通信设施的理念。通过在基层单位部署远程运维一体化机柜,解决了二三级节点信息通信设备运行环境差等难题,极大地提高了设备运行的安全性和稳定性,节约了用于机房建设的大量投资。机柜安装简便快捷,对基层人员进行简单培训即可满足日常运行维护要求,降低了本地维护工作难度,减少了技术人员差旅次数,具有良好的经济社会效益,为电力信息系统在基层单位的深化应用提供了良好的基础保障。
(编辑:张钦芝)
参考文献
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孙绍辉（1973-）,男,高级工程师,从事电力信息系统建设和运行维护工作;
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曹勇（1979-）,男,工程师,从事电力信息系统建设和运行维护工作。