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通信電源是通信系統必不可少的重要組成部分,其設計目標是安全、可靠、高效、穩定、不間斷地向通信設備提供能源。通信電源必須具備智能監控、無人值守和電池自動管理等功能,從而滿足網絡時代的需求。通信電源系統由交流配電、整流柜、直流配電和監控模塊組成。
(二)通信電源設備的更新換代
近年來,隨著技術的進步,特別是功率器的更新換代,新型電磁材料的不斷使用,功率變換技術的不斷改進,控制方法的不斷進步,以及相關學科的技術不斷融合,通信電源在系統的可靠性、穩定性,電磁兼容性,消除網側電流諧波、提高電能利用率、降低損耗、提高系統的動態性能等等方面都取得長足的進步。
(三)現行通信電源的電路模型和控制技術
目前通信電源的變換電路拓撲結構主要采用雙單端電路,半橋電路和全橋電路,各有優缺點。一般認為,在中、小功率場合,采用雙單端電路或半橋電路是適宜的;在大功率場合則采用全橋變換電路。
二、通信電源發展趨勢
(一)開關器件的發展趨勢
電源技術的精髓是電能變換,即利用電能變化技術將市電或電池等一次電源變換成適用于各種用電對象的二次電源。其中,開關電源在電源技術中占有重要地位,從10kHz發展到高穩定度、大容量、小體積、開關頻率達到兆赫茲級,開關電源的發展為高頻變化提供了硬件基礎,促進了現代電源技術的繁榮和發展。
(二)通信直流電源產品的技術發展市場需求發展
在需求與技術的共同推動下,通信直流電源產品體現了如下的發展態勢:
體系架構相當長的一段時間內維持穩定。通信直流電源在相當長的時間內還是維持現有的交流配電、整流器模塊(并聯)、直流配電、監控單元、蓄電池等為主要組成部分的架構;功率變換模式也將維持現有的高頻開關模式,暫時不會出現類似從線性電源到開關電源的階躍性的變化。
功率密度不斷提高。通信一次電源的核心部件整流器的功率密度不斷提高,推動了通信直流電源整機的功率密度不斷提高,但配電器件、蓄電池等密度基本維持穩定,一定程度制約了整機系統的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信電源的最基本要求。隨著器件技術、通信電源技術的成熟,以及各通信直流電源設備廠家在可靠性研究上大力投入,通信直流電源產品可靠性呈不斷提高的趨勢。
按照TRIZ理論(“創造性解決問題的理論”的俄語縮略語)描述的技術系統發展進化規律,一般而言,技術的生命周期包含四個階段:嬰兒期、成長期、成熟期和衰退期,種種跡象表明,通信直流電源的核心技術,開關電源技術基本上開始步入成熟期:效率的提升變得緩慢和困難、而電源損耗不能大幅度降低限制了功率密度的進一步提高,未來幾年甚至十幾年內,通信直流電源產品將進入一個緩慢發展的階段,直至有一天,一種新的電源變換技術(文秘站:)出現,通信直流電源產品就會再出現一個階躍性的發展,就像開關穩壓技術替代線性穩壓技術,給電源帶來了革命性的變化。
(三)通信用蓄電池技術研究的新進展
通信用蓄電池作為通信系統后備的能源供應手段,其研制、生產和應用技術一直備受世界各國通信行業的重視。隨著科技的發展和技術的不斷進步,國外正在研制和試驗新一代的通信用蓄電池,有的已經進入商用化階段。這些新的蓄電池,由于其材料、結構和技術上的先進性,在性能上具有傳統的VRLA電池無可比擬的優越性。
1.釩電池(VanadiumRedoxBattery)。釩電池(VRB)是一種電解值可以流動的電池,目前正在逐步進入商用化階段。
2.燃料電池。燃料電池是一種化學電池,也是一種新型的發電裝置,它所需的化學原料由外部供給,如氫氧燃料電池,只要外部供給氫和氧,經過內部電極、催化劑和堿性電解液的作用,就能產生0.9V電壓的直流電能,同時產生大量的熱能.
1.1智能化在我國當前社會發展形勢下,通信網絡對通信電源的需求越來越高,而通信電源對通信網絡的穩定性的影響也越來越大,如何確保通信電源的質量已成為現代社會發展的一個重要問題。在這個科技不斷發展的時代,我國當前通信網絡已經得到了普遍的覆蓋,智能化已成為科技發展的必然,高度集成化、通過采用模塊化線路實現體積小型化,化解了通信網絡對尺寸要求的壓力。智能化技術在其應用中主要體現在計算機技術,精密傳感技術,GPS定位技術的綜合應用。隨著產品市場競爭的日趨激烈,產品智能化優勢在實際操作和應用中得到非常好的運用,其主要表現在:大大改善操作者作業環境,減輕了工作強度;提高了作業質量和工作效率;一些危險場合或重點施工應用得到解決;環保、節能;提高了機器的自動化程度及智能化水平;提高了設備的可靠性,降低了維護成本;故障診斷實現了智能化,降低不必要的人力、物力、財力的投入,節約成本,保障通信網絡的穩定性、可靠性、連續性。
1.2節能在我國通信網絡系統中,通信電源作為通信設備中的重要組成部分,其能耗也是相當大的。隨著社會的發展,能源緊缺問題已成為我國社會發展的一大問題。我國經濟的發展是以犧牲環境為代價的,發展節能已成為我國當前社會發展的重要方向。不加快調整經濟結構、轉變增長方式,資源支撐不住,環境容納不下,社會承受不起,經濟發展難以為繼。只有堅持節約發展、清潔發展、安全發展,才能實現經濟又好又快發展。在通信行業中,通信電源只有不斷發展節能技術,不斷提高通信電源設備的資源利用率,才能響應我國可持續化發展戰略的號召,從而促進我國社會的穩定、健康發展。
一、通信電源的發展現狀
(一)供電系統的現狀
通信電源是通信系統必不可少的重要組成部分,其設計目標是安全、可靠、高效、穩定、不間斷地向通信設備提供能源。通信電源必須具備智能監控、無人值守和電池自動管理等功能,從而滿足網絡時代的需求。通信電源系統由交流配電、整流柜、直流配電和監控模塊組成。
(二)通信電源設備的更新換代
近年來,隨著技術的進步,特別是功率器的更新換代,新型電磁材料的不斷使用,功率變換技術的不斷改進,控制方法的不斷進步,以及相關學科的技術不斷融合,通信電源在系統的可靠性、穩定性,電磁兼容性,消除網側電流諧波、提高電能利用率、降低損耗、提高系統的動態性能等等方面都取得長足的進步。
(三)現行通信電源的電路模型和控制技術
目前通信電源的變換電路拓撲結構主要采用雙單端電路,半橋電路和全橋電路,各有優缺點。一般認為,在中、小功率場合,采用雙單端電路或半橋電路是適宜的;在大功率場合則采用全橋變換電路。
二、通信電源發展趨勢
(一)開關器件的發展趨勢
電源技術的精髓是電能變換,即利用電能變化技術將市電或電池等一次電源變換成適用于各種用電對象的二次電源。其中,開關電源在電源技術中占有重要地位,從10kHz發展到高穩定度、大容量、小體積、開關頻率達到兆赫茲級,開關電源的發展為高頻變化提供了硬件基礎,促進了現代電源技術的繁榮和發展。
(二)通信直流電源產品的技術發展市場需求發展
在需求與技術的共同推動下,通信直流電源產品體現了如下的發展態勢:
體系架構相當長的一段時間內維持穩定。通信直流電源在相當長的時間內還是維持現有的交流配電、整流器模塊(并聯)、直流配電、監控單元、蓄電池等為主要組成部分的架構;功率變換模式也將維持現有的高頻開關模式,暫時不會出現類似從線性電源到開關電源的階躍性的變化。
功率密度不斷提高。通信一次電源的核心部件整流器的功率密度不斷提高,推動了通信直流電源整機的功率密度不斷提高,但配電器件、蓄電池等密度基本維持穩定,一定程度制約了整機系統的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信電源的最基本要求。隨著器件技術、通信電源技術的成熟,以及各通信直流電源設備廠家在可靠性研究上大力投入,通信直流電源產品可靠性呈不斷提高的趨勢。
按照TRIZ理論(“創造性解決問題的理論”的俄語縮略語)描述的技術系統發展進化規律,一般而言,技術的生命周期包含四個階段:嬰兒期、成長期、成熟期和衰退期,種種跡象表明,通信直流電源的核心技術,開關電源技術基本上開始步入成熟期:效率的提升變得緩慢和困難、而電源損耗不能大幅度降低限制了功率密度的進一步提高,未來幾年甚至十幾年內,通信直流電源產品將進入一個緩慢發展的階段,直至有一天,一種新的電源變換技術出現,通信直流電源產品就會再出現一個階躍性的發展,就像開關穩壓技術替代線性穩壓技術,給電源帶來了革命性的變化。
(三)通信用蓄電池技術研究的新進展
通信用蓄電池作為通信系統后備的能源供應手段,其研制、生產和應用技術一直備受世界各國通信行業的重視。隨著科技的發展和技術的不斷進步,國外正在研制和試驗新一代的通信用蓄電池,有的已經進入商用化階段。這些新的蓄電池,由于其材料、結構和技術上的先進性,在性能上具有傳統的VRLA電池無可比擬的優越性。
1.釩電池(Vanadium Redox Battery)。釩電池(VRB)是一種電解值可以流動的電池,目前正在逐步進入商用化階段。
2.燃料電池。燃料電池是一種化學電池,也是一種新型的發電裝置,它所需的化學原料由外部供給,如氫氧燃料電池,只要外部供給氫和氧,經過內部電極、催化劑和堿性電解液的作用,就能產生0.9V電壓的直流電能,同時產生大量的熱能.
3.電源監控系統的發展。隨著互聯網技術應用日益普及和信息處理技術的不斷發展,通信系統從以前的單機或小局域系統逐漸發展至大局域網系統或廣域網系統,大量人力、物力被投入到網絡設備的管理和維護工作上。不過通信設施所處環境越來越復雜,人煙稀少、交通不便都會增大維護的難度,這對電源設備的監控管理提出了新的需求,保護通信互聯網終端的電源設備必須具備數據處理和網絡通信能力。此時,數字化技術就表現出了傳統模擬技術無法實現的優勢,數字化技術的發展逐步表現出傳統模擬技術無法實現的優勢.
4.通信電源的環保要求。環保問題,一方面的指標是通信電源的電流諧波要符合要求,降低電源的輸入諧波,不但可以改善電源對電網的負載特性,減少給電網帶來嚴重污染的情況,還可減少對其他網絡設備的諧波干擾。另一個重要方面,是材料的可循環利用和環境的無污染,這方面需要產品滿足WEEE/ROHS指令。
在通信電源開發、生產早期,人們主要集中研究電源的輸出特性,較少考慮到電源的輸入特性。例如:傳統的在線式電源輸入AC/DC部分通常采用橋式整流濾波電路,其輸入電流呈脈沖狀,導通角約為π/3,波峰因數大于純電阻負載的1.4倍。這些諧波電流大的電源給電網帶來了嚴重的污染,使電網波形失真,實際負荷能力降低,對于三相四線制的電網來說,還很有可能因中性線電流過大而出現不安全隱患。
參考文獻:
[1]朱雄世,《通信電源的現狀與展望》.
[2]《淺析全球通信電源技術發展趨勢》.
[3]《通信直流電源發展趨勢》.
[4]孫向陽、張樹治,《國外通信用蓄電池技術研究的新進展》.
[5]《通信電源技術發展趨勢及標準研究方向》.
[6]曾瑛,《淺談通信電源》.
[7]王改娥、李克民,《談我國通信電源的發展方向》.
[8]王改娥、李克民,《我國通信電源的發展回顧與展望》.
[9]侯福平,《UPS系統在通信網絡中使用的特點及要求》.
[10]《全球通信電源技術發展呈現五大趨勢》.
[論文摘要]工學結合、校企合作的教學模式是通信電源高職教學改革的需要,本文從多個角度闡述了工學結合的實踐內容,提出了工學結合的教學方法及思路。工學結合把以課堂為主傳授知識的教學環境與直接獲得實際經驗和能力為主的生產現場環境有機結合起來,極大地提高學生的實踐動手能力,有利于培養適合行業、企業需要的應用型人才。
一、工學結合教學模式是高職教育改革的必然趨勢
教高[2006]14號文件《關于實施國家示范性高等院校建設計劃、加快高等職業院校改革與發展意見》明確指出,高職教育要堅持以“服務為宗旨,以就業為導向,走產學研結合的發展道路”的辦學方針。工學結合、校企合作可以充分利用學校、企業和研究機構的教育資源和教育環境,以培養適合行業、企業需要的應用型人才為目的的教育模式,把以課堂傳授知識為主的教學環境與直接獲得實際經驗和能力為主的生產現場環境有機結合起來。實踐和推廣工學結合、校企合作的教學的新模式,集中體現出以社會需求為導向、以專業特色求發展、以教學質量為基礎的高職教育特色。
通信電源是移動通信設施的“心臟”,對通信事業發展起著舉足輕重的作用。隨著通信事業發展,移動通信已進入千家萬戶。聯通、移動等通信行業企業新增建設了大量基站,目前通信基站大量使用了小容量的開關電源、小容量的蓄電池以及小容量的UPS等設備,而電源系統的維護在安全保障、可靠性等方面的有著相當嚴格的要求與規范,一旦通信電源發生故障而停止供電,必將導致通信中斷。因此各大通信運營商對通信電源越來越重視,對高技能、高質量、高素質的電源專業人才有迫切需求。通信電源專業培養的學生有很多畢業后從事基站代維的工作,但基站電源的維護是一個將所學專業知識進行綜合運用的過程,既需要有較扎實的理論知識,又要有很強的動手操作能力。然而,現實情況是,有些學生就業后一開始工作顯得無所適從,上不了手,而很多通信運行企業難以招到合適的人才。
產生這一矛盾的原因,主要是我們的教育與企業實際仍然脫節,學院專業教學的就業針對性不強,學生實踐能力和就業能力較弱。由于學校不甚了解社會對職業崗位的要求,專業知識教學與日新月異的通信新技術的發展不相適應,難于解決實訓實施設備,缺乏職業技能培訓手段,行業企業在職業教育尤其是職前教育中參與力度欠缺,校企結合緊密程度不足。因此,工學結合教學模式是高職教育改革的必然趨勢
二、工學結合教學模式的主要實踐內容
發展學校和行業、企業之間的多種形式的合作,逐步做到專業培養過程中每一個環節和通信企業電源專業技術需求緊密銜接。這樣既有利于實訓教學和學生就業,更重要的是能及時得到企業的反饋,促進辦學、提高教育質量。工學結合教學新模式,可以從以下幾方面內容實踐:
(一)因時制宜開展課堂教學,與時俱進設置專業課程
教材的編制和選用既要注重理論性,更要注重實踐性的分析,每年都要堅持修訂和充實教材內容,增添新的課程,提升專業教學內涵,使學生的專業知識更廣。學院實訓基地目前已配有空調實訓室、電力實訓室(包括高低配、開關電源、UPS、交流配電瓶、通信用蓄電池等)、監控實訓室和油機實訓室。教學內容方面新增加了基站電源維護、概預算、工程設計、專業英語、CAD等課程以及交流電等電工專業課程,拓寬了學生的專業知識。有的放矢開展項目式的課程設計,在課程設計中,結合實際的工程案例,讓學生了解實際的開發工程,了解市場信息及掌握專業發展動態,從而使學生真正做到學以致用。
(二)加強學校實訓基地建設,不斷完善和更新實訓基地設備設施
實訓基地的設備設施與通信行業企業相配套,隨著通信電源技術發展而不斷更新,保持設施和設備的先進性,不斷改善學校實訓實習的環境。學生進入實訓基地就像置身與企業工作現場,使整個教學過程完全貼近企業生產第一線,貼近社會實際。加強學生通信電源基本技能訓練,傳輸設備相關技能訓練,交換、軟交換設備相關技能訓練,基站、天饋設備相關技能訓練,寬帶、數據設備相關技能訓練,相關儀表儀器測量專業技能訓練。通過各種基本技能的實訓,使學生具有扎實的專業功底,以適應今后社會通信事業發展的需要。
(三)著力提高教師素質
專業教師不但要在專業知識更新和理論上不斷進修充電,而且學院還要利用寒、暑假安排專業課教師到通信企業以普通員工身份頂崗實習,每年不少于一個半月,通過教師實習,與企業加深接觸,體驗市場和企業的實際需求,從而對我們學生的培養及適崗培訓課程設置有深刻的體會。同時,安排教師參加各種新技術培訓,了解和掌握通信領域前沿科技發展脈搏,了解企業所需,收集各種案例,用于教學。
(四)加強產學研結合的實踐教學
遵循以學生就業、服務信息產業的宗旨,學院與有關企業緊密合作,建設通信職業技能鑒定站、通信行業企業通信電源培訓基地,同時積極推動各大運營商在院校電源培訓基地的組建。建立和健全師資庫,聘請通信行業專家和企業生產技術骨干來院授課,使通信電源教學更貼近實際。學院每年利用暑假組織和安排通信電源專業教師到對口企業實習,從而掌握了大量第一手資料,增強了教學的針對性和前瞻性。還邀請浙江臥龍燈塔電源有限公司工程師講授蓄電池活化方面的內容,學生學到書本上學不到的知識。
(五)推進“任務驅動”教學法,推廣案例教學
鼓勵學生自發組建項目小組,根據各項目小組的特長,承接相應的項目設計、施工、在指導老師的輔助下,完成從設計到施工的整個過程。讓學生帶著來源于企業的“任務”展開教學活動,引導學生由簡到繁、由易到難、循序漸進地完成一系列“任務”,從而得到清晰的思路和熟練的方法,解決問題,得出結論。同時積極鼓勵和引導學生參加電力機務員高級工考試和電工證考試,獲得各種技能。加強對校外實習學生的走訪,深入企業調研,合理分析培養目標崗位群體和要求。教學方法主要有:
1.工學交替教學法 及時開發與企業同步的實訓實踐項目,創造真實的企業環境和工作情境,通過移動等通信運營商,建立通信電源實訓基地和校外實習合作伙伴等措施,使得通信電源課程更加完善,設備更新速度與企業同步,企業鍛煉機會增多。
2.案例教學法 在社會越來越重視創新性、應用型人才的背景下,利用行業背景收集大量真實企業案例,經過課程組教師精心設計,開設案例討論課,提高學生分析問題和解決問題的能力,加深對課程的理解,有利于理論知識與實際經驗結合和轉化。
3.體驗式教學法 利用行業背景和校企之間的良好合作,在大量的企業培訓課程中使其與學校教學有機融合,使學生接受企業文化熏陶、獲得一線一手培訓內容,同時讓企業員工更多了解學生,增強社會影響力。
4.互動式教學法 倡導教師與學生之間進行平等的對話和討論。教師和學生通過實訓實習獲得的感受和體會相互交流,取長補短,達成共識,共同提高。不同的教學內容和教師所采取的互動式教學方法的具體形式可以有所不同。
三、工學結合教學模式的理論意義及應用價值
工學結合的教學設計不同于以往一般的課堂授課——實驗室實驗——企業實習模式,是高職教育一種新的教學改革思路。新教學模式強調四性:即增強專業設置的針對性、增強課程內容的實用性、增強教學過程的實踐性、增強學校和企業的伙伴合作性。以學生獲得知識技能為切入點,聯合企業專家遴選出本課程所對應的崗位典型工作任務,結合校內外實訓實習基地的條件,以學生認知和技能的獲取為依據進行。在綜合機務員技能鑒定大綱的指導下,通過設計典型工作任務,創造虛擬的企業環境和工作情境,靈活施行“校內——校外——校內——校外”的教學方式,結合企業實時動態,形成立體化教學內容。建立校外通信能源實訓基地,提高實驗實訓課比例,設備更新與企業同步,學生到企業鍛煉機會增多,增加實踐經驗、加強實踐和理論的反復驗證。開發實驗實踐項目,培養特色鮮明的學生。通過完善電源實訓中心功能,包含系統維護功能,系統分析、系統設計、工程施工等實踐功能,增加學生的動手實踐感知能力,提升了其可持續發展的能力,較好解決了通信電源專業培養生員緊貼社會和企業需求,對社會、企業、學院、學生是多贏的教學改革成果。
通信電源專業是浙江郵電職業技術學院在1958年建校之初創辦的專業,是學院乃至全國的重點基礎專業。學院2004年升格為高職院校以后,通信電源專業成為學院首批重點專業之一。學院除了每年向社會輸送通信電源高職學生90人左右,還承擔大量的浙江省移動、電信等各大通信運營商及代維公司電力機務人員的培訓、鑒定、競賽等任務。近年來,學院緊貼社會和企業需求,圍繞工學結合的教學模式,探索教學改革,取得了顯著效果。
(一)創造了真實的企業情境,設計全面的實踐項目,把以課堂為主傳授知識的教學環境與直接獲得實際經驗和能力為主的生產現場環境有機結合起來,極大的提高學生的實踐動手能力,有利于培養適合行業、企業需要的應用型人才。
(二)積極開展校企合作,在雙贏、互利基礎上為通信企業搭建培訓平臺。基地為學校提供了科研項目、簽“訂單”培養學生,提供教學實習等,學校為基地提供培訓業務,開展科研,輸送優秀畢業生等,以此促使教學、科研全面提升,帶動招生、就業良性循環。由于企業培訓與日常教學有機融合,推行體驗式的企業案例教學,開設案例討論課,感受企業文化,加深課程理解,有利于理論經驗向實際經驗的轉化。
(三)以工學結合為切入點,采用工學交替教學模式,增強學生學習目的性、能動性,進一步培養其實踐技能和職業能力,及早自我規劃職業生涯,有利于學生實踐能力的錘煉、實踐經驗的積累,以及創新精神的培養,最終培養出真正符合社會需要的高素質技能型人才。
近三年來,有效的教學手段和完善的教學實踐環境大大促進了課程的建設。其中,通信電源課程榮獲浙江省“精品課程”,用人單位對本專業學生的綜合職業能力的認可度大幅提升,通信電源專業畢業生一次就業率達到95%以上,真正實現了學生、社會、學校多方共贏的良好局面。
參考文獻:
一、工學結合教學模式是高職教育改革的必然趨勢
教高[2006]14號文件《關于實施國家示范性高等院校建設計劃、加快高等職業院校改革與發展意見》明確指出,高職教育要堅持以“服務為宗旨,以就業為導向,走產學研結合的發展道路”的辦學方針。工學結合、校企合作可以充分利用學校、企業和研究機構的教育資源和教育環境,以培養適合行業、企業需要的應用型人才為目的的教育模式,把以課堂傳授知識為主的教學環境與直接獲得實際經驗和能力為主的生產現場環境有機結合起來。實踐和推廣工學結合、校企合作的教學的新模式,集中體現出以社會需求為導向、以專業特色求發展、以教學質量為基礎的高職教育特色。
通信電源是移動通信設施的“心臟”,對通信事業發展起著舉足輕重的作用。隨著通信事業發展,移動通信已進入千家萬戶。聯通、移動等通信行業企業新增建設了大量基站,目前通信基站大量使用了小容量的開關電源、小容量的蓄電池以及小容量的UPS等設備,而電源系統的維護在安全保障、可靠性等方面的有著相當嚴格的要求與規范,一旦通信電源發生故障而停止供電,必將導致通信中斷。因此各大通信運營商對通信電源越來越重視,對高技能、高質量、高素質的電源專業人才有迫切需求。通信電源專業培養的學生有很多畢業后從事基站代維的工作,但基站電源的維護是一個將所學專業知識進行綜合運用的過程,既需要有較扎實的理論知識,又要有很強的動手操作能力。然而,現實情況是,有些學生就業后一開始工作顯得無所適從,上不了手,而很多通信運行企業難以招到合適的人才。
產生這一矛盾的原因,主要是我們的教育與企業實際仍然脫節,學院專業教學的就業針對性不強,學生實踐能力和就業能力較弱。由于學校不甚了解社會對職業崗位的要求,專業知識教學與日新月異的通信新技術的發展不相適應,難于解決實訓實施設備,缺乏職業技能培訓手段,行業企業在職業教育尤其是職前教育中參與力度欠缺,校企結合緊密程度不足。因此,工學結合教學模式是高職教育改革的必然趨勢
二、工學結合教學模式的主要實踐內容
發展學校和行業、企業之間的多種形式的合作,逐步做到專業培養過程中每一個環節和通信企業電源專業技術需求緊密銜接。這樣既有利于實訓教學和學生就業,更重要的是能及時得到企業的反饋,促進辦學、提高教育質量。工學結合教學新模式,可以從以下幾方面內容實踐:
(一)因時制宜開展課堂教學,與時俱進設置專業課程
教材的編制和選用既要注重理論性,更要注重實踐性的分析,每年都要堅持修訂和充實教材內容,增添新的課程,提升專業教學內涵,使學生的專業知識更廣。學院實訓基地目前已配有空調實訓室、電力實訓室(包括高低配、開關電源、UPS、交流配電瓶、通信用蓄電池等)、監控實訓室和油機實訓室。教學內容方面新增加了基站電源維護、概預算、工程設計、專業英語、CAD等課程以及交流電等電工專業課程,拓寬了學生的專業知識。有的放矢開展項目式的課程設計,在課程設計中,結合實際的工程案例,讓學生了解實際的開發工程,了解市場信息及掌握專業發展動態,從而使學生真正做到學以致用。
(二)加強學校實訓基地建設,不斷完善和更新實訓基地設備設施
實訓基地的設備設施與通信行業企業相配套,隨著通信電源技術發展而不斷更新,保持設施和設備的先進性,不斷改善學校實訓實習的環境。學生進入實訓基地就像置身與企業工作現場,使整個教學過程完全貼近企業生產第一線,貼近社會實際。加強學生通信電源基本技能訓練,傳輸設備相關技能訓練,交換、軟交換設備相關技能訓練,基站、天饋設備相關技能訓練,寬帶、數據設備相關技能訓練,相關儀表儀器測量專業技能訓練。通過各種基本技能的實訓,使學生具有扎實的專業功底,以適應今后社會通信事業發展的需要。
(三)著力提高教師素質
專業教師不但要在專業知識更新和理論上不斷進修充電,而且學院還要利用寒、暑假安排專業課教師到通信企業以普通員工身份頂崗實習,每年不少于一個半月,通過教師實習,與企業加深接觸,體驗市場和企業的實際需求,從而對我們學生的培養及適崗培訓課程設置有深刻的體會。同時,安排教師參加各種新技術培訓,了解和掌握通信領域前沿科技發展脈搏,了解企業所需,收集各種案例,用于教學。
(四)加強產學研結合的實踐教學
遵循以學生就業、服務信息產業的宗旨,學院與有關企業緊密合作,建設通信職業技能鑒定站、通信行業企業通信電源培訓基地,同時積極推動各大運營商在院校電源培訓基地的組建。建立和健全師資庫,聘請通信行業專家和企業生產技術骨干來院授課,使通信電源教學更貼近實際。學院每年利用暑假組織和安排通信電源專業教師到對口企業實習,從而掌握了大量第一手資料,增強了教學的針對性和前瞻性。還邀請浙江臥龍燈塔電源有限公司工程師講授蓄電池活化方面的內容,學生學到書本上學不到的知識。
(五)推進“任務驅動”教學法,推廣案例教學
鼓勵學生自發組建項目小組,根據各項目小組的特長,承接相應的項目設計、施工、在指導老師的輔助下,完成從設計到施工的整個過程。讓學生帶著來源于企業的“任務”展開教學活動,引導學生由簡到繁、由易到難、循序漸進地完成一系列“任務”,從而得到清晰的思路和熟練的方法,解決問題,得出結論。同時積極鼓勵和引導學生參加電力機務員高級工考試和電工證考試,獲得各種技能。加強對校外實習學生的走訪,深入企業調研,合理分析培養目標崗位群體和要求。教學方法主要有:
1.工學交替教學法 及時開發與企業同步的實訓實踐項目,創造真實的企業環境和工作情境,通過移動等通信運營商,建立通信電源實訓基地和校外實習合作伙伴等措施,使得通信電源課程更加完善,設備更新速度與企業同步,企業鍛煉機會增多。
2.案例教學法 在社會越來越重視創新性、應用型人才的背景下,利用行業背景收集大量真實企業案例,經過課程組教師精心設計,開設案例討論課,提高學生分析問題和解決問題的能力,加深對課程的理解,有利于理論知識與實際經驗結合和轉化。
3.體驗式教學法 利用行業背景和校企之間的良好合作,在大量的企業培訓課程中使其與學校教學有機融合,使學生接受企業文化熏陶、獲得一線一手培訓內容,同時讓企業員工更多了解學生,增強社會影響力。
4.互動式教學法 倡導教師與學生之間進行平等的對話和討論。教師和學生通過實訓實習獲得的感受和體會相互交流,取長補短,達成共識,共同提高。不同的教學內容和教師所采取的互動式教學方法的具體形式可以有所不同。
三、工學結合教學模式的理論意義及應用價值
工學結合的教學設計不同于以往一般的課堂授課——實驗室實驗——企業實習模式,是高職教育一種新的教學改革思路。新教學模式強調四性:即增強專業設置的針對性、增強課程內容的實用性、增強教學過程的實踐性、增強學校和企業的伙伴合作性。以學生獲得知識技能為切入點,聯合企業專家遴選出本課程所對應的崗位典型工作任務,結合校內外實訓實習基地的條件,以學生認知和技能的獲取為依據進行。在綜合機務員技能鑒定大綱的指導下,通過設計典型工作任務,創造虛擬的企業環境和工作情境,靈活施行“校內——校外——校內——校外”的教學方式,結合企業實時動態,形成立體化教學內容。建立校外通信能源實訓基地,提高實驗實訓課比例,設備更新與企業同步,學生到企業鍛煉機會增多,增加實踐經驗、加強實踐和理論的反復驗證。開發實驗實踐項目,培養特色鮮明的學生。通過完善電源實訓中心功能,包含系統維護功能,系統分析、系統設計、工程施工等實踐功能,增加學生的動手實踐感知能力,提升了其可持續發展的能力,較好解決了通信電源專業培養生員緊貼社會和企業需求,對社會、企業、學院、學生是多贏的教學改革成果。
通信電源專業是浙江郵電職業技術學院在1958年建校之初創辦的專業,是學院乃至全國的重點基礎專業。學院2004年升格為高職院校以后,通信電源專業成為學院首批重點專業之一。學院除了每年向社會輸送通信電源高職學生90人左右,還承擔大量的浙江省移動、電信等各大通信運營商及代維公司電力機務人員的培訓、鑒定、競賽等任務。近年來,學院緊貼社會和企業需求,圍繞工學結合的教學模式,探索教學改革,取得了顯著效果。
(一)創造了真實的企業情境,設計全面的實踐項目,把以課堂為主傳授知識的教學環境與直接獲得實際經驗和能力為主的生產現場環境有機結合起來,極大的提高學生的實踐動手能力,有利于培養適合行業、企業需要的應用型人才。
(二)積極開展校企合作,在雙贏、互利基礎上為通信企業搭建培訓平臺。基地為學校提供了科研項目、簽“訂單”培養學生,提供教學實習等,學校為基地提供培訓業務,開展科研,輸送優秀畢業生等,以此促使教學、科研全面提升,帶動招生、就業良性循環。由于企業培訓與日常教學有機融合,推行體驗式的企業案例教學,開設案例討論課,感受企業文化,加深課程理解,有利于理論經驗向實際經驗的轉化。
(三)以工學結合為切入點,采用工學交替教學模式,增強學生學習目的性、能動性,進一步培養其實踐技能和職業能力,及早自我規劃職業生涯,有利于學生實踐能力的錘煉、實踐經驗的積累,以及創新精神的培養,最終培養出真正符合社會需要的高素質技能型人才。
近三年來,有效的教學手段和完善的教學實踐環境大大促進了課程的建設。其中,通信電源課程榮獲浙江省“精品課程”,用人單位對本專業學生的綜合職業能力的認可度大幅提升,通信電源專業畢業生一次就業率達到95%以上,真正實現了學生、社會、學校多方共贏的良好局面。
參考文獻:
一、通信電源的發展及重要性
(一)、電源的發展
隨著中國通信事業的跨步飛越式發展,伴隨著通信電源的發展,并其需求也隨之增加,同時國外市場進入中國,給中國帶來的更多更新的技術,通信電源除了作通信主設備的配套產品以外,應用范圍更加廣泛,現已涉及眾多領域,通信電源市場更加繁榮。
(二)、通信電源的重要性
通信電源是通信設備必不可少的重要組成部分,其核心內容是保證整個通信網絡的正常運行,它可以被喻為“心臟”。如果通信電源發生故障,通信系統將全部中斷,即要求通信電源的可靠性和穩定性極高,所以電源系統要有備份設備以防止電源系統發生中斷故障。
二、通信電源的管理
(一)、通信電源的管理應被提到重要位置
在眾多電信運行公司忽視電源設備,有的地方還存在設備滿負載、超年限運行、已淘汰型號的交流開關電源設備仍在使用等問題,這就使通信設備載在一個不堪重荷的電源系統上;另外,由于種種原因形成幾個部門共同管理電源,這就不會形成合力,容易造成管理漏洞,所以其應被行業足以重視,這才是通信暢通的重要保證。
(二)、加強通信電源管理人員
電源是電信網的心臟,各級領導應給予足夠的重視.隨著電信網裝備水平逐步提高,電源也同樣處在大量引進新設備,淘汰舊設備的時期,同時為配合維護體制全專業、大配套的改革,用了許多新的維護手段,出臺了許多新的維護管理辦法。因此,要維護和管理好現在的電信網,電源專業其它專業一樣存在著維護人員的素質、水平待提高的問題。要解決這一問題可以采取這樣一些措施:
1.加強日常及定期管理;根據新設備、新技術的采用及新的網絡體系結構重新制定、完善各種規章制度。
2.在新上工程中,從工程設計、方案會審、工程實施到驗收竣工要積極參與把關。
3.繼續搞好技術練兵,加大培訓力度。
4.引進電源專業的高素質人才。
(三)、重視通信電源系統初期的設計、安裝
電源系統設計應充分考慮容量大小、地理位置、空間布置、未來發展、設備質量、工程勘察與設計、運行方式選擇、建設管理、運行維護等環節。
(四)、實施集中監控、集中維護模式
建立此模式有四大好處:
1.依靠監控平臺進行電源空調設備的告警處理和障礙修理。
2.依靠監控系統收集大量的運行數據進行智能管理。
3.依靠監控平臺對電源維護工作進行監控。
4.依靠監控平臺檢查無人值守流程是否正常運轉。
三、通信電源設備的維護與新設備的選擇
(一)蓄電池仍以固定型防酸隔爆式與閥控式密封鉛酸蓄電池共存。
自60年代末以來,通信主要采用防酸隔爆鉛酸蓄電池。從目前情況看,它的主要優點是:維護人員對它較為熟悉;內阻小、大電流放電性能好;使用壽命長。它的主要缺點是:在充電過程中有酸霧溢出對環境和設備有腐蝕作用,需在通風良好的專用房間,需經常添加蒸餾水。90年代初以來,閥控式密封鉛酸蓄電池大量進入通信電源市場,它的主要優點是:使用中幾乎無酸溢出,對環境和無污染和腐蝕,可以不單設蓄電池室,維護工作量少,占地面積少。它的主要缺點是電池電壓均勻性、一致性較差;使用壽命對環境溫度、浮充電壓有著嚴格的要求。但隨著閥控式密封鉛酸蓄電池生產量的加大,工藝水平的提高,它的價格會越來越低,質量會越來越好,所以用閥控式密封鉛酸蓄電池是發展方向。
(二)高頻開關整流器將取代相控整流器
高頻開關整流器較相控整流器體積小、噪聲低、效率高、功率因數高、勸態性能好、可靠性高、對電網污染小,因此,取代相控整流器,作為更新換代產品,已是必然趨勢。帶有智能接口的20N-200A不同大小模塊的開關整流器都已出現,它具有易于監控、易于擴容、易于實現N+1備份等優點。許多廠家根據用戶的要求,生產的開關整流器系統已經具有了交直流配電一起考慮的單機架、雙機架,這些結構都是進行供電改革進可選擇的產品,但對機房設備應采取逐步更替的態度,不可一刀切,將原有設備隨意報廢。
(三)由于高精尖通信設備、儀表的大量使用,對環境溫濕度要求較高,機房普遍配有通信專用空調。一旦外界停電,蓄電池容量再大,由于空調用電得不到保證,室溫上升,通信設備仍不能保證正常運行。今后對交流系統的要求會越來越高,油機發電機組發展方向將是:體積緊湊、大容量、自動化功能完善、有智能接口、高可靠性、低噪聲。
四、通信電源安全的重要性
安全生產是電源專業最重要、最根本的要求。電源集中監控的基本原則是把可靠性放在第一位。因此,要求監控系統本身的可靠性應高于被監控系統的可靠性。目前,監控系統以監為主、以控為輔,對可要可不要的監控點就不要設置。實施監控管理的設備以智能化、自動化的新型設備為主,在新建通信設備選型時應考慮集中監控的實施,選用具有集中監控管理功能和標準接口的設備。對于老設備,不宜花費很大精力和物力對其進行大量的改造工作。就當前的情況看,在安全大檢查時發現了一些隱患。因某些維護人員技術不熟練、誤操作、責任心不夠強、擅離職守等造成通信電源系統故障。實行集中監控后,對電源專業注入了很多新產品、新技術、智能化的系統能大減少許多人為的事故,但也應有新的管理、新的維護和新的操作規章制度出臺。
五、通信電源系統的防雷
(一)、雷擊產生的危害
雷擊產生強電流和高電壓對人體和設備都將造成重大損害。直接雷和間接雷都將對通信設備產生巨大危害。防雷是一個系統工程,某種有效技術和器件的采用,只能降低雷擊危害的概率、減少損害,必須對所有進出局的電纜電線進行屏蔽和防雷處理,采用完善的接地系統,按照規范要求嚴格接地,減少雷害。
(二)、防雷接地
為了防止雷電產生的過電壓過電流損壞電源設備,在通信電源系統中,一般設有防雷接地裝置,其接地阻值≤5Ω,在土壤電阻率低的地方,接地阻值應≤1Ω。在通信電源系統中,要求防雷接地線一定要與工作接地線和保護接地線分開,而在電力通信電源系統中,要求防雷接地、工作接地、保護接地共用地線。
現在已開發出了各種各樣的雷電防護及接地技術,這些都是確保通信網絡可靠性的重要技術,也是通信領域中重要的基礎技術。現已普遍采用的聯合接地系統和進出線防雷系統以及各種保安器,是目前行之有效的辦法。搞好通信設備防雷工作,同時還要采用理論和實用方面都比較成熟的避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網等設備,誘導雷電流通過接地線進入大地。事實證明,聯合接地系統和進出線的防雷系統處理得好時能大大降低雷擊損害概率。
從接地的目的來看,特別是室外設備接地,防漏電和防雷顯得特別重要。對它們的接地電阻要求,照技術規范的規定執行即可。為了保證接地電阻值符合規范要求,施工后的接地及接地電阻的檢查和測試工作就非常必要,定期或不定期的對接地電阻進行測試,檢查接地裝置系統,是一項應堅持的必要的制度。
六、通信電源的展望
我國通信電源走過一條引進技術、合資生產、自主研制開發的道路。由于通信電源市場前景好,產品的附加值高,所以,國內不少的科研院所、廠家投入大量的人力和物力, 研制開發性能良好的通信電源。目前,具有自主知識產權的國內通信電源廠家主要有:武 漢的洲際通信電源集團有限責任公司,深圳的華為公司、中興公司,北京的動力源公司, 珠海金電電源公司,杭州僑興公司等等。國內主要的合資廠家有:上海的新電元公司,上海的西門子通信電源公司,上海的中達――斯米泰克公司,廣州的珠江電信設備制造有限 公司等等。市場上見到的主要國外通信電源的廠家有:美國的力博特公司和瑞達公司,挪威的易達集團公司, 英國的萬斯電源等等。進入90年代后,隨著技術的創新與進步,目前國外通信 電源廠家的產品一般都具有以下技術特點:
(1)采用電流控制模式代替電壓控制的模式。
(2)采用相移控制模式的軟開關技術,即全橋零電壓開關。
(3)采用功率因數校正技術。
(4)具有模塊自動均流功能。
(5)具有完善的遙控、遙測、遙信、遙調四遙功能。
(6) 具有完善的蓄電池監測、充電限流、二次下電等管理技術。
(7)界面友好的監控軟件。
(8)良好的電磁兼容性和防雷措施。
(9)完備的保護和告警功能。從整體性能來看,我國通信電源水平與國外同類產品相比,存在一定的差距。主要差距在工作的可靠性、穩定性和技術性能等方面。因此,組織力量研制開發具有自主知識產權,技術含量高的新一代通信電源,對振興民族工業、提高產品的質量和競爭力,提高開發隊伍的研究水平具有重要的意義,也會帶來顯著的經濟效益和良好的社會效益。
參考文獻:
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2、陳振華 《現代通信電源運行維護與集中監控實用全書》
北京科大電子出版社 2004年
關鍵詞 動力及環境監控 通信電源 智能化 標準化
一、概述
隨著通信業務的迅速發展,通信設備的大量增加,需要使用大量的動力設備。動力設備不僅種類繁多,而且位置分散,無疑增加了維護的難度。維護人員不但要巡視重要局房,經常對重要的設備數據或信號進行抄表和測試,更要求能對系統出現的故障做出快速響應。
隨著通信企業改革的不斷深入,對維護效率的提出了更高的要求。不少局站可能無人值守或少人值守,需要通過一定的遠程監控手段實時了解設備的運行狀態。動力設備及環境集中監控系統正是適應這一要求,實現遠程監控和集中管理,不但能有力的保障通信設備的正常運行和設備安全,同時可提高通信企業維護效率。
二、動力及環境監控系統的定義
動力設備及環境集中監控系統實現對分布的動力系統、空調系統、機房環境和安全保衛系統進行遙測、遙信、遙控、遙調的四遙功能,把現場、分散、人工的巡視和操作變成遠程、集中的維護和管理。通過監控系統的實時監控、報表自動化、故障告警與處理、智能分析、數據視頻聯動等監測手段來提高維護管理水平,保證動力、空調設備的正常運行和機房安全。
三、動力及環境 監控系統的目的
通信電源集中監控技術在通信電源的應用,標志著通信電源的維護和管理從人工看守式的維護管理模式向計算機集中監控和管理模式轉換,其目的:
1.實現少人或無人值守,實現集中維護、集中管理
電源集中監控的基本目的,是對網上運行的電源設備進行實時自動監控,實現少人或無人值守,改變過去由人員看守的落后維護方式。用準確、快速、真實的數據全面表現設備及系統的運行狀況,是實現集中維護、集中管理的根本保證。在我國發達地區,通信能力迅猛發展,電源空調設備、維護工作量成倍增加,由于選用先進設備,采用電源空調集中監控技術,做到了維護人員基本不增加。實踐已證實電源空調集中監控能夠達到減少值守人員、提高維護水平、提高勞動生產率的作用。
2.為維護提供真實技術數據,推進科學維護管理方式
監控建立的最終目的是在少人或無人值守的條件下實現新的具有科學性的維護管理方式的運作。大量的實時數據,直觀的反映設備、系統的真實狀態。通過對監測數據的科學處理、分析,可定性或定量地對設備、系統工作品質給予準確的評價。可以以大量的技術數據為依據,指導設備的檢修維護,采用專家系統,制定科學合理的設備維護計劃。充分利用設備的自動化功能,使用科學的操作程序,把過去落后、復雜的監測方式、方法進行改進提煉,并通過先進的自動監測手段,把設備維護工作變的簡單、輕松、準確、高效。如把發電機組的自啟動帶載試驗和直流系統、大型UPS供電系統的電池組容量核對性檢查工作巧妙結合,統一安排,集中監測,可同時獲取多種設備的監測數據。在專家系統的支持下,得出準確的分析結果,由此指導設備的故障預防檢修及更換。在這里,需要重申一點的是:實現集中監控后的設備維護,仍然需要技術精湛、經驗豐富的電源專家,進行必要的設備檢修與集中監控管理。集中監控管理系統將為無人值守、集中維護管理做出巨大貢獻。
3.推動電源設計及產品自動化功能的合理性、實用性
延續至今的電源設計,是依據傳統的經驗、模式而進行。有些設計參量的確定,如,設備及系統的容量冗余、備件數量等,缺乏大量的數據驗證其合理性。使用電源監控后,可獲得電源品質、真實用電量、系統供電能力等參數,將準確指導設備系統的更新設計及選型。根據市電品質和發電機組響應時間,提出更合理的直流系統、大型UPS供電系統的放電時間。能有效的節約投資和能源。集中監控的應用,對電源產品自動化功能的合理性、實用性及設計也將產生極大的促進。
4.推動通信機房的環境集中監控的建設與完善
電源空調集中監控系統中明確了環境監控的相關內容,首先使電源、空調機房的環境有了統一的集中監控管理要求。這一確定,將推動通信機房監控的完善性。如在綜合通信機房中主要通信設備及系統的監控,大多數為國外設備廠家所創,對環境及安全內容,不能全面包括,按那樣創建的監控系統有很大缺陷,是不完善的。而電源、空調集中監控系統的設計是基于我國電信行業的實際情況,充分考慮到對通信機房環境監控的要求及發展趨勢,從而補充、完善了綜合通信機房的集中監控內容,使其更具全面性。
5.培養了一大批復合型維護、管理人才
電源監控的推廣應用,迫使從事電源、空調維護管理人員必需對電源監控和計算機應用技術認真學習。通過技術講座、技術談判、實際工程應用,培養了一大批電源、空調維護管理全能人才。一大批懂監控和計算機應用技術的新生力量也加盟到電源、空調維護管理行列,一大批復合型維護、管理人才將在電源監控的推廣應用中產生。
四、結束語
隨著通信技術、計算機控制技術和網絡技術的不斷發展,通信電源監控系統必將呈現一個嶄新的面貌。通信電源集中監控系統作為電信網運行維護的重要支撐手段,將發揮越來越重要的作用。
1 通信電源監控系統結構
在通信行業中,人們通常把電源設備比喻為通信系統的“心臟”,通信電源系統運行質量的好壞直接關系到通信網的運行質量和通信安全。根據原郵電部1996年頒布的《通信電源和空調集中監控系統技術要求(暫行規定)》(YDN023-1996),以及1997年原郵電部電信總局電網綜[1997]472號文《通信電源、機房空調集中監控管理系統(暫行規定)》的規定。監控系統的建立和實施應以電信局(站)為基本單位,通過分布式計算機控制系統,逐步建成區/縣監控系統和本地網(城市級)監控系統。由圖1可以看到,一般來說,整個監控系統是由多個監控級自下而上逐級匯接的方式組成的一個分布式計算機控制系統網絡,對應通信局(站)、區縣、地市三級電信管理體制。從網絡結構角度出發,監控系統采用逐級匯接的拓撲結構,由監控中心SC、監控站SS、監控單元SU和監控模塊SM構成。每個上級監控級均呈輻射狀與若干下級監控級形成一點對多點的網絡連接,最后通過監控模塊與被監控的若干設備相連。
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圖1 監控系統結構
在通信局(站)內,電源和空調設備分散安裝在不同機房,這些設備運行參數和告警信息需要由SM采集后實時傳送至SU,所以局(站)監控系統的網絡拓撲可以采用星形結構或總線結構。在區/縣監控系統中,SU將SM傳送來的監控數據加以處理后向SS傳送,SS向SU下達控制命令,SU之間不需要相互傳送數據。所以,區/縣監控系統網絡結構也應為星形結構。同樣,區/縣監控系統至本地網絡監控中心這一層的網絡拓撲結構也應為星形結構。
1.1 監控中心SC 監控中心SC是整個本地動力及環境集中監控系統的監控和管理中心,主要完成全網的監控信息的統計處理及分析。監控中心SC一般由數據庫服務器、監控業務臺、打印機及相關附屬設備所組成。
1.2 監控站SS 監控站SS是聯接監控端局和監控中心的橋梁,是整個監控系統數據處理的核心,其主要功能是對端局采集器的原始數據進行處理,并將處理結果發送給監控業務臺和數據服務器,同時接受業務臺的控制命令對端局設備實施控制。
1.3 監控單元SU 監控單元SU是各通信局(站)監控數據采集處理中心,配置有工業控制PC機,SU通過RS485總線與各種監控模塊SM相連。
1.4 監控模塊SM 監控模塊SM用于完成各種數據的采集和上傳工作,與上述三級不同的是,SC,SS,SU均為管理級,而監控模塊SM是數據采集級。對于智能設備,監控模塊就是智能設備自備的監控模塊,完成各種參數的采集和上傳工作,對于非智能設備,通過監控模塊完成對各種電量或非電量的采集和上傳工作。
1.5 監控系統的網絡連接 監控單元(SU)與監控站(SS)之間以及監控站(SS)與監控中心(SC)之間的連接目前可采用的傳輸手段較多,有El線路等。使用TCP/IP協議進行通信,可根據實際的通信條件和要求來具體選擇,但為了保證安全,應采用主、備用兩種傳輸方式,并能自動切換。
電源監控系統是一個集底端采集、遠程傳輸、中心處理為一體的一個綜合管理平臺,因此傳輸方式直接關系到監控的穩定可靠。隨著各種監控系統的運用發展,其傳輸通道及方式隨著電信業的發展而隨之變化。
電源監控系統以監控主機為界限,監控主機以下為計算機間的直接通信,或專用總線方式通信;而監控主機以上部分,含SU、SS、SC各部分是基于TCP/IP協議的廣域網,兼容和擴展能力較強,可以直接利用現有網絡,做到多網合一。在SS、SC內部為局域網形式。
2 常用通信資源的比較分析
2.1 電話線(PSTN) 電話線是PSTN(公用電話網)中的一部分,指從程控交換機用戶框經DDF配線架至電話用戶的電纜,一根電話線承載一路電話,電話線中傳輸的是模擬信號(語音信號)。
監控系統中的設備均采用數字通信,因此不能直接通過電話線傳輸數據,而需要使用Modem(調制解調器)。Modem能實現數字/模擬(A/D)信號轉換功能,通過Modem,電話線能提供不大于64kbps的通信速率。
為了監控此種方案的可行性,選擇了3個局點安裝了SM,并在每個局點與SU之間建立了一條PSTN電話線路,經過試驗,得到平均測試數據如表1所示。
試驗結果表明:PSTN傳輸方案簡便易行,在簡單系統中投入較低,但穩定性差,存在較嚴重的時延,系統復雜時維護成本急劇上升。而且傳輸線路的實時連通和數據的傳輸質量都得不到保證,告警的動態響應時間更是無從談起。但是根據西安電信網絡的實際情況,在2M資源有限的局點,仍然采用此種傳輸方案。
2.2 DDN傳輸方式(指
為了監測此種方案的可行性,選擇了3個局點安裝了SM,并在每個局點與SU之間開通一條DDN傳輸線路,經過試驗,得到平均測試數據如表2所示。
試驗結果表明:DDN傳輸方式優點是穩定性高,實時性強,技術成熟,缺點是系統成本較高,而且DDN傳輸網絡在西安市的總體傳輸網絡中已處于逐漸退網的階段,若采取此種傳輸方式,則意味著不久的將來電源監控系統所采用的傳輸線路將面臨著全部更換的局面,鑒于此種考慮,本系統沒有大面積采用此種傳輸方式。
2.3 2M/El傳輸方式 2M/E1是電信行業一個非常通用的傳輸資源,基本所有局站都具備該傳輸資源,無論是采用SDH,還是PDH,或是接入網內置SDH方式,均具備2M/E1端口。監控系統采用了2M抽取時隙方式提供透明通道給監控用。
2.3.1 “一對一”傳輸方式:該傳輸方式主要用于有圖像監控的端局,由于視頻信號數據量較大,因此在局端與中心提供一條2M鏈路,兩端采用相同或相似的2M抽時隙設備抽取一個時隙提供一條透明串口通道給電源監控用,其它時隙則用于機房圖像監控。中心的2M抽時隙設備將電源監控數據通道提取出來送往監控主機、同時將視頻數據經解碼器解碼后送監視器顯示。為了監測此種方案的可行性,選擇了3個局點安裝了SM,并在每個局點與SU之間開通一條E1傳輸線路,經過試驗,得到平均測試數據如表3所示。
試驗結果表明:利用E1傳輸方式進行傳輸,穩定性和實時性都很高,且傳輸速率很高(2Mbit/s),對于本監控系統所需的數據傳輸量而言綽綽有余。每一條E1只能在局站SM與SU之間傳輸數據,一條E1線路無法在幾個局站間公用,于是每一個局站的交換設備到監控中心的傳輸都需要1條E1線路,而監控系統的數據傳輸量其實只需E1中的一個時隙即64Kbit/s就可以滿足,這就造成了傳輸資源和傳輸設備的大量浪費,故此方案雖然理論上可行,但實際上實現起來有一定困難。
2.3.2 “一對多”傳輸方式:對于2M資源很豐富的局站,提供一條獨立2M給監控系統用,監控系統仍只需要一個時隙而采用2M抽隙方式,在傳輸匯接點可采用成熟的DXC時隙收斂設備,將各個局站送來的2M進行時隙分插復用將多個獨立2M中時隙收斂到1條2M中來達到節省主干2M傳輸和節省監控中心的傳輸投資成本。再通過數據上網器,將監控數據從2M中分離出來直接送到監控中心的監控主機進行處理。
為了監測此種方案的可行性,選擇了部分局點與母局,設置了交叉連接與時隙提取,經過試驗,得到平均測試數據如表4所示。
試驗結果表明:利用E1抽取時隙的傳輸方式進行傳輸,具有穩定性好,實時性好,合理地使用傳輸資源和使用少量傳輸設備的優點,為本監控系統從理論到實現都可以采用的最佳方式。
3 傳輸組網方案的設計
端局與監控中心的連接方式稱為組網方案。
3.1 路由器方案 如果端局有監控主機,采用基于路由器的組網方案,端局需要安裝一臺路由器,該路由器的廣域網口與中心的路由器相連。通信資源采用E1或DDN,傳輸速率為64kbps。在端局內監控主機與路由器構成局域網,而與中心一起構成廣域網。路由器方案如圖2所示。
3.2 多端局監控主機方案 當端局采用采集器直連上報的方案時,采用多端局監控主機組網方案。端局的采集器和智能設備連接至串行總線后,通過異步通信線路遠程連接到多端局監控主機的串口上;或使用數據上網器,將各端局送來的采集數據打包上網,多端局監控主機通過網絡采集局端數據。多端局監控主機方案如圖3所示。監控中心與監控站的連接均采用路由器方案。由于位于監控站的本地端局設備和測點較多,多采用監控主機采集方案。利用專網進行監控數據傳輸時,是基于路由器的組網方案。目前西安電信電源監控系統使用的傳輸方式有:DCN,2M/E1,DDN等幾種。在西安本地監控中心(SC)與龍首等6個二級監控站(SS)之間采用DCN網進行數據傳輸,如圖4所示,在二級監控站(SS)與各局點(SU)之間,根據實際情況采用2M/E1,DDN 或PSTN方式進行數據傳輸,如圖5所示。
4 結論
本論文以西安電信電源監控系統工程為背景,通過對幾種數據傳輸方式的測試比較,確定了監控系統采用的數據傳輸方式,并依據現有的通信與組網設備,對路由器方案與多端局監控主機方案進行分析,設計并實現了本地監控中心與二級監控站、二級監控站與監控單元之間的傳輸組網方案。
參考文獻:
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1 加強通信設備的過電壓防護
以大規模集成電路為核心的通信設備隨著信息科學技術的發展而得到廣泛應用,比分立元器件設備體積小、運行速度快、功耗小、故障率低、便于維護管理是其顯著的優點。但它絕緣強度低,工作電壓低,承受過電壓能力弱,是屬于低電平、微電流系列的電子設備。當受到電網過電壓或雷電干擾時,電子通訊設備往往會受到較大的破壞。據有關研究顯示,過電壓對電子通信設備造成的故障損壞比重占到總事故的三至四成。因此加強通信設備的過電壓防護,降低設備故障率,已經成為通信維修工作的重中之重。
1.1 加強電源設備的雷電過電壓防護
電源是通信設備安全運行的基礎,一個良好的電源系統,為通信設備的安全運行提供了堅實的基礎。首先要消除由于雷電干擾引起的過電壓對通信電源的不良影響。信息產業部了專門的通信電源防雷標準,對各種通信站的電源防雷提出了具體要求,主要是兩條:一是電力電纜應有金屬屏蔽層,且必須埋地進出通信站。其次是在電源上逐級全面加裝電源防雷器,實現多等級防護。即在變壓器的低壓側加裝低壓防雷器,高壓端加裝高壓防雷器,在直流配電屏和交流配電屏分別加裝直、交流防雷器。防雷設計是保證通信電源系統可靠運行的不可缺少的環節,雷電對信息設備產生危害的根本原因在于雷電電磁脈沖,這種雷電電磁脈沖包括雷電流和雷電電磁場。產生過電壓的根源是雷電流,而雷電電磁場則是產生感應過電壓的根源。對于通信設備來說,雷電過電壓來源主要包括直擊雷/感應雷過電壓、雷電侵入波和反擊過電壓。在一般情況下,通信電源必須采取概率防護、系統防護和多級防護的防雷原則,通信電源系統應采用多級防雷體系。而采用防雷器件時還應該考慮到防雷器件對系統的影響,包括工工作電流、作電壓、工作頻率、諧波干擾、工作溫度、絕緣等級、泄漏電流、插入損耗、結構形式、遠程監控、操作與維護等,還有安規的影響等。
1.2 通信線路防止過電壓
各種通信設備的入口和出口,必須通過通信電纜才能與用戶發生聯系,而設置保安配線柜(架) 則就是為方便安全配線。有的公司只用一個分線箱就進行出線、入線的匯接而沒有安裝保安配線柜(架),這種做法極易造成通信設備的損壞。通信的特點是可靠性高、容量小,通信電纜沿電力桿路架設強電、故受強電磁場干擾的概率大。特別是在住宅區,電話線沿電力桿路與照明線同桿架設和通信音頻電纜,交叉處的絕緣層發生損壞,導致強電侵入。吊掛通信電纜的鋼絞線,由于城區地形不一、一些照明線、燈箱線交錯,容易引起強電侵入或干擾。雷電干擾或是一些線路故障、產生電流突變時,會產生瞬變強電磁場,從而造成對通信線路的強電磁感應過電壓。有時會產生程控電話交換機大面積燒壞、停運的故障,因此,通信電纜進入機房務必得接入保安配線柜。保安配線柜應裝有抑制電纜線對縱向對過電壓、過電流的限幅裝置。 壓敏電阻或固體(氣體)放電管與正溫度系數熱敏電阻,組成抑制過電壓能力強,響應速度快,通流量大的保安單元。當一些通信線路與電力線接觸時或遭受到雷電干擾,固體(氣體)放電管放電(或壓敏電阻限幅)將高壓入地,使危險電壓下降到安全范圍。如線路遭受幅值在350mA以上電流時,正溫度系數熱敏電阻的阻值會迅速增加,使線路呈現斷開狀態,回路電流幅度減小,從而保護了室內通信設備。當過過電流、電壓消除后,保安單元就會自動恢復正常。所以,保安配線柜的使用對于防止通信線路干擾過電壓,降低設備故障率是非常必要的。
1.3 防止靜電引起的過電壓
靜電是是一種處于靜止狀態的電荷。與流電相比,靜電電量雖然很小但電位很高,靜電能量累積到一定程度就可能干擾通信設備中內部電子元件工作甚至放電損傷通信設備。靜電引起的通信設備過電壓,主要通過靜電對設備內部半導體器件或集成電路放電,這類似于直擊。其次是靜電的高電位引起設備信號地(直流地)電位較大變動,這類似于反擊;靜電的放電電流瞬時流經設備機殼,也可能使設備內部電子器件或集成電路等產生感應噪聲,這類似于感應過電壓;靜電也能以過電壓波形式通過信號線、電源線進入設備內部,這類似于過電壓波入侵;靜電放電時的接觸部分產生的電磁波能對設備信號線產生輻射噪聲,這類似于電磁脈沖過電壓等等。靜電過電壓引起的設備故障往往是隨機故障,重復性不強,一般不容易被維護人員覺察,因此更應該引起重視。所以在通信機房必須安裝加濕器、空調、濕度計、掛設溫;用濕抹布擦地,增加濕度,用濕棉抹布,降低靜電產生的條件。在檢修通信設備時,先帶防靜電手環,或者用手先摸機殼放電后,再進行設備檢修,這些均能夠有效地降低因靜電引起的通信設備故障。
1.4 通信設備的接地
通信設備的接地,一般分為兩類:工作接地和保護接地,工作接地是將電氣設備外殼與大地直接連接,當發生漏電時,通過外殼傳入地下,減小通過人體電流防止發生觸電傷亡事故;保護接地是將電氣設備在正常情況下不帶電的金屬部分,以大地作金屬性連接,以保證人身安全。如結構架、金屬外殼等。通信設備的接地,有屏蔽、均壓、分流等作用。接地為各種干擾過電壓、過電流的泄放,提供一個出口,是各種過電壓、過電流保護的基石,因此是要引起足夠的重視。相關規程規定:通信局(站)的接地方式,應按聯合接地的原理設計,即單點接地方式。其優點是易獲得較小的接地電阻、可以避免因接地之間產生的電位差產生干擾影響、起到相應的屏蔽作用等。在實際工作中,人們一般比較重視接地而不容易注意接地線的布放,從而造成地線上的電流不均衡、引起電路干擾、設備運行不正常、甚至造成設備損害。在通信機房內,防雷地線、工作地線、保護地線、配電盤(低壓)的均應單獨布放,并要在地線排上匯接,然后經過接地線到單點接地體入地。 要保證電力通信設備的安全運行,就必須要認真分析通信設備的運行狀況,找出并克服危及運行的弱點。由事后性被動檢修,轉變成預防性主動維護,提高通信設備運行效率,保障電力通信網的暢通,確保電網安全、穩定、經濟的運行。
2 建立健全新的維護機制和制度
要對大規模的通信網提供安全可靠的供電并保證通信不間斷,同時在人員較少的清況下還要對種類繁雜、數量眾多、分布廣泛的電源設備進行日常維護和故障搶修,因此建立一套科學完善的通信電源維護機制和制度,實現維護工作效率最大化、科學化,使管理水平日益增高,以適應行業的更快速發展,就變得勢在必行,這也是通信電源專業追求的目標。當前要結合以集中維護、集中管理、集中監控為特征的本地網一體化維護管理體制,利用動力和環境監控系統的平臺來進行維護體制改革。不同地方可以按照自身不同的特征來設計屬于自己的維護機制。在制度方面要完善的集中維護、集中管理、集中監控的維護制度,實行故障的集中報障和閉環處理的政策。把維護管理的重點放在維護規范的執行和落實方面。在基礎管理工作上,務必倡導主動維護、預防性維護,以消除故障苗頭為目標;在故障發現和搶修方面,要利用各種監控手段,及早發現故障,然后集中技術力量,以最快的速度處理,做到及早、及時以減少故障造成的損失。
在能源和環境壓力日益增加的背景下,推動分布式電源發展已成為世界各國促進節能減排、應對氣候變化的重要措施之一。
1 分布式電源發展背景
分布式電源作為新能源的重要組成部分,以其獨有的,與大電源、大電網有機統一、缺一不可,在一定程度上影響著電網未來的發展方向。
歐美發達國家以中低層的獨立住宅為主發展屋頂光伏。我國光資源富集在西北和華北,其荒漠地區適宜集中式開發,主要包括:建筑屋頂和農牧區戶用光伏。我國內陸城市則以高層建筑為主,發展條件不及歐美。
太陽能資源豐富,具有相當的開發和利用價值,本地多年平均太陽能總輻射為4200~5000MJ/m2,平均日照時數為1666.4~2280.9小時,多年日均水平面太陽輻射量3.67kWH/m2。它對改變地區能源結構、緩解地區用電壓力、實現地區可持續發展具有重要意義。因此在內陸城市安裝分布式光伏電站前景廣闊。
2 本地分布式光伏發展現狀
作為城區內推廣分布式光伏發電項目有一定局限性,因為我國內陸城市則以高層建筑為主,在公用建筑屋頂進行光伏發電項目安裝需要取得其他業主的同意,面積要求大,推廣具有難度,而在工業園區發展分布式光伏項目有以下幾個優點
一是充分利用了取之不盡、用之不竭、無污染且免費的太陽能;
二是充分利用工業園區內企業現有廠房、辦公樓等建筑物閑置瓦面或屋頂安裝太陽能電池板,建獨立太陽能屋頂光伏發電裝置,使有限的資源得以再次利用,無需新增土地,既節約了國土資源又節省了征地費用;
三是安裝分布式光伏電站實現了自發自用,余電上網銷售。對工業園區所屬企業,不僅節約了電費,還能享受政府補貼,同時,用不完的電還能賣給電網實現創收,對降低企業運營成本具有明顯的優勢
四是利用當地豐富的太陽能來發電,從一定程度上緩解了地區用電壓力,且不消耗燃料,不污染環境,還能夠改善供電質量,調節峰電,保證電力供給。
從本地區工業園區已建的8個分布式光伏電站來看,盡管本地區屬于太陽能資源相對較差的第四類地區,但設備運行情況良好,發電效率達到80%以上,表明分布式光伏發電系統技術成熟,達到了理論設計要求,與同等發電量的火電廠相比較,8個分布式光伏電站每年可節約標準煤712.66噸;減少碳排放總量1017.55噸;減少氮氧化物排放26.65噸;減少二氧化硫排放53.52噸;減少粉塵排放48.42噸;減少灰渣排放202.89噸等,有效地改善了人類生活的自然環境。
由于8個光伏電站項目都是充分利用工業園區企業現有廠房、辦公樓等建筑物閑置瓦面或屋頂安裝太陽能電池板,建光伏電站,使有限的資源得以再次利用,無需新增土地,既節約了國土資源又節省了征地費用,而作為關鍵部件的太陽能電池使用壽命長,壽命一般可達到25年以上。可見工業園區內的光伏電站具有較高的經濟性;但是目前太陽能電池、電纜等材料成本相對較高,從一定程度上延長了投資回收期。
3 分布式光伏發電項目投運后管理
光伏電站投運后管理也很重要,雖然工業園區內建設,后期維護可以較為集中。分布式光伏維護主要在光伏組件的定期保養,由于分布式光伏電站暴露在露天環境中,外面沒有任何保護,自然環境因素對分布式光伏電站質量會有較大影響。由此,分布式光伏電站的日常保養很必要,這直接關系到光伏電站使用壽命和發電效率。
對于設備性能來說,輻射強度和溫度是影響組件效率的顯著因素,帶載率和工作電壓是影響逆變器效率的顯著因素;而對于系統效率來說,由于其具備季節性,環境溫度、灰塵遮蔽是影響效率的顯著因素。例如如果不注意清潔光伏板組件,有泥點污點,就容易產生熱斑效應。所謂熱斑效應,就是光伏板組件的串聯電路上有部分被遮蔽,其發電量下降,會消耗其他部分產生的電能,成為一個負載。熱斑效應會導致光伏板電池組件損壞甚至燒毀。定期對光伏電站組件進行清洗和檢查,能明顯提高光伏發電系統的效率
因此在光伏電站設計運維的整個生命周期中,都要對關鍵風險進行控制,這樣才能降低度電成本,提高投資回報。
根據我國太陽能資源分布圖及其太陽能輻射量五類地區劃分來看,同類項目在我國適合在與內陸城市工業園區太陽能資源四類以上地區推廣除四川、貴州兩省外,其它地區均可大范圍推廣,前景廣闊。
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