15.03.2013

КУБ-БС - новый прибор для мониторинга базовых станций и других объектов контейнерного типа

Объекты контейнерного типа широко распространены в телекоммуникационной отрасли: как в фиксированной связи, так и в мобильной связи. Например, базовые станции сотовой связи (БС) в сельской и пригородной местности, как правило, размещаются в контейнерах (Фото 1).

Задачи, которые необходимо решать эксплуатационному персоналу, если он планирует реально мониторить ВСЕ процессы на базовых станциях связи и других объектах такого рода, это:

Рис. 1. Функциональные возможности КУБ-БС

• охрана;
• пожарная безопасность;
• контроль климатических режимов и управление кондиционерами (сплит-системами);
• снятие показаний с приборов учёта электроэнергии;
• контроль работы электропитающих установок, включая собственно ЭПУ, аккумуляторные батареи (АКБ) и дизель-генераторную установку (ДГУ).

Как видно из перечисления, список задач довольно внушительный. Но главная сложность реализации мониторинга в том, что состав «начинки» контейнеров крайне разнообразен. У любого оператора за время строительства сетей связи (а это - годы) скопилось множества типов и видов счётчиков электроэнергии, кондиционеров, ДГУ и т.п. Одни устройства не содержат никакой интеллектуальной «начинки» и нуждаются только во внешнем мониторинге. Другие снабжены контроллерами с собственными «мозгами», причём, ни о какой унификации интерфейсов и драйверов устройств не может быть и речи. Желая описать всё это многообразие, специалисты по автоматизации чаще всего пользуются хлёстким и ёмким понятием «зоопарк». Как правило, эксплуатационщики даже затрудняются назвать количество разнотипных «обитателей» этого зоопарка. И это неудивительно! Ведь объектов сотни, разбросаны они на десятки километров, а строились не один год.

Как видно из приведённого перечисления, Заказчик должен прибрести и смонтировать на объекте целый ряд блоков. Причём, ввиду малых размеров контейнера, особенного смысла разносить эти блоки, нет - все они располагаются рядышком. В итоге, мы нередко наталкиваемся на вопрос: не проще ли всё собрать у производителя, чтобы не покупать комплекс по частям, а потом соединять его на объектах?

Наша компания в своей деятельности всегда ориентируется на потребность клиента. Поэтому мы решили, что пора создать интегрированный прибор, способный решить вопрос мониторинга системно, что называется, «раз и навсегда». Не говоря уже о том, что это позволит существенно сократить затраты Заказчика!

Так родилось техническое задание на разработку «супер-КУБа». А поскольку его основное применение мы видим на базовых станциях (БС) и подобных им контейнерах, то новый контроллер получил название «КУБ-БС».

Разумеется, КУБ-БС не является механическим слиянием разнородных блоков! Мы решили создать полностью новое устройство, со своим конструктивом, интерфейсом и целым рядом новых идей и подходов к решению старых задач. Главный критерий данной разработки полностью созвучен современным требованиям: создаваемое устройство должно быть существенно дешевле суммы блоков, которые оно заменяет, и, одновременно, проще и надёжнее в монтаже и эксплуатации.

Пожалуй, с новых подходов к решению старых задач, реализованных в контроллере, мы и начнём.

Новые подходы к решению некоторых задач, реализованные в КУБ-БС.

Здесь мы опишем лишь некоторые возможности, которые в устройстве КУБ-БС реализованы нами по-новому. Полный функционал устройства представлен ниже, в разделе «Функуциональные возможности…» и на рисунке 1. Итак…

1. Новый способ измерения параметров первичного электропитания: переменного напряжения, переменного тока и показаний счётчика электроэнергии.

Как известно нашим Заказчикам, за выполнение перечисленных задач в номенклатуре Технотроникса отвечает ВМР ЭПУ 485.

Но! Если на объекте установлен интеллектуальный счётчик электроэнергии, то он выступает в качестве «конкурента» нашему модулю - ведь в «мозгах» счётчика, кроме потребляемой электроэнергии, имеются значения напряжений, токов и т.п. При этом, некоторые популярные модели счётчиков, выпускаемые сотнями тысяч штук, могут быть дешевле, чем наш модуль. Значит, долой наш ВМР, считываем данные со счётчиков?

Но есть и другая сторона медали: интеллектуальные счётчики стоят далеко не на всех объектах. К тому же, типов интеллектуальных счётчиков десятки и объединять их в единую систему не научился ещё никто.

В проекте «КУБ-БС», мы предлагаем следующий алгоритм решения данной дилеммы.

• Данные о потреблённой электроэнергии, а также о параметрах первичного электропитания следует снимать со счётчиков с интерфейсным выходом. Такой подход уверенно преобладает в комплектации объектов, в особенности, таких современных, как базовые станции.
• Блок КУБ-БС интегрирован на аппаратном и программном уровне со счётчиком электроэнергии типа «Меркурий 230» в любой модификации. Данная модель прибора учёта - одна из самых распространённых на телекоммуникационных объектах. Следовательно, если у конкретного Заказчика установлены такие счётчики, никаких проблем со сбором данных, нет.
• Если у Заказчика имеются счётчики устаревших моделей, например, только с импульсным выходом, и он готов произвести модернизацию приборов учёта - мы готовы включать в комплект поставки счётчики «Меркурий 230» по оптовой цене.
• Мы готовы также поставлять счётчик «Меркурий 230» как дополнительный прибор технического учёта (с сохранением основного счётчика). Такой вариант компоновки даёт следующие преимущества:
  • отпадает необходимость снятия пломбы и последующей опломбировки основного счётчика представителями Энергосбыта (без этих операций подключиться к основному счётчику для съёма данных невозможно);
  • основной счётчик остаётся «неприкасаемым». Следовательно, он может быть использован для развёртывания системы АСКУЭ. Причём, без претензий со стороны Энергосбыта о недопустимости подключения «каких-то посторонних проводов» к прибору, используемому в системе коммерческого учёта.
• В случае наличия у Заказчика собственных однотипных приборов учёта иных модификаций, возможна организация сбора данных с этих приборов путём организации «прозрачного интерфейса» и использования штатного ПО счётчиков. Причём, для решения задачи будет задействован тот же «счётчиковый» порт блока КУБ-БС. Возможна также интеграция этих приборов в ПО «Технотроникс». Но это - время и деньги!

2. Новое решение для подключения и ротации кондиционеров

Контроллер КУБ-БС имеет два порта для подключения кондиционеров (сплит-систем). Каждый порт обеспечивает контроль исправности и работы системы, а также может включать либо выключать её. В настройках блока КУБ-БС заложены все варианты организации ротации кондиционеров: поочерёдное включение по времени, одиночное включение, каскадное включение и т.п. Конкретную настройку может задавать и видоизменять сам пользователь дистанционно, из центра эксплуатации.

3. Новый подход к охранно-пожарной сигнализации

Как и ко всем устройствам серии КУБ, к новому устройству можно подключить охранные датчики, пожарные извещатели, подключить авторизацию доступа, т.е. организовать полноценную систему ОПС на объекте. Но у описываемого устройства КУБ-БС дополнительно предусмотрены специальные выходы-повторители состояния «охрана» и «пожар». Для чего нужны эти выходы?

Как правило, у Заказчика уже имеется первичная система охранно-пожарной сигнализации (ОПС), работающая через штатные входы самой базовой станции. При разворачивании системы на базе блоков КУБ-БС может быть выдвинуто требование - сохранить существующую систему сигнализации. Для этого как раз и могут быть использованы данные выходы-повторители.

4. Переход от поэлементного контроля аккумуляторных батарей к контролю симметрии батарей

Существуют объекты, для которых актуальна задача контроля аккумуляторных батарей. КУБ-БС при соответствующем дооснащении может реализовать поэлементный контроль АКБ, но, к сожалению, это выливается в порой «неподъёмные» деньги для Заказчика. Мы решили предложить Заказчику некий способ наблюдения за состоянием батарей по более низкой цене.

Тут есть и ещё одна проблема. Как известно, вся система АКБ составлена из отдельных моноблоков, включённых последовательно. Для увеличения ёмкости моноблоки объединяются в две, а то и в три ветки. При этом, на разных объектах у одного и того же Заказчика используются различные моноблоки - на номинальное напряжение 12 Вольт, 6 Вольт, 2 Вольта. То есть, на одном объекте АКБ может содержать 8 двенадцативольтовых моноблоков, а на другом - 48 двухвольтовых моноблоков (а то и 96!). Получается, снова на лицо пресловутый «зоопарк», только в разделе «батареи».

Для поэлементного контроля моноблоков каждого типа (на 12 Вольт, 6 Вольт, 2 Вольта) мы используем специализированные модули контроля МКА-12, МКА-6, МКА-2. И, к сожалению, при составлении нами расчётов для оснащения объекта системой мониторинга, мы столкнулись с тем, что сам Заказчик далеко не всегда имеет исчерпывающую информацию, из каких элементов и какого их количества построена система АКБ! В итоге возникает проблема: как укомплектовывать объекты?

В таких условиях мы приняли очередное «унификационное» решение: АКБ любой компоновки условно принимается состоящим из двенадцативольтовых моноблоков. То есть, для двенадцативольтовых «банок» мы по-прежнему контролируем каждую, для шестивольтовых - мы контролируем по две, а для двухвольтовых - по шесть. Такой подход называется «контроль симметрии батарей». Данный компромиссный способ контроля отчасти уступает поэлементному контролю в «скрупулёзности», однако наличие/отсутствие перекосов в каждом столбе выявить позволит. Причём дистанционно. А далее - выезжайте на место и ставьте точный «диагноз», какой конкретный моноблок отказал.

Благодаря возможности организовать контроль симметрии, решаются две задачи: унификация и резкое удешевление. Ведь это - то, что требует от нас Заказчик. При этом возможность дооснастить наиболее проблемные объекты системой поэлементного контроля АКБ сохраняется.

Особенности конструктивного исполнения

Фото 2. Внешний вид КУБ-БС

Контроллер КУБ-БС выполнен в 19' конструктиве 2U для размещения в штатном 19' шкафу (фото 2). Если же свободное место в шкафу на объекте отсутствует, есть вариант настенного размещения устройства - на одной из плоскостей конструктива КУБ-БС предусмотрены крепёжные отверстия.

КУБ-БС имеет 3 возможных варианта связи с диспетчерским центром:

• Ethernet;
• GSM (GPRS, SMS, CSD) с автоматическим переходом: GPRS - SCD - SMS и с соответствующим понижением функционала (например, SMS - только аварийная сигнализация и дискретное управление из центра).
• Связь по 2 каналам, при этом Ethernet является основным, а GSM - резервным. В данном случае при пропадании основного канала связи данные будут передаваться по резервному каналу GSM (GPRS, SMS, CSD).

Питание контроллера может осуществляться одним из следующих способов:

• от 36…72В постоянного тока с измерением величины станционного питания (подключение на клеммы).
• от 220В переменного тока посредством блока питания 220В/15В (подключение к джек-разъёму).

Также в составе контроллера предусмотрен резервный аккумулятор напряжением 12 вольт и ёмкостью 1,2 А/ч.

Функциональные возможности КУБ-БС

1. Охрана и контроль пожара

С помощью устройства КУБ-БС на объекте можно реализовать следующие охранные функции: контроль вскрытия двери, авторизацию доступа, управление электрозамком, а также световую и звуковую индикацию о том, что объект охраняется.

В устройстве предусмотрен вход для подключения магнитоконтактного датчика вскрытия, вход для подключения ЧИП-считывателя, имеется возможность подключения внешней сирены.

Контроль пожара осуществляется посредствам подключения к контроллеру пожарного извещателя ИПД-3.10МК с контролем шлейфа на обрыв и короткое замыкание (КЗ).

Кроме того, в КУБ-БС предусмотрено 2 выхода ПЦН (пульт центрального наблюдения) для выдачи сигнала стороннему охранно-пожарному оборудованию.

2. Мониторинг системы силового питания 380 Вольт

Как уже было сказано выше, на объектах часто можно встретить интеллектуальное оборудование, такое как ЭПУ, кондиционер или ДГУ. Для проброса данных с этого оборудования в контроллере КУБ-БС предусмотрено 3 сквозных порта RS485/RS232 «Телепорт». На один из «Телепортов» по интерфейсу RS485 подключается Узел контроля энергопараметров. Данный Узел будет выдавать следующую информацию:

• измерение напряжений и токов по трем фазам;
• измерение частоты питания сети;
• накопленной активной и реактивной энергии по сумме фаз.

На другие «Телепорты» может быть подключена, например, ЭПУ, ДГУ и т.п.

3. Мониторинг АКБ

В контроллере КУБ-БС реализован блок мониторинга АКБ, который предназначен для контроля симметрии аккумуляторных батарей. Таким образом, осуществляется измерение температуры и напряжения на группах аккумуляторных батарей по 12В. К специализированным портам контроллера могут подключаться внешние Модули контроля аккумуляторов МКА БС (на один контроллер может быть подключено до 2-х модулей). Каждый модуль может осуществлять мониторинг двух групп АКБ по 48В.

Кроме того, дополнительной функцией предусмотрен контроль напряжения и температуры аккумулятора с напряжением 12В для ДГУ. Передача информации об аварийной сигнализации от ДГУ - через подключение выходов ДГУ к входам типа «Сухой контакт», а так жеуправление ДГУ (запуск) через встроенное реле.

Измерение тока заряда/разряда батарей с помощью датчиков постоянного тока, подключаемых на входы для измерения тока заряда/разряда батарей. Данная возможность позволяет определить значение тока на любом участке цепи.

4. Климатика и управление температурой

Контроль климатических параметров осуществляется путём подключения к контроллеру КУБ-БС датчиков измерения температуры. Их число может доходитьдо 4-х. При этом часть датчиков предназначена для решения задачи ротации (управления) кондиционеров.

Контроллер КУБ-БС может управлять двумя кондиционерами, тем самым обеспечивая равномерную выработку ресурса кондиционеров периодической сменой основного и резервного кондиционера (Рис. 2). Время ротации задаётся через Web и ПО «КУБ-ТТх».

На объекте с помощью датчиков постоянно контролируются три температуры - температура помещения и температуры на обоих кондиционерах. Если температура помещения в норме, то работает один из кондиционеров. При достижении максимального порога включаются оба кондиционера, при достижении минимального - оба кондиционера выключаются. Измерение температуры на выходе кондиционеров нужно для контроля их работоспособности: если кондиционер охлаждает, то температура на его выходе должна быть ниже на несколько градусов, чем температура в помещении, если же этого не наблюдается, то кондиционер либо неисправен, либо у него низкая производительность (плохо охлаждает).

Управление кондиционерами может происходить как в автоматическом режиме, так и по команде из Диспетчерского Центра

Рис. 2. Схема подключения кондиционеров

Один из входов КУБ-БС можно использовать для подключения датчика влажности, тем самым организуя контроль влажности в одной точке.

5. Дополнительные возможности:

Кроме перечисленных функций, в контроллере КУБ-БС реализовано 2 дополнительных реле управления и предусмотрены входы для подключения любых датчиков типа «сухой контакт».

Преимущества программного обеспечения «КУБ-ТТх»

Поддержка контроллера КУБ-БС реализована в программном обеспечении разработки компании «Технотроникс» - «КУБ-ТТх». ПО «КУБ-ТТх» - это специализированное ПО для массового мониторинга распределённых однотипных объектов и организации ресурсоучёта.

Диспетчеру отображаются два вида интерфейсов: табличный (список аварий) и графический. Вывод сообщения об аварии производится автоматически мгновенно после прихода сигнала в диспетчерский центр. Одновременно с аварийным сообщением в программном обеспечении может выводиться фото объекта, сделанное фоторегистратором при сработке датчика. Просмотр текущих данных (температуры, влажности, параметров питания, данных с приборов учёта и т.д.) на объекте производится в любое время по запросу из центра. Программное обеспечение «КУБ-ТТх» имеет необходимые инструменты для хранения, изменения, поиска, фильтрации и работы с данными.

Кроме этого, ПО «КУБ-ТТх» позволяет осуществлять:

Рис. 3. Внешний вид ПО «КУБ-ТТх»

• Конфигурирование устройства прямо из диспетчерского центра. «КУБ-TTx» позволяет задавать сетевые настройки, пороги критических значений температуры и других параметров, а также дистанционно перепрошивать устройства. Это несравнимо удобнее, чем конфигурировать устройства на объекте.
• Градиентный контроль параметров. Контроль параметров с численными значениями, например, температуры: аварийный сигнал выдаётся не только при превышении допустимого порога, но и при слишком быстрой скорости изменения температуры. Таким образом, времени на оперативное реагирование остаётся больше.
• Ресурсоучёт. Встроенная программа «Ресурсоучёт» ведёт не только учёт потреблённой энергии, но и выводит данные за любой период в табличном или графическом виде, делает отчёты, подсвечивает пиковые интервалы, вычисляет пиковые значения потребляемого тока и многое другое.
• Оповещение по SMS, e-mail.

Программное обеспечение «КУБ-TTx» позволяет обслуживать неограниченное количество устройств КУБ-БС путём аппаратно-программного масштабирования. В итоге, на основе «КУБ-TTx» можно строить огромные комплексы, объединять объекты нескольких филиалов в одну систему мониторинга.

Заключение

В заключение отметим, что новое решение на базе контроллера КУБ-БС от «Технотроникс» значительно оптимизирует Ваши процессы по организации мониторинга объектов контейнерного типа, ведь данное решение объединяет в себе весь широкий спектр задач, необходимых для мониторинга всех процессов на объектах такого рода.

Итак, КУБ-БС - устройство для комплексного контроля, оптимальное по цене, а также достаточно простое в монтаже и эксплуатации. Мы надеемся, что наши технические решения окажутся востребованы на Вашем предприятии!