动力环境集中监控系统的应用和发展
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工控技术、数据采集技术、系统集成技术、数据库
高 健:中国移动通信集团公司网络部综合处项目经理。中国质量协会防雷电分会常委理事。“2006 年中国通信 电源优秀人物”之一。
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电信工程技术与标准化 2006.6
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通 信 电 源 专 辑
技术的成熟应用,为集中监控提供了技术保障。 3.4 众多监控厂家的积极参与
这种技术方案主要用于数据量较大的远端局站与 LSC 间的组网,端局监控主机与 LSC 局域网构成一个 局域网。
6 动力环境集中监控系统的应用现状
6.1 建设规模 经过近 10 年的发展,动力环境集中监控系统的建
设已经具有一定的规模,以中国移动为例,中心机房 3065 个,纳入监控 2864 个,监控率 93.44%;VIP 基站 44493 个,纳入监控 42640 个,监控率 95.84%;普通基 站 127341 个,纳入监控 97999 个。并且动力环境集中监 控系统已经成为了通信建设的配套工程“,同步设计、同 步施工、同步验收”。 6.2 应用水平
利用监控门禁系统, 准确掌握代维公司下局站的时 间,考核代维公司到达局站维护情况。同时有效解决了 防盗问题,实现了机房安全管理。 6.3.4 科学指导设备优化和技术改造
设备性能评估,通过统计分析历史数据,对设备的
性能进行评估,并作为设备大修、改造或更新的依据。 设备考核与选型,统计各厂家各型号设备故障率、平均 故障修复时间、重要告警总历时、电源效率、误告警率、 平均使用年限等,对设备进行综合考核,将同类设备分 厂家进行排序,作为选型时的参考。
通 信 电 源 专 辑
2006.6 电信工程技术与标准化
动力环境集中监控系统的应用和发展
高 健
(中国移动通信集团公司 北京 100032)
摘 要 本文通过纵览动力环境集中监控的发展历程,概要总结动力环境集中监控系统数据采集、数据传输、基本 组网的主要技术,突出分析了目前动力环境集中监控系统的应用水平和系统稳定性与告警过滤两方面性能 的应用现状,探讨了动力环境集中监控系统在 B 接口、A 接口、数据挖掘和科学规划方面的发展方向。 关键词 动力维护 集中监控 应用和发展
M D C N 网的特点是前期必须已经建成网络,后期 上监控时,传输投入较少,但是如果是某些时段网络数 据流量太大,会影响到监控系统的响应速度及稳定性。 5.2.3 干接点技术
由采集器连接各种动力与环境传感器和监测点进行 数据采集,通过 OMC 与 LSC 相连,监控数据为开关量, 可以实现遥信功能。监控信息单向上行传输,监控数据 通过 BTS 上的外部告警单元经由 BSC 传送到 OMC。一 般在非重要局站的设备上采用干接点监控子系统。 5.2.4 数字公务信道技术
大致可分为基本、中级、高级 3 个层次,从中国移
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动全网情况看,基本应用已经全部实现,大部分处于中 级应用水平,高级应用尚处于探索和不断完善之中。 6.2.1 基本应用
(1)看告警,看设备运行数据; (2)偶尔控制油机和空调。 6.2.2 中级应用 (1)查询历史停电报表; (2)查询油机开机报表; (3)打印相关的告警报表; (4)辅助进行蓄电池放电试验。 6.2.3 高级应用 (1)进行设备运行质量考核、维护人员绩效考核; (2)进行故障预测、故障控制; (3)进行设备生命期预测; (4)指导设备大修、改造、更新、选型; (5)实施动力设备资源管理; (6)改进动力节能运行方案; (7)基站防盗的告警联动。 6.3 典型成果 6.3.1 应急供电能力大大增强
1996年,邮电部发布的《通信电源和空调集中监控 系统技术要求(暂行规定)》 [YDN 023-1996],是动力 环境集中监控系统的第一个行业标准, 为动力环境集中 监控的建设和发展指明了方向。
2005 年,信息产业部发布的《通信局(站)电源、 空调及环境集中监控管理系统》 [YD/T 1363-2005], 总 结了近 10 年的建设和应用经验,内容丰富、要求明确。 该标准分为 4 个部分:第 1 部分系统技术要求代替了原 《暂行规定》,同时修订和明确了若干定义和术语,增加 了监控系统的功能结构和物理结构以及相应接口的定 义,修订了监控系统的组成及组网的要求,补充了监控 对象及内容, 补充了通用管理功能和系统各级功能部 分,补充了监控系统硬件和软件要求;第 3部分是由原 附录《通信协议》修改后的前端智能设备协议部分;第 2 部分互联协议和第 4 部分测试方法是新增部分。
告警短信只能作为监控中心值班的一种辅助手段, 监控中心的值守才是主要手段, 因为告警短信有时延时 较大,特别是节假日,由于客户的短信信息量太大,短 信是排队发送的,延时会更大。 5.3 基本组网技术
这里的组网方案是指在没有 MDCN 的情况下,新 建监控系统网络的基本组网方案,在实际组网时,可能 是多种基本方案混合组网, 根据局站与中心的连接方式 可分为 3 种基本组网方案。 5.3.1 多串口卡组网技术
在动力环境监控系统中,2Mbit/s的某一个时隙可 以用于基站与端局监控主机之间的数据传输,整个 2Mbit/s 也可以用于 LSC 与 CSC 之间的大数据量的传 输;在基站 2Mbit/s 的某时隙传送数据时,需要在基站
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配置 2Mbit/s 抽时隙设备,在 LSC 中心通过交换机做 半永久连接或增加 DXC 数据收敛设备,传输监控数据。
2Mbit/s 传输具有传输稳定性好、可靠性高、响应 速度快的特点。目前中国移动的大部分基站动力环境监 控均采用这种传输模式。 5.2.2 IP(MDCN)传输技术
局站动力环境监控的串行数据, 通过传输设备转 换为 I P 数据包,并通过以太网口接入到已经建好的 M D C N 网络中,L S C 的端局监控主机接入 M D C N 网就 可以采集到各局站的动力环境监控数据。CSC 与 LSC 之间也可以用 M D C N 来传输监控数据。
开关量是指不连续变化的、 具有确定的几种状态的 量,最典型的是仅有“0”和“1”两种状态的开关量。 非智能设备的开关量信号采集也需要增加开关量传感器 和采集器。 5.2 数据传输技术 5.2.1 E1中继传输技术
E1 中继线路上传输 2Mbit/s 的码流,有信道化 E1 和非信道化 E1 两种资源。信道化 E1(CE1)定义了帧 结构,每帧 32 个时(TS0~TS31),其中 TS0 用于同步, TS16 用于信令,其余用于传输数据,每个时隙的带宽 为 2Mbit/s/32=64kbit/s。
近 3 年,面对电荒、台风等自然灾害严重,动力环 境集中监控系统科学调配抢修资源, 保障了网络应急供 电工作,既提高了资源利用率,又延长了设备使用寿命。 而且通过远程控制空调、开关电源运行,在节能降耗方 面起到了积极作用。 6.3.2 运行维护效率大幅提升
依托集中监控系统,动力设备数量迅速增加、人力 基本不变的矛盾得到了很好的解决,通过实时监控、告 警处理、工单管理等手段,维护工作有的放矢、执行有 力,运行质量稳步提升,重大断电事故率明显降低。 6.3.3 代维管理、机房安全管理方面显实效
1 动力环境集中监控的定位
动力环境集中监控系统是一个网络化的集成系统, 各局站的动力设备及环境运行数据通过传输网络集中到 监控中心,并进行存储、处理,实时呈现运行数据和告 警数据。以“四遥”为手段,通信企业可以全面撤销局 站有人值守, 变被动的抢修模式为主动的预防性维护模 式,达到减员增效的目的。
模拟量是指随时间连续变化的量, 对于这些信号的 测量,需采用模 / 数(A/D)转换设备将模拟量变成数 字量后才能适合计算机采集。 智能设备的模拟量信号由 监控单元完成采集, 而非智能设备的模拟量信号需要增 加数据采集器、传感器、变送器等来完成采集,将非电 量信号转换为适合采集器输入特性的电量信号。 5.1.2 开关量采集技术
3.1 动力设备的可靠性提高 随着应用技术的不断发展, 相控整流电源已经全面
升级为模块化高频开关电源, 防酸隔爆电池也换代为密 封阀控蓄电池,自动化油机发电机组、机房空调等应用 趋于成熟,设备可靠性高、故障率低为实施无人值守、 集中监控提供了基础条件。 3.2 动力设备智能性完善
设备的监控单元能够对设备本身运行状态实时监 控、智能管理、自动撤投。标准的监控接口和规范的智 能协议为实施集中监控提供了便利条件。 3.3 工控技术、数据库技术成熟
被监控对象按采集方式分为智能设备和非智能设备 两大类,智能设备本身具有数据采集和处理能力,并带 有智能接口,可以与上位机通信;非智能设备本身不具
图 1 系统组成
备数据采集和处理能力,需要增加传感器、变送器和采 集器来完成数据采集和上报。 5.1 数据采集技术
在采集子系统中,被监控信号的测量至关重要,被 监控信号按照特性可以分为模拟量和开关量。 5.1.1 模拟量采集技术
短信传送信息,主要用于监控中心的告警输出,当 有告警产生时, 可以将相关告警通知相应的维护人员或 值班人员,对设备告警做相应处理。
短信告警输出的方式有两种,一种是采用无线 Modem 的方式,这种方式实现起来相对简单,另外一 种方式是监控系统软件通过短信中心来发送告警信息给
维护人员, 这需要监控软件与短信中心通过一定的协议 来实现,需要双方的配合,实现难度相对较大。
5 动力环境集中监控系统的主要技术
动力环境集中监控系统由采集子系统、传输子系 统、软件子系统组成,采集子系统完成底端数据的采集, 传输子系统将底端采集到的数据传送到监控中心, 软件 子系统完成系统设置、数据处理、告警产生、数据存储、 系统功能等。如图 1 所示。
被监控对象按功能分为动力和环境两大类, 动力类 包括高压配电、低压配电、UPS、油机、电源、电池组、 空调等,环境类包括门禁、烟感、温度、湿度等。
众多具有雄厚技术实力的监控厂家积极投入, 为集 中监控提供了强有力的技术支撑。
监控中心
完成系统设置、数据处理、告警 产生、数据存储、系统功能等
传输 子系统
传输 子系统
将底端采集的数据 传送到监控中心
软件 子系统
4 动力环境集中监控系统的技术标准
采集 子系统
采集
采集
子系统 …… 子系统
完成底端数 据的采集
这种技术方案主要用于基站与 LSC 的端局监控主 机间的组网, 传输到多串口卡的端口上的数据是串行数 据,一个端口上可以是一个基站的数据(如 2Mbit/s抽 时隙点对点方式),也可以是多个基站的数据。 5.3.2 基于路由器的组网技术
这种技术方案主要用于枢纽局 SU 与 LSC 间的组 网、LSC 与 CSC 间的组网。 5.3.3 远程访问服务器的组网技术
动力设备预防性维护、应急供电抢修、机房环境维
护等都是劳动密集型工作,传统的“有人值守+断电抢 修”维护模式,执行效率低、资源耗费大,难以适应动 力维护工作发展的要求。“生产关系要适应生产力的发 展”,维护体制必须向集中化、精细化转变,动力及环 境集中监控系统适时而生。
3 动力环境集中监控系统的可行性
如果 E1 中继线路紧张,而又没有 MDCN 网络,可 以采用数字公务信道传送基站动力环境监控数据,由于 一条链路上传送有多个基站的监控数据, 各个采集设备 的上报波特率必须相同而地址不同,上位机采用分时轮 巡的方式采集。数字公务信道有广播方式的,也有点对 点方式的,如果是点对点方式的,还需要在每个基站上 增加通信串口转换器来进行桥接组网。 这种传输方式因 采集速度慢、稳定性差而应用较少。 5.2.5 短信传送技术
2 动力环境集中监控系统的背景
2.1 通信企业竞争和发展的需要 随着通信行业的迅猛发展, 通信企业间的竞争不断
加剧,“网络质量是通信企业的生命线”,网络质量领先 是通信企业的绝对竞争优势, 稳定的动力设备和优良的 机房环境是保障网络质量领先的必要条件。 为了提高运 行质量保障能力和运维管理低成本运作能力, 通信企业 必须建设动力环境集中监控系统。 2.2 动力维护工作特点
高 健:中国移动通信集团公司网络部综合处项目经理。中国质量协会防雷电分会常委理事。“2006 年中国通信 电源优秀人物”之一。
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技术的成熟应用,为集中监控提供了技术保障。 3.4 众多监控厂家的积极参与
这种技术方案主要用于数据量较大的远端局站与 LSC 间的组网,端局监控主机与 LSC 局域网构成一个 局域网。
6 动力环境集中监控系统的应用现状
6.1 建设规模 经过近 10 年的发展,动力环境集中监控系统的建
设已经具有一定的规模,以中国移动为例,中心机房 3065 个,纳入监控 2864 个,监控率 93.44%;VIP 基站 44493 个,纳入监控 42640 个,监控率 95.84%;普通基 站 127341 个,纳入监控 97999 个。并且动力环境集中监 控系统已经成为了通信建设的配套工程“,同步设计、同 步施工、同步验收”。 6.2 应用水平
利用监控门禁系统, 准确掌握代维公司下局站的时 间,考核代维公司到达局站维护情况。同时有效解决了 防盗问题,实现了机房安全管理。 6.3.4 科学指导设备优化和技术改造
设备性能评估,通过统计分析历史数据,对设备的
性能进行评估,并作为设备大修、改造或更新的依据。 设备考核与选型,统计各厂家各型号设备故障率、平均 故障修复时间、重要告警总历时、电源效率、误告警率、 平均使用年限等,对设备进行综合考核,将同类设备分 厂家进行排序,作为选型时的参考。
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动力环境集中监控系统的应用和发展
高 健
(中国移动通信集团公司 北京 100032)
摘 要 本文通过纵览动力环境集中监控的发展历程,概要总结动力环境集中监控系统数据采集、数据传输、基本 组网的主要技术,突出分析了目前动力环境集中监控系统的应用水平和系统稳定性与告警过滤两方面性能 的应用现状,探讨了动力环境集中监控系统在 B 接口、A 接口、数据挖掘和科学规划方面的发展方向。 关键词 动力维护 集中监控 应用和发展
M D C N 网的特点是前期必须已经建成网络,后期 上监控时,传输投入较少,但是如果是某些时段网络数 据流量太大,会影响到监控系统的响应速度及稳定性。 5.2.3 干接点技术
由采集器连接各种动力与环境传感器和监测点进行 数据采集,通过 OMC 与 LSC 相连,监控数据为开关量, 可以实现遥信功能。监控信息单向上行传输,监控数据 通过 BTS 上的外部告警单元经由 BSC 传送到 OMC。一 般在非重要局站的设备上采用干接点监控子系统。 5.2.4 数字公务信道技术
大致可分为基本、中级、高级 3 个层次,从中国移
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动全网情况看,基本应用已经全部实现,大部分处于中 级应用水平,高级应用尚处于探索和不断完善之中。 6.2.1 基本应用
(1)看告警,看设备运行数据; (2)偶尔控制油机和空调。 6.2.2 中级应用 (1)查询历史停电报表; (2)查询油机开机报表; (3)打印相关的告警报表; (4)辅助进行蓄电池放电试验。 6.2.3 高级应用 (1)进行设备运行质量考核、维护人员绩效考核; (2)进行故障预测、故障控制; (3)进行设备生命期预测; (4)指导设备大修、改造、更新、选型; (5)实施动力设备资源管理; (6)改进动力节能运行方案; (7)基站防盗的告警联动。 6.3 典型成果 6.3.1 应急供电能力大大增强
1996年,邮电部发布的《通信电源和空调集中监控 系统技术要求(暂行规定)》 [YDN 023-1996],是动力 环境集中监控系统的第一个行业标准, 为动力环境集中 监控的建设和发展指明了方向。
2005 年,信息产业部发布的《通信局(站)电源、 空调及环境集中监控管理系统》 [YD/T 1363-2005], 总 结了近 10 年的建设和应用经验,内容丰富、要求明确。 该标准分为 4 个部分:第 1 部分系统技术要求代替了原 《暂行规定》,同时修订和明确了若干定义和术语,增加 了监控系统的功能结构和物理结构以及相应接口的定 义,修订了监控系统的组成及组网的要求,补充了监控 对象及内容, 补充了通用管理功能和系统各级功能部 分,补充了监控系统硬件和软件要求;第 3部分是由原 附录《通信协议》修改后的前端智能设备协议部分;第 2 部分互联协议和第 4 部分测试方法是新增部分。
告警短信只能作为监控中心值班的一种辅助手段, 监控中心的值守才是主要手段, 因为告警短信有时延时 较大,特别是节假日,由于客户的短信信息量太大,短 信是排队发送的,延时会更大。 5.3 基本组网技术
这里的组网方案是指在没有 MDCN 的情况下,新 建监控系统网络的基本组网方案,在实际组网时,可能 是多种基本方案混合组网, 根据局站与中心的连接方式 可分为 3 种基本组网方案。 5.3.1 多串口卡组网技术
在动力环境监控系统中,2Mbit/s的某一个时隙可 以用于基站与端局监控主机之间的数据传输,整个 2Mbit/s 也可以用于 LSC 与 CSC 之间的大数据量的传 输;在基站 2Mbit/s 的某时隙传送数据时,需要在基站
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通 信 电 源 专 辑
2006.6 电信工程技术与标准化
配置 2Mbit/s 抽时隙设备,在 LSC 中心通过交换机做 半永久连接或增加 DXC 数据收敛设备,传输监控数据。
2Mbit/s 传输具有传输稳定性好、可靠性高、响应 速度快的特点。目前中国移动的大部分基站动力环境监 控均采用这种传输模式。 5.2.2 IP(MDCN)传输技术
局站动力环境监控的串行数据, 通过传输设备转 换为 I P 数据包,并通过以太网口接入到已经建好的 M D C N 网络中,L S C 的端局监控主机接入 M D C N 网就 可以采集到各局站的动力环境监控数据。CSC 与 LSC 之间也可以用 M D C N 来传输监控数据。
开关量是指不连续变化的、 具有确定的几种状态的 量,最典型的是仅有“0”和“1”两种状态的开关量。 非智能设备的开关量信号采集也需要增加开关量传感器 和采集器。 5.2 数据传输技术 5.2.1 E1中继传输技术
E1 中继线路上传输 2Mbit/s 的码流,有信道化 E1 和非信道化 E1 两种资源。信道化 E1(CE1)定义了帧 结构,每帧 32 个时(TS0~TS31),其中 TS0 用于同步, TS16 用于信令,其余用于传输数据,每个时隙的带宽 为 2Mbit/s/32=64kbit/s。
近 3 年,面对电荒、台风等自然灾害严重,动力环 境集中监控系统科学调配抢修资源, 保障了网络应急供 电工作,既提高了资源利用率,又延长了设备使用寿命。 而且通过远程控制空调、开关电源运行,在节能降耗方 面起到了积极作用。 6.3.2 运行维护效率大幅提升
依托集中监控系统,动力设备数量迅速增加、人力 基本不变的矛盾得到了很好的解决,通过实时监控、告 警处理、工单管理等手段,维护工作有的放矢、执行有 力,运行质量稳步提升,重大断电事故率明显降低。 6.3.3 代维管理、机房安全管理方面显实效
1 动力环境集中监控的定位
动力环境集中监控系统是一个网络化的集成系统, 各局站的动力设备及环境运行数据通过传输网络集中到 监控中心,并进行存储、处理,实时呈现运行数据和告 警数据。以“四遥”为手段,通信企业可以全面撤销局 站有人值守, 变被动的抢修模式为主动的预防性维护模 式,达到减员增效的目的。
模拟量是指随时间连续变化的量, 对于这些信号的 测量,需采用模 / 数(A/D)转换设备将模拟量变成数 字量后才能适合计算机采集。 智能设备的模拟量信号由 监控单元完成采集, 而非智能设备的模拟量信号需要增 加数据采集器、传感器、变送器等来完成采集,将非电 量信号转换为适合采集器输入特性的电量信号。 5.1.2 开关量采集技术
3.1 动力设备的可靠性提高 随着应用技术的不断发展, 相控整流电源已经全面
升级为模块化高频开关电源, 防酸隔爆电池也换代为密 封阀控蓄电池,自动化油机发电机组、机房空调等应用 趋于成熟,设备可靠性高、故障率低为实施无人值守、 集中监控提供了基础条件。 3.2 动力设备智能性完善
设备的监控单元能够对设备本身运行状态实时监 控、智能管理、自动撤投。标准的监控接口和规范的智 能协议为实施集中监控提供了便利条件。 3.3 工控技术、数据库技术成熟
被监控对象按采集方式分为智能设备和非智能设备 两大类,智能设备本身具有数据采集和处理能力,并带 有智能接口,可以与上位机通信;非智能设备本身不具
图 1 系统组成
备数据采集和处理能力,需要增加传感器、变送器和采 集器来完成数据采集和上报。 5.1 数据采集技术
在采集子系统中,被监控信号的测量至关重要,被 监控信号按照特性可以分为模拟量和开关量。 5.1.1 模拟量采集技术
短信传送信息,主要用于监控中心的告警输出,当 有告警产生时, 可以将相关告警通知相应的维护人员或 值班人员,对设备告警做相应处理。
短信告警输出的方式有两种,一种是采用无线 Modem 的方式,这种方式实现起来相对简单,另外一 种方式是监控系统软件通过短信中心来发送告警信息给
维护人员, 这需要监控软件与短信中心通过一定的协议 来实现,需要双方的配合,实现难度相对较大。
5 动力环境集中监控系统的主要技术
动力环境集中监控系统由采集子系统、传输子系 统、软件子系统组成,采集子系统完成底端数据的采集, 传输子系统将底端采集到的数据传送到监控中心, 软件 子系统完成系统设置、数据处理、告警产生、数据存储、 系统功能等。如图 1 所示。
被监控对象按功能分为动力和环境两大类, 动力类 包括高压配电、低压配电、UPS、油机、电源、电池组、 空调等,环境类包括门禁、烟感、温度、湿度等。
众多具有雄厚技术实力的监控厂家积极投入, 为集 中监控提供了强有力的技术支撑。
监控中心
完成系统设置、数据处理、告警 产生、数据存储、系统功能等
传输 子系统
传输 子系统
将底端采集的数据 传送到监控中心
软件 子系统
4 动力环境集中监控系统的技术标准
采集 子系统
采集
采集
子系统 …… 子系统
完成底端数 据的采集
这种技术方案主要用于基站与 LSC 的端局监控主 机间的组网, 传输到多串口卡的端口上的数据是串行数 据,一个端口上可以是一个基站的数据(如 2Mbit/s抽 时隙点对点方式),也可以是多个基站的数据。 5.3.2 基于路由器的组网技术
这种技术方案主要用于枢纽局 SU 与 LSC 间的组 网、LSC 与 CSC 间的组网。 5.3.3 远程访问服务器的组网技术
动力设备预防性维护、应急供电抢修、机房环境维
护等都是劳动密集型工作,传统的“有人值守+断电抢 修”维护模式,执行效率低、资源耗费大,难以适应动 力维护工作发展的要求。“生产关系要适应生产力的发 展”,维护体制必须向集中化、精细化转变,动力及环 境集中监控系统适时而生。
3 动力环境集中监控系统的可行性
如果 E1 中继线路紧张,而又没有 MDCN 网络,可 以采用数字公务信道传送基站动力环境监控数据,由于 一条链路上传送有多个基站的监控数据, 各个采集设备 的上报波特率必须相同而地址不同,上位机采用分时轮 巡的方式采集。数字公务信道有广播方式的,也有点对 点方式的,如果是点对点方式的,还需要在每个基站上 增加通信串口转换器来进行桥接组网。 这种传输方式因 采集速度慢、稳定性差而应用较少。 5.2.5 短信传送技术
2 动力环境集中监控系统的背景
2.1 通信企业竞争和发展的需要 随着通信行业的迅猛发展, 通信企业间的竞争不断
加剧,“网络质量是通信企业的生命线”,网络质量领先 是通信企业的绝对竞争优势, 稳定的动力设备和优良的 机房环境是保障网络质量领先的必要条件。 为了提高运 行质量保障能力和运维管理低成本运作能力, 通信企业 必须建设动力环境集中监控系统。 2.2 动力维护工作特点