基站智慧用電(5G基站智慧用電云監(jiān)控節(jié)能的技術解決方案)

　　一，項目背景

　　近年來，全球電信運營商營收整體不斷下滑，運營成本支出卻不斷增加，其中基站電費在網(wǎng)絡運營支出中占比超30%。5G基站由于更大的帶寬、更多的通道數(shù)、器件集成度低等因素影響，功耗相當于4G基站的3-4倍。

　　2019 年 6 月 6 日工信部正式宣布向運營商發(fā)放 5G 牌照，標志著中國正式進入 5G 時代，5G 基站規(guī)模建設來臨，根據(jù)中國鐵塔公司 2019 年度業(yè)績數(shù)據(jù)顯示，截至 2019 年末，全國共計建成 5G 基站 16.1 萬個。2020~2021年兩年時間， 全國預計建成5G基站超48萬個，對于 5G 基站建設而言，無論是設備功率大幅提高的宏基站，還是數(shù)量眾多的小微基站，均需要低壓配電系統(tǒng)進行供電。在 5G基站主建設期，基站的個數(shù)和配電線路會大量增加。隨著基站個數(shù)的增多，運維團隊對基站的維護難度逐漸增大。當基站供電線路出現(xiàn)問題時候，運維人員需要找到對應的基站，然后依次進行排查，才能處理好隱患，這樣的過程比較費時費力。并且基站本身的耗電量比較大，光是電費就占了很大的運營成本。。5G基站節(jié)能已成為5G商用中不得不考慮的一個棘手問題。

　　二，鐵塔5G基站監(jiān)控設備選型

　　中國鐵塔股份有限公司是由中國移動通信有限公司、中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信有限公司、中國電信股份有限公司和中國國新控股有限責任公司出資設立的大型國有通信鐵塔基礎設施服務企業(yè)。公司主要從事通信鐵塔等基站配套設施和高鐵地鐵公網(wǎng)覆蓋、大型室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設、維護和運營。

　　鐵塔新建基站項目需滿足其制定標準的智能電表要求。Q/ZTT 1017-2015《基站交流智能電表技術規(guī)范》，Q/ZTT 2205-2017《基站直流電能計量模塊技術要求》。

　　三，基站現(xiàn)狀

　　1，耗電在運營商成本中占比較高

　　在運營商的運行成本中， 基站電費支出占網(wǎng)絡運營部分的30%以上，占整個運營支出的10%左右。數(shù)據(jù)顯示2018年中國移動電費支出約220億元。

　　2，5G相比4G功耗更大

　　由于大帶寬、通道數(shù)增多、發(fā)射功率等技術設備的提升，G基站相比4G的功耗有了顯著增加，數(shù)據(jù)顯示，目前運營商的 5G基站主設備空載功耗約2.2-2.3kW，滿載功耗約3.7-3.9kW，這相當于4G基站的3-4倍左右。5G節(jié)能已成為5G商用中不得不考慮的一個棘手問題，會對運營商的5G運營商成本帶來極大影響。因此，運營商在5G招標中均將節(jié)能作為基站基本功能，占據(jù)較大比重。

　　3，運維檢修效率低

　　現(xiàn)有的基站供電系統(tǒng)無法滿足用戶對智能化、信息化、可視化、維護簡便等的日益增加的需求，對系統(tǒng)中蓄電池的故障隱患等沒有預先感知和判斷，需要運維人員不斷的到現(xiàn)場進行運維服務，運維效率低?，F(xiàn)網(wǎng)基站停電，動力監(jiān)控系統(tǒng)檢測到告警后，維護人員才知道停電事件的發(fā)生，再進行“分析、準備、到場和發(fā)電”等工作。在大面積停電、交通或天氣條件不足時，往往因無法及時準備人員、油料和油機，引起重要站停電退服發(fā)生。長此以往，不利于現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務安全。

　　4，目前基站多采用標準的主動式空調(diào)設備降溫

　　據(jù)統(tǒng)計分析，平均每個基站空調(diào)的電費支出約占整個基站電費支出的54%左右，空調(diào)成為基站機房中的主要耗電設備。

　　四，5G基站用電節(jié)能技術解決方案

　　基站智慧用電云平臺通過對5G宏站和室分站點加裝交/直流智能監(jiān)控設備、無線采集設備以及系統(tǒng)管理平臺，完成夜間無業(yè)務時段的下電操作，減少電能消耗，降低運營成本支出，以及提升通信設備供電線路狀態(tài)的實時監(jiān)測保護功能;系統(tǒng)后臺對存儲的供電線路歷史電氣性能數(shù)據(jù)進行梳理、匯總、分析，找出故障原因，給出解決建議對策，減少后續(xù)同類故障的發(fā)生率，提升供電線路運維管控能力。

　　1.監(jiān)測機房設備的空調(diào)運行情況，包括電壓、電流、功率、能耗、溫濕度等參量;

　　2.用戶可自定義設置空調(diào)的開啟和停止，分別是時間策略和溫度策略;

　　3.根據(jù)時間策略和溫度策略控制空調(diào)的開啟和停止，實現(xiàn)基站的節(jié)能降耗;

　　4.對基站設備的電流、電壓、溫濕度等參量進行監(jiān)測，如果電流過大、電壓過低、溫度過高等，會進行預警，通過APP推送、短信、語音電話、郵件通知責任人;

　　特點一：開關量輸入是均采用開關信號輸入方式，儀表內(nèi)部配備+12V的工作電源，無須外部供電。當外部接通或斷開時，經(jīng)過儀表開關輸入模塊采集其接通或斷開信息并通過儀表本地顯示。開關量輸入不僅能夠采集和顯示本地的開關信息，同時可以通過儀表的RS485實現(xiàn)遠程傳輸功能，即“遙信”功能。開關量輸出為繼電器輸出，可實現(xiàn)“遙控”和報警輸出。可以與環(huán)境溫濕度，控制空調(diào)設備的通斷。

　　特點二：兩套時段表,一年可以分為4個時區(qū),每套時段表可設12個日時段,4個費率(F1、F2、F3、F4即尖峰平谷) 。分時計費的基本思想就是把電能作為一種商品，利用經(jīng)濟杠桿，用電高峰期電價高，低谷時電價低，以便削峰填谷，改善用電質(zhì)量，提高綜合經(jīng)濟效益。目前包括貴州、山東、遼寧等在內(nèi)的多地已相繼出臺政策，對5G基站用電試行峰谷電價，并進一步降低電價。在基站稅收減免及數(shù)據(jù)中心的用地用水用電保障、建設審批、能耗指標要求等方面，加大政策支持力度。

　　五，總結

　　實現(xiàn)了無人化值守監(jiān)控安全相關的監(jiān)測數(shù)據(jù)，當電氣安全設備檢測到報警故障時會自動通過手機短信、語音電話和APP推送提醒用戶，后續(xù)的處理也能持續(xù)跟進，促進了信息流通、資源共享，提升了工作效率，實現(xiàn)了透明化管理。

　　節(jié)能降損：系統(tǒng)通過溫度傳感器監(jiān)測基站的溫度，根據(jù)溫度來遠程操作空調(diào)的開啟狀態(tài)，使溫度滿足室內(nèi)通訊設備工作環(huán)境要求，也能避免不必要的電能損耗。

　　針對設備產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，以便及早發(fā)現(xiàn)問題、杜絕隱患。能對基站進線回路和出線回路進行監(jiān)測對比，實時監(jiān)測線路的使用功率，通過最小功率功能監(jiān)測設備是否正常運行，也能通過最大功率判斷是否有其他設備接入而產(chǎn)生偷電行為。

　　針對設備產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，以便及早發(fā)現(xiàn)問題、杜絕隱患。能對基站進線回路和出線回路進行監(jiān)測對比，實時監(jiān)測線路的使用功率，通過最小功率功能監(jiān)測設備是否正常運行，也能通過最大功率判斷是否有其他設備接入而產(chǎn)生偷電行為。

　　遠程控制：當設備檢測到報警或故障時，相關人員可以通過平臺進行分合閘或者復位消音等操作。系統(tǒng)可以根據(jù)分析數(shù)據(jù)合理分配基站服務時間，對基站進行定時開啟關閉，控制便捷，而且起到節(jié)能的目的。