【通信局站】动力与环境——通信设备的运行离不开支撑

第1章 动力与环境概述

通信设备的运行离不开动力与环境的支撑。在电信事业百年发展历程中，动力与环境始终伴随其侧，默默地为设备和电路提供着电力服务与基础保障。随着技术的进步，动力与环境也在发生着翻天覆地的变化，从单纯的能力性保障向小型化、高效化、智能化等方向发展，使古老的专业呈现出多样的姿彩。

本章从我国通信行业的当前局面和设备现状出发，系统性地阐述了动力与环境的基本概念、专业特点、技术要求和发展方向，并分别对通信电源系统、机房空调系统、辅助系统与设施的组成结构、分类特点、功能要求等做了介绍，为后续深入学习打下理论基础。

1.1 通信机房的动力与环境

动力与环境是为通信局站的各类网络通信设备及业务设备提供稳定的能源和空间条件，保障其可靠、经济、优质运行的设备、设施和技术的统称。其主要功能是通过一系列分配、变换等手段及冗余机制，把来自公共电网上的电能变换成各类专业设备所需的不同等级的电源，并提供相应等级的保障；通过使用空调、通风等技术手段为专业设备的正常运行提供适合的温度、湿度和洁净度；还需要通过接地、防雷等措施，预防和消除各种外界及内部的异常因素影响，提高设备运行的安全性；采用环境集中监控系统，提高电源系统的稳定性和可靠性。

从专业角度看，通信局站动力与环境专业是涉及电力、电子、机械、材料、热工、空气处理、气象、化学、网络通信、自动控制等多个领域的综合性、系统性的专业，是通信网络基础设施专业的重要分支，是保障网络畅通的最基本和最关键要素。

经过多年的发展，我国通信局站动力与环境专业已构建了独立的理论体系，形成了脉络清晰、特色鲜明的专业技术体系，培养了大批研发、设计、工程、运维管理等专业技术人才，打造了生产制造、销售、安装应用、运行服务等成熟的产业链，有力地配合了通信事业的发展，为国民经济发展和人们生活品质提升做出了不可磨灭的贡献。随着互联网、云计算和大数据时代的到来，通信网络正面临着前所未有的大变革，演进步伐明显加快。动力与环境专业也需要紧跟时代，不断创新，与各专业协同，合力打造高质、高效的绿色精品网络。

1.1.1 动力与环境的组成

从功能上看，通信局站的动力与环境主要由通信电源系统和机房空调系统组成；另外，为了能提供安全、稳定、优质、高效的动力与环境保障，动力环境集中监控管理系统与能耗监测管理系统、接地与防雷系统也是不可或缺的部分。

(1)通信电源系统

负责电力能源转换、输送和分配的设备和设施，包括高低压配电设备、变压器、后备发电机组、不间断电源(Uninterruptible Power System，UPS)、开关电源设备、蓄电池组、终端配电等设备以及电缆、母线等材料，形成相对完整的运行机制和保障体系，统称为通信电源系统，其中的设备可统称为电源设备。

2)机房空调系统

负责为网络通信设备运行提供适合的温度、湿度和洁净度的设备和设施，包括中央空调设备、各类机房精密空调设备、水路、冷热风(气流)输配设施等，同样也形成了较为完整的运行机制和保障体系，可以统称为机房空调系统，其中的设备也可统称为空调设备。

(3)动力环境集中监控管理系统与能耗监测管理系统

动力环境集中监控管理系统对各种电源设备、空调设备以及温湿度等机房环境参数进行实时监控和记录，分析设备运行状况，及时侦测故障并通知处理，以实现通信局站的少人或无人值守，提高动力与环境运行质量和管理效率。

能耗监测管理系统通过对各类机房、设备的运行能耗进行监测和记录，统计能源消耗情况，分析能源利用效率，协助管理人员寻找节能潜力，杜绝“跑”“冒”“滴”“漏”，提升能源效益。

这两个系统是动力与环境运行管理相关的主要支撑系统，可以分别设置，也可以相结合，共同起到辅助支撑、提升效率的作用。

(4)接地系统与防雷系统

接地系统是为了工作和安全的需要，通过接地体、接地线等将通信电源系统内各设备、设施，以及各类用电设备的部分外壳、导体、导线、部件等与大地做良好的电气连接，形成的电气互联系统。

防雷系统是为了消除或抑制雷击对设备、线路、建筑造成的影响和破坏，通过避雷针、避雷器、接地网等设备和设施的协同配合，建立的多级防控系统。

接地系统和防雷系统不论是组成还是功能上都有很大的交叠，难以割裂，因此也通常被合称为“接地与防雷系统”。它们通过联合接地、等电位联结、金属屏蔽等多种措施，共同作用，为电源设备、空调设备以及各类网络通信设备的平稳、安全运行提供良好的、具备一定抗干扰能力的电磁环境。

113 动力与环境的地位与作用 动力与环境是通信网

1.1.3 动力与环境的地位与作用

动力与环境是通信网络的重要组成部分，伴随着网络通信技术的演进而共同发展。在发展过程中，也曾先后面临着一些问题和困境，可喜的是这些问题都在逐一得到改善或解决，整体的进步势不可当。实践证明，动力与环境在通信网络的运行保障和创新发展中具有显著的地位和重要的作用。若没有稳固的动力与优质的环境保障，要打造现代化的通信网络是难以想象的。

1.动力与环境是通信网络最基础的资源

人们常常把电源比喻为通信网络的“心脏”，为通信网络提供源源不断的动力和能量，并通过“大小血管”——各级变换和配电系统，输送给各类网络通信设备。同样，空调系统也可以比作通信网络的“呼吸系统”，有如肺和皮肤般为网络通信设备提供良好的工作环境，排出积聚的废热，维持适宜的“体温”。虽然它们没有参与通信网络的信息处理和数据传递，但它们却是让整个通信网络得以运作的最基础的保障资源，在相当程度上影响着通信网络的规模和品质。对现代化大型核心机楼和数据中心来说，电力供应和空调制冷能力直接决定着其选址和规模，电力、空调和机房被并称为“三大紧缺资源”，甚至在一些项目中被视为“核心资源”，足见其重要程度和关键地位。

2.动力与环境是通信网络安全保障的“工兵团”

通信网络的安全是通过网络设备的各种防护、备份、容错、调度等安全保障机制来实现的，但所有这些机制的实现必须基于相关设备还“活着”，也就是还有动力，还能工作。正是由于动力与环境的基础保障地位，以及对其故障影响的风险评估，使其成为通信网络安全保障的最基础也是最后一道防线。如果把通信网络的安全保障比作一场战役的话，动力与环境在其中发挥着不可忽视的“工兵团”的作用。

当然，“打铁还需自身硬”，要提供坚实可靠的安全保障，动力与环境自身的安全也是十分必要的。一般通过良好的设备和器件工艺、适度的容量富余、合理的备份冗余策略、科学的系统架构，以及自动化、智能化的联控机制等，来实现动力与环境自身的安全运行。

3. 动力与环境是通信网络服务的“总后勤部”

通信网络的意义在于为企事业单位和社会公众提供快捷便利、丰富多样的信息沟通和共享手段。也就是说，通信网络是为通信业务服务的。同样道理，动力与环境是为通信网络提供服务、配合通信网络开展业务的，是“后端的后端”，称之为通信网络服务的“总后勤部”毫不为过。动力与环境专业常常被归入“配套专业”，也正是从这个角度来讲的。因此，要提升动力与环境专业的综合实力和技术内涵，就一定要牢牢把握着通信网络这个服务对象的需求，紧跟网络形态、设备工艺的演进步伐，提供高品质的综合服务能力。

然而，现今的动力与环境并不是永远“躲”在后面，被动支撑；也需要适时地“主动出击”，靠前支撑。例如，根据自身专业技术特点，主动地为网络通信专业工程设计提供优化方案，为主设备工艺制造提供合理建议，避免因专业隔阂而导致的工程建设困难及运行保障障碍。再如，在一些互联网数据中心(Internet Data Center，IDC)项目中，动力与环境甚至被包装成为可直接“出售”的“业务产品”，为最终客户提供“零距离”的设备运行保障服务。

4.动力与环境是通信网络节能降耗的“先锋队”

据统计，2016年我国通信行业消耗电能超过500亿kW·h，如果算上各类数据中心的耗电，则已达到1600亿kW·h，超过了全社会用耗电量的1.5%，实施节能降耗、提升能源效益刻不容缓。由于动力与环境设备、设施几乎承担了所有的通信网络能源供应任务，因此也就理所当然地扛起了通信网络节能降耗的第一面“大旗”。从发展之初，动力与环境专业就始终把节能降耗作为己任，并列为“持续、优质、高效”三大重要职责之一。从相控电源到开关电源，从工频UPS到高频UPS，从离心风机到电子换向风机(Electrical Commutation，EC)，到自然冷却技术，绝大多数的技术革新和产品升级都伴随着能源效率的提升，其中相当一部分还是直接因节能需求而“触发”的。现代数据中心通常用电能利用有效度(Power UsageEffectiveness，PUE)，即数据中心年总耗电与主设备耗电之比来衡量其节能程度，其数值也直接反映了动力环境等基础设施在数据中心耗能中所占比例。

但正如上文所述，动力与环境是为通信网络主设备提供配套服务的，各种主设备才是通信网络能源消耗的真正“魁首”，其能耗水平直接影响着动力与环境设备的能源消耗量。要实现全面、有效的节能降耗，必须同时注重主设备“源头”的节能，真正发挥出能源的“价值”，而不能仅仅停留在动力环境的节能措施上。

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