GIS系統(tǒng)在電力通信中的應(yīng)用*

程路明，楊加榮，楊宏偉

（湖州電力局，浙江 湖州 313000）

GIS系統(tǒng)在電力通信中的應(yīng)用*

程路明，楊加榮，楊宏偉

（湖州電力局，浙江 湖州 313000）

針對(duì)GIS系統(tǒng)在電力通信管理中應(yīng)用日趨廣泛的趨勢(shì)，介紹了GIS系統(tǒng)的基本概念和主要原理，并結(jié)合工作實(shí)際，介紹了GIS系統(tǒng)在電力通信資源管理方面的主要功能及其具體應(yīng)用情況.

GIS；通信網(wǎng)絡(luò)；資源管理

1 GIS系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 GIS系統(tǒng)的概念

GIS（Geographic Information System），中文簡(jiǎn)稱“地理信息系統(tǒng)”，是融計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測(cè)量學(xué)和信息學(xué)于一體，存儲(chǔ)和處理空間資源信息的新型技術(shù)系統(tǒng).使用者可以借助其特有的空間資源分析功能和可視化表達(dá)效果進(jìn)行各種輔助決策.GIS信息技術(shù)自上世紀(jì)60年代以來(lái)己廣泛應(yīng)用于電力、水利、地質(zhì)勘探、市政規(guī)劃、農(nóng)業(yè)、通信和國(guó)防航空等領(lǐng)域.

1.2 GIS系統(tǒng)的組成

GIS系統(tǒng)以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)的支持下，對(duì)資源數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、編輯和統(tǒng)計(jì)等操作.系統(tǒng)由以下三個(gè)部分組成：

（1）硬件.系統(tǒng)硬件構(gòu)成包括：數(shù)據(jù)服務(wù)器、磁盤存儲(chǔ)陣列、數(shù)字化儀和掃描儀.數(shù)據(jù)服務(wù)器和存儲(chǔ)磁盤用來(lái)處理和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)及程序，數(shù)字化儀和掃描儀用來(lái)搜集數(shù)據(jù)，顯示器和繪圖儀用來(lái)顯示與輸出數(shù)據(jù).

（2）軟件.系統(tǒng)軟件部分包括數(shù)據(jù)輸入和格式轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)編輯模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)操作模塊以及數(shù)據(jù)顯示和輸出模塊五個(gè)部分.數(shù)據(jù)輸入和轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)空間和資源數(shù)據(jù)的輸入和格式轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)編輯模塊負(fù)責(zé)建立空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和資源數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，完成數(shù)據(jù)修改；數(shù)據(jù)管理模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)；數(shù)據(jù)操作模塊負(fù)責(zé)空間數(shù)據(jù)的放大、縮小和漫游操作功能的實(shí)現(xiàn)以及空間、資源數(shù)據(jù)的雙向查詢、疊加分析和網(wǎng)絡(luò)分析功能的實(shí)現(xiàn)；數(shù)據(jù)顯示和輸出模塊負(fù)責(zé)顯示和輸出空間地理圖形、專題圖、文檔與表格.

（3）數(shù)據(jù).系統(tǒng)數(shù)據(jù)按類型分為空間數(shù)據(jù)和資源數(shù)據(jù).空間數(shù)據(jù)包括幾何圖形和圖像數(shù)據(jù)；資源數(shù)據(jù)包括文檔、表格數(shù)據(jù).系統(tǒng)數(shù)據(jù)按內(nèi)容可分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如地貌、地形數(shù)據(jù)；專題數(shù)據(jù)，如規(guī)劃、站點(diǎn)和設(shè)備數(shù)據(jù)；宏觀數(shù)據(jù)，如綜合統(tǒng)計(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù).GIS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示.

1.3 GIS基本原理

（1）數(shù)據(jù)采集.建設(shè)GIS系統(tǒng)首先要建立地理數(shù)據(jù)庫(kù)，確定數(shù)據(jù)源并獲取數(shù)據(jù).在完成收集各種數(shù)據(jù)資料之后，需要對(duì)其進(jìn)行分類、整理和歸納，確定統(tǒng)一格式編碼，方便系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和維護(hù)，確保數(shù)據(jù)的正確性和可操作性.

（2）空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).GIS系統(tǒng)地理數(shù)據(jù)庫(kù)的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指空間數(shù)據(jù)在地理信息系統(tǒng)內(nèi)的組織和編碼形式，具體分為空間數(shù)據(jù)表示、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三個(gè)部分.

①空間數(shù)據(jù)表示.要使計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別地理空間信息，必須將信息和實(shí)物抽象化，把幾何圖形和圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化描述.空間數(shù)據(jù)有柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)兩種基本形式.

②柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).柵格數(shù)據(jù)是對(duì)地理空間信息的量化和離散描述，其每個(gè)像元的值可以用一位二進(jìn)制數(shù)、一個(gè)字節(jié)或三個(gè)字節(jié)來(lái)表示.柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)圖像表達(dá)，其結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單、直觀，便于識(shí)別，適合用作GIS系統(tǒng)背景顯示.

③矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即坐標(biāo)集合，用于精確定義圖形的位置、形狀和大小.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)幾何圖形表達(dá)，其數(shù)據(jù)精度高，占用空間小，是高效的圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并可以清楚地表示點(diǎn)、線、面各空間實(shí)體之間的關(guān)系，便于在GIS系統(tǒng)中進(jìn)行空間查詢與分析.

（3）數(shù)據(jù)編輯與管理.地理數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)采集并按既定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)輸入到GIS系統(tǒng)中后，需要對(duì)其進(jìn)行編輯與管理.編輯即建立空間和資源數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系，有效加強(qiáng)GIS系統(tǒng)的查找和分析功能.數(shù)據(jù)管理功能實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和資源數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián).空間數(shù)據(jù)和資源數(shù)據(jù)在GIS系統(tǒng)中以不同的形式分別存儲(chǔ)，所以需要建立空間和資源數(shù)據(jù)的統(tǒng)一公共標(biāo)識(shí)符來(lái)完成數(shù)據(jù)的綜合處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的增加、刪除和修改操作.

2 GIS系統(tǒng)在電力通信資源管理中的具體運(yùn)用

電力通信資源管理系統(tǒng)是電力信息化戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)，是電力通信現(xiàn)代化管理的重要組成部分.該系統(tǒng)旨在為電力通信專業(yè)建立一套功能完備的運(yùn)行支持系統(tǒng)，以適應(yīng)電力對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和管理的需要.

系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是：根據(jù)電力通信工作的特點(diǎn)，從設(shè)備、線路資料的電子化管理入手，結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，建立統(tǒng)一的圖形化、智能化通信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng).對(duì)通信的物理和邏輯資源進(jìn)行高效管理.與現(xiàn)有其他的電力信息系統(tǒng)（如ERP系統(tǒng)、調(diào)度MIS、輸配電系統(tǒng)）充分融合，使其成為綜合信息管理與服務(wù)平臺(tái)的組成部分.系統(tǒng)在功能實(shí)現(xiàn)上要求具備實(shí)用性、先進(jìn)性、開放性和安全可靠性.

2.1 GIS系統(tǒng)管理對(duì)象

GIS系統(tǒng)的管理對(duì)象包括通信的邏輯資源、機(jī)房設(shè)備、線纜資源、物理資源幾個(gè)部分.層次結(jié)構(gòu)如圖2所示.

結(jié)合電力企業(yè)調(diào)度管理和信息化建設(shè)的特點(diǎn)，現(xiàn)階段GIS系統(tǒng)的管理對(duì)象主要以通信傳輸網(wǎng)絡(luò)、通信機(jī)房設(shè)備、通信光路及電路資源為主，管理方式以資源的數(shù)字化描述和應(yīng)用為基礎(chǔ)，提供綜合應(yīng)用.系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖2所示.

（1）系統(tǒng)管理.系統(tǒng)管理包括：系統(tǒng)登錄、權(quán)限管理、日志管理、數(shù)據(jù)源管理、系統(tǒng)參數(shù)管理、消息管理、報(bào)表管理等幾個(gè)不同的功能模塊.此外，系統(tǒng)的通用輔助功能還包括：風(fēng)格設(shè)置、地圖裝載、圖層控制、圖形測(cè)量工具、圖形繪制工具及圖形打印工具.

（2）數(shù)據(jù)維護(hù).數(shù)據(jù)維護(hù)模塊提供對(duì)地圖、站點(diǎn)、設(shè)備、線纜等資源數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)操作的功能.包括地圖信息的修改，站點(diǎn)和站內(nèi)設(shè)備的新增、修改、刪除以及對(duì)線路架設(shè)和變更的管理.數(shù)據(jù)維護(hù)可以使用單個(gè)設(shè)備維護(hù)和批量設(shè)備維護(hù)兩種方式，其中批量維護(hù)方式幫助用戶快速維護(hù)相關(guān)數(shù)據(jù)，縮短時(shí)間，提高效率.

2.2 資源管理

資源管理是GIS系統(tǒng)在電力通信運(yùn)用中的一個(gè)重要功能模塊，主要包括站點(diǎn)管理、機(jī)房設(shè)備管理、光纜資源管理、光路電路管理、查詢統(tǒng)計(jì)和業(yè)務(wù)分析以及故障缺陷管理.

（1）站點(diǎn)管理.站點(diǎn)管理對(duì)象包括局大樓、各級(jí)變電所、電廠及其它通信站點(diǎn).其中單個(gè)站點(diǎn)管理包括站點(diǎn)的創(chuàng)建、修改、刪除、查詢操作，以及站點(diǎn)資源數(shù)據(jù)的維護(hù)和站內(nèi)通信設(shè)備數(shù)據(jù)的操作.通過(guò)站點(diǎn)管理的定位功能，能夠迅速地在地理信息圖上確定被查詢站點(diǎn)的地理位置，并可查看站點(diǎn)的各類資源數(shù)據(jù).

（2）機(jī)房設(shè)備管理.機(jī)房設(shè)備管理主要包括通信機(jī)房設(shè)備屬性、設(shè)備位置、設(shè)備結(jié)構(gòu)及設(shè)備之間連接信息的管理.管理對(duì)象包括：傳輸網(wǎng)設(shè)備（光端機(jī)、PCM）、交換設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)）、接入設(shè)備、配線設(shè)備（ODF、DDF、VDF）、通信監(jiān)控設(shè)備和電源設(shè)備.機(jī)房設(shè)備結(jié)構(gòu)的描述采用“機(jī)柜－設(shè)備－板卡－端子”模式.機(jī)房設(shè)備連接信息的描述主要指不同設(shè)備端子、光纜纖芯以及電纜之間的物理連接和邏輯關(guān)聯(lián).此外，系統(tǒng)還可以生成設(shè)備電源連接圖.

（3）光纜資源管理.光纜資源管理包括光纜、纖芯、光路、光接頭盒、光終端盒、光纜接頭以及光纜預(yù)留、光纜盤留和相關(guān)的附屬設(shè)備資源的管理.光纜資源的維護(hù)包括基礎(chǔ)圖形資料維護(hù)、屬性資料維護(hù)和光纜連接資料維護(hù).其對(duì)象包括：光纜與ODF、光接頭盒、光終端盒的連接，光纜與光纜的連接.

在進(jìn)行光纜線路的設(shè)計(jì)和規(guī)劃時(shí)，系統(tǒng)可以詳細(xì)查看光纜和光接頭盒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息以及傳輸設(shè)備端子與光纜纖芯的連接情況以及光纜在接頭內(nèi)部的熔纖情況.同時(shí)，系統(tǒng)還提供了光纜網(wǎng)絡(luò)路由圖管理功能，幫助工作人員查看通信光纜地理和拓?fù)浞植?

（4）光路管理.光路通道是指用于傳輸電力通信業(yè)務(wù)，由一段或多段光纜路由組成的傳輸通道.光路兩端物理上與光傳輸設(shè)備連接.光路管理包括光路調(diào)整和配置、光路路由查詢、傳輸系統(tǒng)拓?fù)鋱D管理.

光路規(guī)劃和調(diào)整是光路管理的一個(gè)重要功能，可以根據(jù)光傳輸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)規(guī)劃對(duì)光路的路由進(jìn)行更改.光路配置可分為手動(dòng)配置、半自動(dòng)配置和全自動(dòng)配置三種方式，光路配置在光纜網(wǎng)系統(tǒng)圖中進(jìn)行.光路路由的查詢功能可以在地圖上高亮顯示所查詢的光路路徑，同時(shí)顯示相應(yīng)光纜路由信息.配置光路的操作完成后，系統(tǒng)可創(chuàng)建傳輸系統(tǒng)圖.

（5）電路管理.電路是指為了完成某一傳輸?shù)燃?jí)的通信業(yè)務(wù)而開通的邏輯信息通道.電路管理包括電路配置、電路路由查詢.電路配置指對(duì)通信傳輸網(wǎng)的邏輯電路的配置，具體包括高階和低階電路配置.電路查詢功能可以在傳輸系統(tǒng)圖上高亮顯示電路路徑，同時(shí)顯示所經(jīng)過(guò)的光纜纖芯、傳輸網(wǎng)元、設(shè)備板卡、端子、邏輯時(shí)隙的詳細(xì)信息.

（6）查詢統(tǒng)計(jì)和業(yè)務(wù)分析.查詢統(tǒng)計(jì)和業(yè)務(wù)分析模塊包括全網(wǎng)資源統(tǒng)計(jì)、線路資源統(tǒng)計(jì)、站點(diǎn)資源統(tǒng)計(jì)、設(shè)備資源統(tǒng)計(jì)、板卡資源統(tǒng)計(jì)和點(diǎn)圖查詢、設(shè)備定位查詢、關(guān)聯(lián)查詢、多向交叉信息提取、分類查詢及管道資源分析、光纜資源分析、光纖分析等各項(xiàng)功能.通過(guò)該功能模塊的運(yùn)用，可以方便快捷地對(duì)電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)從站點(diǎn)的地理分布到板卡的規(guī)格屬性等各個(gè)等級(jí)資源信息進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì).同時(shí)，也可以對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的物理光纜資源、邏輯光路和電路資源使用情況做出統(tǒng)計(jì)，為通信機(jī)房建設(shè)、通信設(shè)備升級(jí)和光纜線路規(guī)劃施工提供決策幫助.

（7）故障缺陷管理.故障管理主要包括故障定位、故障分析以及故障查詢.GIS系統(tǒng)根據(jù)通信網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行物理光纜、邏輯光路和電路的故障影響范圍分析，通過(guò)界定故障點(diǎn)的物理位置和邏輯位置，找出故障點(diǎn)上、下游的所有受影響的光纜線路以及邏輯光路和電路，對(duì)故障進(jìn)行定位、分析，對(duì)缺陷故障及其處理信息進(jìn)行保存，為電力通信檢修部門準(zhǔn)確掌握設(shè)備動(dòng)態(tài)信息，及時(shí)制定故障處理應(yīng)急預(yù)案提供有效幫助.

3 結(jié)語(yǔ)

電力通信GIS系統(tǒng)完整地構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)資源的圖紙庫(kù)和屬性庫(kù)，為通信資源的調(diào)度及業(yè)務(wù)部門的使用提供了全面支撐，為規(guī)劃和決策部門提供了可靠的數(shù)據(jù)參考.通過(guò)使用GIS系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)、交換網(wǎng)絡(luò)、接入網(wǎng)絡(luò)、光纜線路支撐網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等平臺(tái)的統(tǒng)一化、智能化管理，并進(jìn)一步幫助我們進(jìn)行通信資源的重組優(yōu)化.可以說(shuō)，電力通信GIS系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，為電力通信資源管理工作提供了一種創(chuàng)新和高效的管理手段.

［1］劉明德，林杰斌.地理信息系統(tǒng)GIS理論與實(shí)務(wù)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2006.

［2］李功新.基于GIS的電網(wǎng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，2008.

［3］伏玉琛，周洞汝.地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)及其在配電管理中的應(yīng)用［M］.武漢：武漢水利電力大學(xué)出版社，2000.

TM915.853

A

1009-1734（2011）S0-0302-04

2011-09-10

程路明，助理工程師，從事電力通迅研究.