基于GIS與RFID的光纖網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要：利用通信管道、光纖網(wǎng)的地理空間拓?fù)浞植继攸c(diǎn)及地理信息系統(tǒng)（GIS）管理空間地理數(shù)據(jù)的優(yōu)越性，并結(jié)合射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）對(duì)光纖資產(chǎn)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，建立光纖資源管理系統(tǒng)，使用手持智能終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)管理。

關(guān)鍵詞：RFID GIS 光纖網(wǎng)絡(luò) 資源管理 手持終端

中圖分類號(hào)：TN915 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（a）-0021-02

射頻識(shí)別技術(shù)[1]（Radio Frequency Identification，簡稱RFID），是上世紀(jì)90年代興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其利用射頻信號(hào)通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的。2000年后基于RFID的電子標(biāo)簽得到迅猛發(fā)展，標(biāo)簽微型化、成本不斷降低，規(guī)模應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。

地理信息系統(tǒng)[2]（Geographic Information System，簡稱GIS）是在計(jì)算機(jī)軟件、硬件支持下對(duì)空間地物及其拓?fù)潢P(guān)系實(shí)現(xiàn)可視化表達(dá)和管理的技術(shù)。

根據(jù)通信基礎(chǔ)設(shè)施集約化建設(shè)的需要，上海市已建成數(shù)千溝公里通信管道及數(shù)萬皮長公里光纖等集約化通信基礎(chǔ)設(shè)施，這些設(shè)施已形成網(wǎng)絡(luò)并服務(wù)于各大通信運(yùn)營商、政府及企事業(yè)單位。無論是光纖還是其附屬設(shè)施設(shè)備（如：機(jī)房、光交接箱、接頭包等）均包含空間地理位置信息、復(fù)雜的拓?fù)溥B接關(guān)系及其承載的相關(guān)業(yè)務(wù)信息，其網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)量十分龐大。這對(duì)運(yùn)營和維護(hù)人員提出了迫切的數(shù)據(jù)管理要求。因此，本文提出了一個(gè)光纖網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)方案。該方案利用GIS技術(shù)建立了一個(gè)光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型，并使用RFID技術(shù)對(duì)光纖及附屬設(shè)施進(jìn)行標(biāo)識(shí)，將光纖網(wǎng)絡(luò)資源以地圖的形式呈現(xiàn)在管理者面前，可以直觀的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間綜合決策分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)資源的精細(xì)化管理。

1 系統(tǒng)需求分析

1.1 光纖資產(chǎn)數(shù)據(jù)共享

系統(tǒng)需通過地圖專題展示光纖及其附屬設(shè)施所屬的網(wǎng)絡(luò)層（包括：骨干層、匯聚層、接入層、支路層），為管理者提供網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化輔助決策，通過光纖建設(shè)的需求引導(dǎo)通信管道的建設(shè)。同時(shí)，平臺(tái)支持光纖路由鏈路的設(shè)計(jì)，管理者可以通過平臺(tái)直接進(jìn)行路由鏈路設(shè)計(jì)并生成施工圖紙，避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段通過設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)路由走向再生成鏈路施工圖的耗時(shí)。并且該平臺(tái)通過集約化的方式管理光纖資源，提高了光纜利用率。

1.2 業(yè)務(wù)及資源管控

該系統(tǒng)基于“一張圖”的設(shè)計(jì)原則，在光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及光纖資源數(shù)據(jù)制作過程中，從光纖建設(shè)需求確定、路由設(shè)計(jì)、纖芯資源分配、施工、數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集、工程驗(yàn)收等環(huán)節(jié)進(jìn)行全程管控。在此過程中，GIS圖形、文檔、信息或工作任務(wù)按照一定的規(guī)則流轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)不同部門管理人員間的協(xié)同工作。

1.3 光纖資產(chǎn)標(biāo)識(shí)

光纖資產(chǎn)包括光纜、交接箱、接頭包及機(jī)房等，其數(shù)據(jù)量十分龐大，準(zhǔn)確識(shí)別這些資產(chǎn)和后續(xù)資產(chǎn)相關(guān)的路由確認(rèn)是現(xiàn)場業(yè)務(wù)管理和運(yùn)維的兩個(gè)首要任務(wù)。傳統(tǒng)的資產(chǎn)標(biāo)識(shí)方法是采用線纜掛塑封牌、設(shè)備貼標(biāo)簽等方法。由于信息人井內(nèi)環(huán)境惡劣，及經(jīng)常性的人員下井作業(yè)，極易加速掛牌老化或造成掛牌標(biāo)簽脫落。因此，本系統(tǒng)使用電子標(biāo)識(shí)的方法取代傳統(tǒng)標(biāo)識(shí)，結(jié)合數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，現(xiàn)場實(shí)時(shí)識(shí)別資產(chǎn)及其路由是提高光纖資產(chǎn)標(biāo)識(shí)管理的有效方法。

2 系統(tǒng)方案

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

根據(jù)需求系統(tǒng)采用了典型的B/S、C/S及M/S相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（如圖1所示）。其中，光纖網(wǎng)絡(luò)圖形數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)的維護(hù)采用了C/S方式，以確保管理者能高效地維護(hù)各類地圖數(shù)據(jù)。光纖資源的信息發(fā)布、查詢、可視化顯示和部分無需現(xiàn)場處理的業(yè)務(wù)管理均采用了B/S的方式，管理者只需通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽的方式便捷地獲取信息和開展業(yè)務(wù)操作。同現(xiàn)場管理緊密的業(yè)務(wù)均采用了M/S的方式，管理者現(xiàn)場使用手持智能終端便可查詢光纖資產(chǎn)信息及業(yè)務(wù)信息并能開展業(yè)務(wù)。

2.2 系統(tǒng)關(guān)系描述

管理單位經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)建成了包含集約化信息基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)、項(xiàng)目管理系統(tǒng)、銷售管理系統(tǒng)等在內(nèi)的信息平臺(tái)；形成了信息管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫、項(xiàng)目建設(shè)數(shù)據(jù)庫、銷售信息數(shù)據(jù)庫等資源。光纖網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)充分考慮了建成的系統(tǒng)平臺(tái)與數(shù)據(jù)庫、整合和利用現(xiàn)有資源，以避免重復(fù)建設(shè)、數(shù)據(jù)冗余。各系統(tǒng)的關(guān)系如圖3所示。

2.3 電子標(biāo)簽方案

系統(tǒng)使用RFID技術(shù)為光纖資產(chǎn)制作電子標(biāo)簽。

光纜的標(biāo)簽使用內(nèi)嵌RFID微型芯片的橡膠卡扣環(huán)，芯片完全內(nèi)嵌于橡膠內(nèi)、防水，具有較強(qiáng)的抗老化腐蝕能力，適合在環(huán)境惡劣的人井內(nèi)使用。依據(jù)主要光纜型號(hào)的規(guī)格定制不同大小的卡扣環(huán)，滿足98%的光纜標(biāo)識(shí)要求。

接頭包內(nèi)有眾多的纖芯熔接，經(jīng)常開啟不僅影響其密封性，且極易造成纖芯斷熔，因此放置超高頻RFID芯片接頭包內(nèi)作為標(biāo)簽。該類型的芯片具有更強(qiáng)信號(hào)穿透力、讀取距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。

其他資產(chǎn)設(shè)備使用普通鈕扣式的RFID芯片固定于設(shè)備上作為標(biāo)簽，如：交接箱、機(jī)房機(jī)架、光交換機(jī)等。

2.4 系統(tǒng)軟件平臺(tái)選擇

本系統(tǒng)是基于組件式的二次開發(fā)。服務(wù)器系統(tǒng)平臺(tái)為Windows Server 2008 64x；使用Oracle 10g 64bit大型商用數(shù)據(jù)庫；ESRI公司的ArcGIS的系列產(chǎn)品作為二次開發(fā)的組件，其中ArcGIS Desktop 10.0用于圖形數(shù)據(jù)備份和處理，ArcGIS Server 10.0用于圖形數(shù)據(jù)發(fā)布與訪問，ArcGIS SDE 10.0用于圖形數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。手持智能終端使用當(dāng)前應(yīng)用最廣的安卓平臺(tái)。

2.5 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

2.6 系統(tǒng)主要功能

（1）地圖服務(wù)。系統(tǒng)提供交互式工具對(duì)地圖進(jìn)行縮放、拖拽、平移、漫游等操作，可進(jìn)行圖層控制、地圖常用的面積與距離測量等。

（2）光纖資產(chǎn)鏈路查詢。系統(tǒng)支持對(duì)光交箱、接頭包設(shè)備以、光纜、機(jī)房及機(jī)房內(nèi)終端設(shè)備的屬性信息進(jìn)行查詢。查詢方式可以通過關(guān)鍵字的模糊搜索或者通過空間位置選擇，查看指定設(shè)備的詳細(xì)屬性。系統(tǒng)能直觀展示接頭包、光交接箱及機(jī)房接入光纜狀況及光纜在內(nèi)部的熔接狀況、端口跳接順序等。還可以查詢其中纖芯鏈路的路由走向及在地圖中定位顯示該路由，查詢鏈路的客戶信息及當(dāng)前使用狀況等。

（3）通信故障應(yīng)急分析。業(yè)務(wù)人員通過光時(shí)域反射儀（OTDR）檢測故障光纖，獲得光纖故障距離，通過系統(tǒng)平臺(tái)計(jì)算出故障路由點(diǎn)并在地圖中準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)位置。這樣可以避免對(duì)設(shè)備逐個(gè)排查，及時(shí)進(jìn)行搶修作業(yè)，縮短應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間，提高服務(wù)效率與質(zhì)量。

（4）光纖資產(chǎn)專題展示。系統(tǒng)中無論光纜或設(shè)備都可以通過地圖專題展示所屬網(wǎng)絡(luò)層，包括：骨干層、匯聚層、接入層、支路層，為管理者對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化提供輔助決策。

（5）路由規(guī)劃設(shè)計(jì)。系統(tǒng)支持光纖鏈路的設(shè)計(jì)，管理者通過系統(tǒng)進(jìn)行光纖鏈路設(shè)計(jì)并生成跳纖、熔接的施工圖紙。通過集約化的方式管理光纖資源，充分利用已建光纜鏈路，提高了光纜利用率。

（6）成本配對(duì)。系統(tǒng)錄入光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)后，可以對(duì)每一客戶的鏈路進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)出新建或利舊的光纜長度，核算相應(yīng)成本，為財(cái)務(wù)部門對(duì)客戶單位購買的光纖鏈路進(jìn)行成本配對(duì)提供參考依據(jù)，提高銷售資產(chǎn)成本計(jì)算的準(zhǔn)確性，避免人為的錯(cuò)誤和誤差，為客戶提供精確的量化報(bào)表參考。

（7）運(yùn)維管理。該功能主要是結(jié)合智能手持終端應(yīng)用展開。光纖運(yùn)維指揮中心接報(bào)故障事件，通過系統(tǒng)記錄生成事件包，包括事件位置信息、事件描述信息、客戶信息等內(nèi)容，系統(tǒng)按照一定的約定發(fā)送事件包至現(xiàn)場運(yùn)維人員智能手持終端，運(yùn)維人員將處置情況實(shí)時(shí)通過手持終端反饋至運(yùn)維指揮中心。

（8）設(shè)備巡檢。運(yùn)維人員持智能終端按照巡檢時(shí)間、巡檢順次、巡檢路線、巡檢內(nèi)容等現(xiàn)場對(duì)光纖資產(chǎn)進(jìn)行檢查，通過智能終端記錄檢查情況，生成設(shè)備巡檢報(bào)告。

（9）RFID查詢。管理人員使用掃描工具讀取附著在光纖資產(chǎn)上的RFID電子芯片，獲取資產(chǎn)編碼，智能終端依據(jù)該編碼自動(dòng)查詢獲取資產(chǎn)信息，且能關(guān)聯(lián)查詢到光纖資產(chǎn)運(yùn)行的各業(yè)務(wù)信息，包括客戶信息、鏈路信息、商務(wù)信息等。

（10）數(shù)據(jù)維護(hù)。主要包括開展地圖數(shù)據(jù)編輯、光纖網(wǎng)絡(luò)圖編輯、光纖業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)編輯工作。通過數(shù)據(jù)審核管理機(jī)制對(duì)編輯進(jìn)行審核并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)入庫更新。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）光纖網(wǎng)絡(luò)成果共享。光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)對(duì)客戶開放部分權(quán)限，客戶可以通過系統(tǒng)查詢自己的光纖路由，為客戶提供優(yōu)質(zhì)的通信基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。

（2）多平臺(tái)數(shù)據(jù)整合。項(xiàng)目管理平臺(tái)是主要的信息系統(tǒng)之一，傳統(tǒng)項(xiàng)目業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)長期以來同GIS平臺(tái)地圖數(shù)據(jù)相互獨(dú)立，影響了數(shù)據(jù)的使用效率。本次平臺(tái)開發(fā)中實(shí)現(xiàn)了手持終端、光纖資產(chǎn)數(shù)據(jù)共享的B/S平臺(tái)同項(xiàng)目管理平臺(tái)的整合，定制了內(nèi)嵌于項(xiàng)目管理平臺(tái)的地圖接口，可實(shí)現(xiàn)光纖路由數(shù)據(jù)、項(xiàng)目業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的互查互通。

（3）工作現(xiàn)場便捷共享數(shù)據(jù)。所有使用平臺(tái)的管理者可以通過手持智能終端及時(shí)獲取光纖路由、工程業(yè)務(wù)等信息，真正能讓每一位管理者分享到信息化給工作帶來的便利，不用攜帶成沓的紙質(zhì)資料。

（4）多技術(shù)集成。本次系統(tǒng)建設(shè)中涉及的主要技術(shù)有RFID、GIS、GPS、3G/GPRS無線通信和定位，將這些技術(shù)揉捏在一起使之有序地實(shí)現(xiàn)信息的互通互用，這也是本系統(tǒng)的特色。

4 結(jié)語

系統(tǒng)從光纖網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計(jì)到實(shí)施都融入了智能化概念、整合先進(jìn)的信息化及管理理念，綜合利用了主流信息技術(shù)，注重推進(jìn)通信業(yè)務(wù)IT技術(shù)創(chuàng)新。特別是在光纖數(shù)據(jù)建模、可視化、網(wǎng)絡(luò)分析、時(shí)空歷史庫等難題進(jìn)行實(shí)踐性探索，在同行業(yè)中不乏領(lǐng)先之處；另一方面，系統(tǒng)通過接口整合了管理單位的項(xiàng)目管理平臺(tái)、銷售平臺(tái)等，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高度共享，成果在統(tǒng)一規(guī)劃、集約化建設(shè)、專業(yè)化管理、有償使用和普遍服務(wù)等方面發(fā)揮著重要的作用，極大的促進(jìn)了上海市通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

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