基于北斗的光纜巡線管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

喬小瑞++吳挺++談芳吟

摘 要 簡(jiǎn)要地分析了目前國(guó)內(nèi)光纜所采用的巡線管理方式，發(fā)現(xiàn)基本還處于人工巡線，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。隨著北斗定位系統(tǒng)的精確定位功能不斷發(fā)展，其在測(cè)量?jī)x器、移動(dòng)設(shè)備等方面得到了廣泛的應(yīng)用。結(jié)合其特點(diǎn)，提出了一種基于北斗的光纜巡線管理系統(tǒng)，并給出了系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)方案。

【關(guān)鍵詞】光纜巡線系統(tǒng) 北斗定位系統(tǒng) 管理系統(tǒng)

1 引言

為加快信息化建設(shè)，采用信息化手段對(duì)光纜的巡線管理是非常必要的。目前，仍采用巡線人員親自到現(xiàn)場(chǎng)巡視線路，通常以紙介質(zhì)方式記錄巡視情況，再人工錄入計(jì)算機(jī)，這種相對(duì)落后的巡線方法有以下幾方面的弊端：

（1）傳統(tǒng)的人工巡線受地形環(huán)境、人員素質(zhì)、天氣狀況等不確定因素的影響，效率低。

（2）復(fù)巡周期長(zhǎng)，巡檢數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率不高。

（3）巡線人員是否巡視到位無(wú)法進(jìn)行有效監(jiān)督，巡視質(zhì)量得不到保障，線路安全亦得不到保證。

（4）采用比較先進(jìn)的巡線技術(shù)大多基于GPS系統(tǒng)，該系統(tǒng)屬于美國(guó)的軍民兩用衛(wèi)星，受制于人，特別是在我國(guó)軍用方面，存在著巨大的漏洞隱患；另外通信方式大多采用移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)，不適應(yīng)野外信號(hào)差、不穩(wěn)定的特點(diǎn)，而且在戰(zhàn)時(shí)更容易癱瘓。

基于以上分析，本文旨在開(kāi)發(fā)一種基于我國(guó)自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的光纜巡線管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合北斗衛(wèi)星定位技術(shù)、GIS地理信息系統(tǒng)技術(shù)，對(duì)光纜路由區(qū)域的光纜線路、施工點(diǎn)及相關(guān)設(shè)備的巡檢工作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)巡檢人員的位置查詢、軌跡跟蹤以及監(jiān)察預(yù)警等功能。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)方案

基于北斗定位系統(tǒng)的光纜巡線系統(tǒng)主要由便攜式巡檢儀、服務(wù)器、后臺(tái)GIS系統(tǒng)組成，其中前端手持便攜式北斗定位儀的功能是對(duì)光纜位置的定標(biāo)、記錄和信息存儲(chǔ)，配合管理人員制定巡檢作業(yè)計(jì)劃，并對(duì)巡檢人員的計(jì)劃執(zhí)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控分析；

后臺(tái)GIS系統(tǒng)的功能是與便攜式北斗定位儀連接后進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，然后通過(guò)在北斗定位儀上獲得的數(shù)據(jù)在地圖上對(duì)巡線人員的巡線軌跡進(jìn)行記錄、標(biāo)定、顯示和管理，它的核心技術(shù)是GIS系統(tǒng)（地理信息系統(tǒng)）和MIS系統(tǒng)（管理信息系統(tǒng)）的綜合實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)，系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)是光纜設(shè)備信息的采集數(shù)據(jù)，通過(guò)采集設(shè)備將數(shù)據(jù)集中到數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后才能提供給光纜線路巡檢系統(tǒng)，數(shù)據(jù)在專網(wǎng)和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)交互，所以系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也是專網(wǎng)和內(nèi)部網(wǎng)混合的方式。系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖如圖1所示。

系統(tǒng)主要由三個(gè)模塊組成：

2.1 后臺(tái)指揮終端模塊

功能為向指揮部展示便攜式巡檢人員的動(dòng)態(tài)位置或者歷史路徑信息，同時(shí)可以通過(guò)服務(wù)器向巡檢人員發(fā)送命令。該子系統(tǒng)可以使用PC上的瀏覽器來(lái)訪問(wèn)。

2.2 服務(wù)器模塊

功能是為便攜式巡檢儀和后臺(tái)指揮終端提供服務(wù)。服務(wù)器通過(guò)串口與北斗短報(bào)文通訊板相連，接收便攜式巡檢儀發(fā)送的位置信息并存儲(chǔ)，接收后臺(tái)指揮終端的請(qǐng)求，并返回查詢的便攜式巡檢儀的經(jīng)諱度信息或者路徑信息；同時(shí)完成后臺(tái)指揮終端和便攜式巡檢儀通訊內(nèi)容的轉(zhuǎn)發(fā)。該系統(tǒng)部署Web服務(wù)器，方便后臺(tái)指揮終端通過(guò)瀏覽器査詢便攜式巡檢儀的位置或者路徑。

2.3 便攜式巡檢儀模塊

其中，便攜式巡檢儀的工作流程為，通過(guò)北斗系統(tǒng)終端芯片獲取經(jīng)緯度度坐標(biāo)和速度信息，并使用AES算法進(jìn)行加密然后通過(guò)短報(bào)文發(fā)送到服務(wù)器。為保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。服務(wù)器采用以數(shù)據(jù)庫(kù)為中心的設(shè)計(jì)模式，為追蹤目標(biāo)終端和指揮調(diào)度終端提供服務(wù)。接收追蹤目標(biāo)終端發(fā)送的地理坐標(biāo)，解密之后存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)指揮調(diào)度終端的請(qǐng)求從數(shù)據(jù)庫(kù)中取出坐標(biāo)信息展示在地圖組件上。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)功能架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要分為5個(gè)功能塊。

3.1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊

該模塊下又有光纜管理、光纜段管理、設(shè)備信息管理、設(shè)備資源定位數(shù)據(jù)、首頁(yè)地圖配置五個(gè)小模塊，每個(gè)小模塊執(zhí)行不同的功能。

3.1.2 巡檢管理模塊

共有光纜段認(rèn)領(lǐng)、巡檢工作周期管理、巡檢線路管理、巡檢計(jì)劃管理、巡檢任務(wù)管理五大功能。

3.1.3 數(shù)據(jù)查詢模塊

課對(duì)巡檢數(shù)據(jù)、盯防數(shù)據(jù)、設(shè)備采點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。

3.1.4 應(yīng)用管理模塊

分故障監(jiān)控定位和隱患點(diǎn)信息管理兩大功能。

3.1.5 系統(tǒng)管理模塊

主要是對(duì)系統(tǒng)本身的權(quán)限設(shè)置和維護(hù)，如圖2所示。

3.2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)主要有B/S結(jié)構(gòu)和C/S結(jié)構(gòu)兩種模式。C/S模式是客戶端/服務(wù)器端，客戶端需要安裝程序，處理簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)；B/S模式采用瀏覽器作為客戶端，只要能和服務(wù)器應(yīng)用程序在同一網(wǎng)絡(luò)中即可訪問(wèn)應(yīng)用系統(tǒng)，如圖3所示。

應(yīng)用系統(tǒng)整體上采用J2EE技術(shù)架構(gòu)，這種成熟的技術(shù)架構(gòu)能夠保證應(yīng)用系統(tǒng)良好的安全性、可擴(kuò)展性。采用MVC設(shè)計(jì)模式保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)、視圖的分離，保證系統(tǒng)的可維護(hù)性。

4 結(jié)論

筆者設(shè)計(jì)了一種基于北斗的光纜巡線系統(tǒng)，系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)了基于北斗的光纜線路巡檢管理各項(xiàng)功能，利用該系統(tǒng)在信息安全的前提下實(shí)現(xiàn)了對(duì)光纜線路的有效巡線和監(jiān)控，可以有效掌控光纜運(yùn)行狀態(tài)，提高通信精確化保障水平，滿足了信息化條件下通信保障的需要，促進(jìn)國(guó)內(nèi)建設(shè)安全發(fā)展、科學(xué)發(fā)展。

在戰(zhàn)時(shí)巡線過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)有敵人破壞我方通信光纜，就可以利用該系統(tǒng)中北斗的傳送簡(jiǎn)訊的特點(diǎn)來(lái)向上級(jí)進(jìn)行緊急匯報(bào)，根據(jù)光纜被破壞的情況，請(qǐng)求總部派遣戰(zhàn)斗國(guó)內(nèi)或者維修國(guó)內(nèi)支援；巡線過(guò)程中，一旦有戰(zhàn)斗發(fā)生，巡線員可立刻發(fā)信到通信站的數(shù)據(jù)終端，通信站收到精確的緊急的信息后立刻向上級(jí)匯報(bào)情況，可快速派出機(jī)動(dòng)國(guó)內(nèi)到事發(fā)點(diǎn)，達(dá)到用最小的時(shí)間換來(lái)最大的利益，極大的保障了戰(zhàn)時(shí)的通信網(wǎng)絡(luò)的暢通。

參考文獻(xiàn)

[1]侯龍威.GPS在光纜線路維護(hù)中的應(yīng)用[J].2012（06）：251-252.

[2]張書畢，劉作才.基于GIS的GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)繪通報(bào)，2012（06）.

[3]李強(qiáng).基于GPS技術(shù)光纜定位巡線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007（03）：116-118

[4]董哲.基于北斗導(dǎo)航的軍隊(duì)車輛監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2014.

作者簡(jiǎn)介

喬小瑞（1983-），男，山西省洪洞縣人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為海軍工程大學(xué)講師，主要從事通信線路維護(hù)、設(shè)計(jì)。

作者單位

海軍工程大學(xué) 湖北省武漢市 430033