區(qū)域電力通信網(wǎng)光纜智能分配監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

陳剛++王肖珊

摘 要： 以區(qū)域電力通信網(wǎng)光纜線路為研究對象，對其智能分配監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)進(jìn)行了研究。根據(jù)光纜智能分配監(jiān)測系統(tǒng)工作原理，設(shè)計了光纜智能分配監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和相關(guān)系統(tǒng)功能模塊及軟件系統(tǒng)，其中軟件操作系統(tǒng)為Windows 2012 Server，選擇SQL Server 2012進(jìn)行數(shù)據(jù)庫開發(fā)，并配合操作系統(tǒng)實行無縫連接，采用VB進(jìn)行前臺開發(fā)，在光纜智能分配監(jiān)測中心選擇IBM服務(wù)器進(jìn)行相關(guān)工作，使用 Mapinfo Professional 12.0作為地理信息系統(tǒng)開發(fā)平臺，開發(fā)工具使用MAP X5.0來實現(xiàn)，系統(tǒng)通過GIS功能模塊實現(xiàn)光纜線路系統(tǒng)智能分配的實時監(jiān)測、智能切換光、告警、預(yù)警，為今后區(qū)域電力通信網(wǎng)光纜智能分配監(jiān)測系統(tǒng)的研究提供了參考。

關(guān)鍵詞： 光纜； 智能分配； 電力通信； 監(jiān)測系統(tǒng)

中圖分類號： TN915?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）09?0166?03

Abstract： Taking the optical cable line of the regional electric power communication network as the research object， the design and implementation of the intelligent distribution monitoring system are studied. According to the working principle of the optical cable intelligent distribution monitoring system， the structure of the optical cable intelligent distribution monitoring system， related system function module and software system were designed. The Windows 2012 Server is taken as the software operating system. The SQL Server 2012 is selected to develop the database. The operating system is coordinated to implement the seamless connection. The VB is used to develop the foreground. The IBM server is adopted to carry out the related work in the optical cable intelligent distribution monitoring center. The Mapinfo Professional 12.0 is employed as the development platform of the geographic information system. The development tool is realized with MAP X5.0. The real?time monitoring， intelligent cable switchover， alarm and warning of the optical cable line system intelligent distribution are realized with the GIS function module， which provides the reference for future research on the optical cable intelligent distribution monitoring system of regional electric power communication network.

Keywords： optical cable； intelligent distribution； electric power communication； monitoring system

0 引 言

隨著光纖通信的快速發(fā)展，電力區(qū)域電網(wǎng)信息化的穩(wěn)定性、可靠性對電網(wǎng)的安全越來越重要。區(qū)域電網(wǎng)實質(zhì)上屬于一種區(qū)域電力的市場模式，其特點是以區(qū)域性的電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)[1]。目前光纜線路多采用架空方式，易受外界影響而造成故障，因而光纜線路是電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，導(dǎo)致光纜故障率較高[2?5]。光纜傳統(tǒng)維護(hù)方式的難度越來越大，需要通過先進(jìn)技術(shù)實現(xiàn)對光纜線路的實時監(jiān)測，降低光纜故障的發(fā)生率[6?9]。

隨著光纜建設(shè)的日益增多，一些早期的光纜線路出現(xiàn)老化和電腐蝕現(xiàn)象，引起光纜線路故障次數(shù)增多[10]。對于傳統(tǒng)光纜線路維護(hù)來說，存在查找故障困難、時間較長等問題，這就給電網(wǎng)造成安全隱患，因而，若電力通信系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)光纜故障、光纜隱患，故障時間如果能縮短，光纜阻斷發(fā)生率就會大幅降低，要解決這些問題，就要建立有效的電力通信網(wǎng)光纜智能分配系統(tǒng)[11?14]。本文以區(qū)域電力通信網(wǎng)光纜線路為研究對象，對其智能分配監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)進(jìn)行研究。

1 光纜智能分配監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.1 光纜智能分配監(jiān)測的整體系統(tǒng)

電力通信網(wǎng)光纜智能分配監(jiān)測系統(tǒng)由上位機監(jiān)測系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、監(jiān)測站系統(tǒng)三部分組成。其中監(jiān)測中心、客戶端組成了上位機監(jiān)測系統(tǒng)。上位機監(jiān)測系統(tǒng)連接監(jiān)測站，采用TCP/IP協(xié)議，圖1為光纜智能分配監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

光纜智能分配監(jiān)測系統(tǒng)工作原理如下：光纜線路的自動監(jiān)測由監(jiān)測站實施，同時對光纖傳輸損耗變化進(jìn)行跟蹤。對光纜線路光功率的實時監(jiān)測由光功率監(jiān)測模塊實施。由于斷線等故障，當(dāng)監(jiān)測到光功率比設(shè)定的閾值低時，控制模塊完成光纜線路切換，同時發(fā)出告警。數(shù)據(jù)采集器件分布在光纜線路中，它將光纖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測中心，同時分析并存儲數(shù)據(jù)，反饋光纜運行狀況給遠(yuǎn)程終端，這樣故障就能被及時發(fā)現(xiàn)。用戶可根據(jù)權(quán)限對歷史告警信息、切換信息進(jìn)行查看。光纜線路切換由遠(yuǎn)程控制監(jiān)測站負(fù)責(zé)，通過實時監(jiān)測光纜線路，能對光纜線路傳輸劣化情況有所察覺，從而降低光纜阻斷的發(fā)生率。

1.2 光纜智能分配監(jiān)測系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

光纜智能分配監(jiān)測系統(tǒng)功能模塊由光纜監(jiān)測模塊、告警處理模塊、統(tǒng)計分析模塊、故障處理模塊、GIS模塊、運行維護(hù)模塊、資源管理模塊和各模塊包含的各子模塊組成，圖2為光纜智能分配監(jiān)測系統(tǒng)功能模塊圖。

光纜監(jiān)測模塊主要包括實時監(jiān)測、點名監(jiān)測、周期監(jiān)測，光纜監(jiān)測可進(jìn)行歷史告警信息、切換信息查詢、條件查詢等。告警與故障處理模塊主要包括告警設(shè)定、告警通知、告警處理、故障定位、故障分析、故障記錄、故障恢復(fù)等。該模塊可處理預(yù)告警線路、監(jiān)測站延緩，切換預(yù)告警線路、控制監(jiān)測站，進(jìn)行周期性監(jiān)測光纜線路。資源管理模塊主要包括線路管理、電路管理、設(shè)備管理、拓?fù)涔芾?，該模塊利用TCP/IP協(xié)議連接客戶端與監(jiān)測中心的通信，當(dāng)客戶發(fā)出請求給服務(wù)器，請求收到后，服務(wù)器提供相應(yīng)服務(wù)。統(tǒng)計分析模塊主要包括光纜性能和設(shè)備性能，該模塊為監(jiān)測中心的核心處理模塊，拆包解析監(jiān)測站發(fā)的信息，并執(zhí)行相應(yīng)命令。GIS模塊實質(zhì)是進(jìn)行系統(tǒng)的維護(hù)，進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)、存貯數(shù)據(jù)、編輯數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、空間查詢、可視化輸出等。運行維護(hù)模塊主要包括用戶管理、日常管理、派工管理、數(shù)據(jù)庫管理，該模塊管理用戶注冊、用戶刪除、用戶信息更新等，同時對應(yīng)用服務(wù)器核心數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理。

1.3 光纜智能分配監(jiān)測系統(tǒng)GIS功能設(shè)計

圖3為光纜智能分配監(jiān)測系統(tǒng)GIS功能框架，GIS 軟件系統(tǒng)具有五個功能，分別為數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)存貯和管理、數(shù)據(jù)編輯、可視化表達(dá)和輸出、空間查詢和分析。

建立GIS數(shù)據(jù)庫必須要進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，即輸入地圖、統(tǒng)計、物化遙、文字報告等數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)換成可處理的數(shù)字形式。包括圖形數(shù)據(jù)輸入、GPS測量數(shù)據(jù)輸入、柵格數(shù)據(jù)輸入等。數(shù)據(jù)編輯由兩部分組成，即屬性編輯、圖形編輯。圖形編輯包括圖形整飾、圖形變換、圖幅拼接、投影變換等。屬性編輯通過結(jié)合數(shù)據(jù)庫管理完成相關(guān)功能。數(shù)據(jù)的存儲由空間及非空間數(shù)據(jù)存儲、修改、更新、查詢、檢索組成。GIS的核心是進(jìn)行空間查詢并對其分析，地理信息系統(tǒng)包括空間檢索、空間拓?fù)浏B加分析、空間模型分析三部分?？梢暬磉_(dá)通常以人機交互方式進(jìn)行，根據(jù)圖形數(shù)據(jù)信息密集度對顯示進(jìn)行放大或縮小。

1.4 光纜智能實時分配監(jiān)測流程設(shè)計

光纜系統(tǒng)智能實時監(jiān)測是光纜監(jiān)測系統(tǒng)的核心，通過光功率監(jiān)測模塊實現(xiàn)對光源傳輸光功率的監(jiān)測，當(dāng)光功率比設(shè)定門限值低時，RTU發(fā)送異常信息給監(jiān)測中心，監(jiān)測中心接到信息后，立即對測試程序啟動中斷，同時測試相關(guān)光纜線路，從而實現(xiàn)光纜線路系統(tǒng)實時監(jiān)測，圖4為光纜智能實時分配監(jiān)測流程圖。

2 光纜智能分配監(jiān)測軟件系統(tǒng)設(shè)計

2.1 軟件系統(tǒng)圖設(shè)計

光纜智能分配監(jiān)測軟件整個系統(tǒng)的操作系統(tǒng)為 Windows 2012 Server，選擇 SQL Server 2012進(jìn)行數(shù)據(jù)庫開發(fā)，并配合操作系統(tǒng)實行無縫連接，采用VB進(jìn)行前臺開發(fā)，在光纜智能分配監(jiān)測中心選擇IBM服務(wù)器進(jìn)行相關(guān)工作，工作站、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器選擇的方式為客戶/服務(wù)器。使用 Mapinfo Professional 12.0作為地理信息系統(tǒng)開發(fā)平臺，開發(fā)工具使用MAP X5.0來實現(xiàn)。光纜智能分配監(jiān)測軟件整個系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、光纜監(jiān)測系統(tǒng)軟件、地理信息系統(tǒng)GIS、資源管理軟件等組成，圖5為光纜智能分配監(jiān)測軟件系統(tǒng)圖。

2.2 光纜資源軟件系統(tǒng)設(shè)計

光纜資源管理系統(tǒng)由三層組成，分別為數(shù)據(jù)存儲層、界面層、邏輯處理層。在光纜資源軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)模型中，包含三個組成部分：資源管理客戶端、資源數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用服務(wù)器，地圖功能通過對GIS服務(wù)器地圖信息的調(diào)用實現(xiàn)。對通信網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)的存儲，以及對資源管理系統(tǒng)中各種系統(tǒng)信息的存儲均由數(shù)據(jù)存儲層完成。界面層主要提供各種功能界面給系統(tǒng)用戶。處理網(wǎng)絡(luò)資源統(tǒng)計調(diào)配、分析等邏輯業(yè)務(wù)由邏輯處理層完成，軟件系統(tǒng)具有較好的重用性、可調(diào)整性、維護(hù)管理較容易等優(yōu)點，圖6為光纜資源軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型。

在光纜網(wǎng)資源管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲層中，數(shù)據(jù)庫存放全部數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲層中包含一系列數(shù)據(jù)表，這些數(shù)據(jù)表用量存儲各類資源對象，同時，系統(tǒng)運行、管理一些需要的數(shù)據(jù)，例如，用戶管理信息和系統(tǒng)日志等也保存在數(shù)據(jù)庫中。邏輯處理層位于中間，主要分析和處理各種業(yè)務(wù)。應(yīng)用服務(wù)器上通過一定接口提供相關(guān)功能界面給客戶端，進(jìn)而使各種資源管理功能得到進(jìn)一步的實現(xiàn)。系統(tǒng)全部數(shù)據(jù)都提交到邏輯處理層，然后邏輯處理層對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問，進(jìn)而得到相關(guān)信息，經(jīng)分析和處理后給客戶端返回。這樣保證數(shù)據(jù)庫安全，降低了復(fù)雜度。 系統(tǒng)全部界面功能由界面層負(fù)責(zé)實現(xiàn)，界面功能由各種資源維護(hù)、管理、統(tǒng)計、查詢、調(diào)配、圖形化展現(xiàn)等組成。

3 光纜智能分配監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用分析

在光纜智能分配監(jiān)測系統(tǒng)中，當(dāng)用戶到監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)登錄后，通過訪問客戶端軟件可完成監(jiān)測站預(yù)告警光纜線路切換工作，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)實現(xiàn)了對光纜實時監(jiān)測，通過智能切換光纜線路實現(xiàn)告警和預(yù)警。通過監(jiān)測光纜線路光功率，實現(xiàn)線路智能切換，同時分析告警信息并進(jìn)行處理。監(jiān)測中心服務(wù)器對監(jiān)測站發(fā)的信息進(jìn)行分類，并儲存到數(shù)據(jù)庫，為客戶端提供登錄請求，用戶信息更新，信息查詢等服務(wù)。客戶端實現(xiàn)界面交互，完成告警信息查詢，根據(jù)預(yù)告警實現(xiàn)光纜線路的智能切換。通過GIS功能模塊實現(xiàn)光纜線路系統(tǒng)智能分配的實時監(jiān)測。

4 結(jié) 語

本文以區(qū)域電力通信網(wǎng)光纜線路為研究對象，對其智能分配監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)進(jìn)行研究。根據(jù)光纜智能分配監(jiān)測系統(tǒng)工作原理，設(shè)計了光纜智能分配監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能模塊、軟件系統(tǒng)。通過GIS功能模塊實現(xiàn)光纜線路系統(tǒng)智能分配的實時監(jiān)測、智能切換光、告警、預(yù)警，為今后區(qū)域電力通信網(wǎng)光纜智能分配監(jiān)測系統(tǒng)的研究提供了參考。

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