電力通信網(wǎng)絡(luò)綜合管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李敏

（國網(wǎng)江西省電力公司信息通信分公司，江西南昌330077）

隨著電力行業(yè)的發(fā)展與更新，電網(wǎng)的智能化和自動(dòng)控制逐漸成為發(fā)展方向[1]。智能電網(wǎng)即在確保電力經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)，能智能、自動(dòng)地調(diào)整電網(wǎng)的負(fù)荷，從而使原先人工控制電網(wǎng)和輸電設(shè)備的方式向系統(tǒng)的自動(dòng)化管控方式演變[2-3]。

而構(gòu)建高效、智能的電力控制系統(tǒng)需要智能的通信決策機(jī)制，需要構(gòu)建具有智能決策能力的電力通信網(wǎng)絡(luò)。電力通信網(wǎng)是智能電網(wǎng)連接各個(gè)電力設(shè)備的關(guān)鍵，只有構(gòu)建了高效且智能的電力通信系統(tǒng)才能支撐智能電網(wǎng)的正常工作。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，電力通信也成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題。在文獻(xiàn)[6]中使用IEC61850協(xié)議和Web平臺構(gòu)建了電網(wǎng)繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)；在文獻(xiàn)[7]中使用同步仿真技術(shù)搭建了基于IP的電網(wǎng)通信仿真模型，并驗(yàn)證了基于IP的電網(wǎng)通信系統(tǒng)的性能；在文獻(xiàn)[8]中提出了一種基于多主站模式的電網(wǎng)通信管理層模型，可以完成電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)間的自動(dòng)通信。

隨著電網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備和電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)激增[9-10]，需要更加高效和智能的管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的統(tǒng)一管理。因此，本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于B/S架構(gòu)的電力通信網(wǎng)絡(luò)綜合管理系統(tǒng)，以及時(shí)、合理的調(diào)配網(wǎng)絡(luò)資源。

1 電力通信網(wǎng)絡(luò)綜合管理系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

本文構(gòu)建的電力通信網(wǎng)絡(luò)綜合管理系統(tǒng)由資源管理、流程管理、機(jī)房環(huán)境監(jiān)控和綜合監(jiān)視4個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。資源管理子系統(tǒng)用于管理管道、光纜、數(shù)據(jù)、交換機(jī)、動(dòng)力和IP等電力通信網(wǎng)絡(luò)資源；流程管理子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工單管理、報(bào)表管理和值班管理等各項(xiàng)功能；機(jī)房環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)使用機(jī)房內(nèi)各傳感器、數(shù)據(jù)通道和采集器，實(shí)現(xiàn)對機(jī)房內(nèi)的溫濕度、煙霧、電源電壓、電流的集中監(jiān)控；綜合監(jiān)視子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電力通信網(wǎng)絡(luò)的集中監(jiān)視，包括故障管理、性能管理、拓?fù)涔芾?、網(wǎng)絡(luò)綜合分析和業(yè)務(wù)監(jiān)控等功能。管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

1.2 系統(tǒng)管理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本綜合管理系統(tǒng)的管理結(jié)構(gòu)包括網(wǎng)元控制層、網(wǎng)絡(luò)控制層、服務(wù)控制層、業(yè)務(wù)整理層、網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)控和系統(tǒng)性能監(jiān)管等。

網(wǎng)元控制層是主干網(wǎng)的基本層，其主要用于支持上層的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，該層包括信息數(shù)據(jù)的采集和接入兩部分。

網(wǎng)絡(luò)控制層的主要功能包括協(xié)調(diào)和控制設(shè)備間的聯(lián)系，開始、改進(jìn)以及終止網(wǎng)絡(luò)，分析和判斷整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的利用效率、性能以及安全性等參數(shù)。

服務(wù)控制層的主要作用包括獲取用戶系統(tǒng)的接口、組織服務(wù)通道、記錄接口的性能并記錄管理服務(wù)日志及其產(chǎn)生的費(fèi)用。

業(yè)務(wù)整理層的主要功能包括記錄工作情況和維護(hù)情況、暫停與維護(hù)系統(tǒng)功能、規(guī)劃整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及管理整體系統(tǒng)。

羅馬一家自助餐廳的老板想出一個(gè)賺小費(fèi)的妙計(jì)。他請來一位非常漂亮的姑娘，坐在柜臺邊收錢，以便使男客們神魂顛倒，慷慨解囊。

網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)控的主要功能包括巡查、糾正和記憶系統(tǒng)產(chǎn)生的故障。

系統(tǒng)性能監(jiān)管的主要功能包括跟蹤和記錄系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并制定系統(tǒng)運(yùn)行的各種指標(biāo)等。

1.3 系統(tǒng)客戶應(yīng)用功能設(shè)計(jì)

本管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用功能包括系統(tǒng)調(diào)度的操作界面、數(shù)據(jù)查找功能、系統(tǒng)缺陷和故障監(jiān)控功能、系統(tǒng)文件輸出功能等。

系統(tǒng)調(diào)度的操作界面包括繪圖工具、圖形控制工具、報(bào)表生成工具、圖元制作工具和運(yùn)行調(diào)度控制工具。

數(shù)據(jù)查找功能便于操作者查找各種系統(tǒng)運(yùn)行信息數(shù)據(jù)，便于其充分了解電力通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況。該功能具有記憶狀態(tài)量名稱變化、限制操作員權(quán)限和統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。

系統(tǒng)缺陷和故障監(jiān)控功能包括，最終確定網(wǎng)絡(luò)報(bào)警及聲光提示等系統(tǒng)警告功能。當(dāng)電力通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，本系統(tǒng)能自動(dòng)落實(shí)告警信息的性質(zhì)和特點(diǎn)；當(dāng)系統(tǒng)中被監(jiān)測的設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，能使用聲光信息發(fā)出警告。

系統(tǒng)文件輸出功能便于用戶獲取系統(tǒng)狀態(tài)曲線和信息數(shù)據(jù)圖表等。

1.4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

本文采用SQL Server實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理，主要設(shè)計(jì)了單位信息表、用戶表、角色表、用戶角色關(guān)系表和參數(shù)表等。其中，單位信息表如圖2所示。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)代碼實(shí)現(xiàn)和設(shè)置

本管理系統(tǒng)基于B/S和J2EE架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，軟件平臺主要實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)分析匯總和任務(wù)調(diào)度等功能。如圖3所示為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各級職能和組織機(jī)構(gòu)間的通信與管理。其中，網(wǎng)絡(luò)第一層為中心主干部署，使用1 000 M核心交換機(jī)和1 000 M主干服務(wù)器相連構(gòu)成；第二層為支干部署，采用核心交換機(jī)和二級交換機(jī)相連構(gòu)成。該通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了服務(wù)端與客戶端的通信、通信命令的轉(zhuǎn)發(fā)、XML通信信息解析以及通信信息的刷新與提示。

圖2 單位信息表

圖3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

服務(wù)器端通信首先需要建立連接和開啟線程，并負(fù)責(zé)接收并處理客戶端的請求，實(shí)現(xiàn)代碼如圖4所示。

圖4 服務(wù)器端通信實(shí)現(xiàn)代碼

客戶端通信負(fù)責(zé)開啟線程，并接收服務(wù)器端發(fā)送來的命令和消息；本文使用Java反射機(jī)制實(shí)現(xiàn)通信命令轉(zhuǎn)發(fā)，該功能主要用于識別需要進(jìn)行的操作和消息的類別；本文使用JDOM解析XML信息，該功能主要實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)的交互，便于電力通信網(wǎng)絡(luò)與其他平臺間的有效通信；本系統(tǒng)每隔10 s刷新一次通信信息，并能在有新消息到來時(shí)開啟提示操作的線程。

2.2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

文中實(shí)現(xiàn)的功能包括用戶登錄、核心層節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)接入、骨干層節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)接入、接入層節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)接入以及系統(tǒng)主界面。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全有效通信，也實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)故障管理功能與網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)監(jiān)控功能。

如圖5所示為系統(tǒng)的主界面，包括系統(tǒng)管理、調(diào)度中心、報(bào)表中心以及設(shè)備管理和維護(hù)等功能模塊。

如圖6所示為系統(tǒng)的登錄界面，用戶需要輸入各自的用戶名及密碼才能登錄該管理系統(tǒng)。

圖5 系統(tǒng)主界面

圖6 用戶登錄界面

核心層節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)接入組網(wǎng)方式，如圖7所示。該模塊使用PE路由器和2臺三層交換機(jī)P實(shí)現(xiàn)。其中，P交換機(jī)實(shí)現(xiàn)在MPLS網(wǎng)絡(luò)閾中VPN標(biāo)記的壓入和彈出等功能；PE路由器實(shí)現(xiàn)本地局域網(wǎng)接入MPLS中；而骨干層節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)接入和接入層節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)接入與核心層業(yè)務(wù)接入方案類似，只是所使用的設(shè)備有所不同，骨干層節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)接入使用NE16E/08E，而接入層節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)接入則使用BGP協(xié)議連接PE和P路由器。

圖7 核心層節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)接入組網(wǎng)方式

為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全有效通信，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)故障管理功能和網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)監(jiān)控功能。網(wǎng)絡(luò)故障管理模塊實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)管系統(tǒng)、動(dòng)力監(jiān)測設(shè)備和網(wǎng)元的告警信息的實(shí)時(shí)接收、壓縮、過濾、確認(rèn)等警告處理功能。該模塊的實(shí)現(xiàn)界面，如圖8所示。圖9展示了系統(tǒng)的警告信息，使用該功能可快速定位故障，并分析故障產(chǎn)生的原因及其影響，以減少損失。

圖8 故障管理模塊功能實(shí)現(xiàn)

圖9 設(shè)備警告信息展示

網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)了電力通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，有利于及早發(fā)現(xiàn)問題，并有力保障系統(tǒng)的正?？煽窟\(yùn)行。如圖10所示為該模塊的功能展示。從圖中可以看出，本系統(tǒng)能展示設(shè)備24小時(shí)的運(yùn)行信息，并具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

圖10 網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)

3 結(jié)束語

針對電力通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和發(fā)展過程中存在需要管理的業(yè)務(wù)種類多樣、管理難度大以及需要管理的設(shè)備來自于不同廠商的問題，本文設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了基于B/S架構(gòu)的電力通信網(wǎng)絡(luò)綜合管理系統(tǒng)，以及時(shí)、合理的調(diào)配網(wǎng)絡(luò)資源。該系統(tǒng)由資源管理、流程管理、機(jī)房環(huán)境監(jiān)控和綜合監(jiān)視四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，包括網(wǎng)元控制、網(wǎng)絡(luò)控制、服務(wù)控制、業(yè)務(wù)管理、網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)控和性能監(jiān)控等管理功能，使用J2EE架構(gòu)和B/S模式實(shí)現(xiàn)電力通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)分析匯總和任務(wù)調(diào)度等功能。測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電力設(shè)備資源的監(jiān)控、配置和管理等基本功能，且充分保證了各個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用與用戶網(wǎng)絡(luò)的安全性。