基于GIS地圖可視化呈現(xiàn)方式的通信網(wǎng)絡(luò) 與二次業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)

侯若英 侯捷 楊樂 磨唯

摘 要：電力通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，對業(yè)務(wù)的安全性和可靠性提出了更高的要求。而在電力通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中離不開通信網(wǎng)絡(luò)與二次業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)性;文章旨在通過通信網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)發(fā)展的預(yù)測、城市建設(shè)規(guī)劃與電力設(shè)施建設(shè)的關(guān)聯(lián)以及基本風(fēng)險管控等模型算法，以GIS地圖可視化方式呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信及相關(guān)業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián);在此基礎(chǔ)上完成通信網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險可視化推演，輸出不同專業(yè)網(wǎng)絡(luò)平面下的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃成果并進(jìn)行人工微調(diào)，最終完成電力通信智能規(guī)劃應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)。

關(guān)鍵詞：通信規(guī)劃;二次業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián);GIS可視化呈現(xiàn);風(fēng)險可視化

中圖分類號：TM73;TM764 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）07-0181-04

The Relationship Between Communication Network and Secondary Business Based on GIS Map Visualization

Hou Ruoying1， Hou Jie2， Yang Le1， Mo Wei1

（1.Electric Power Dispatching Control Center of Guangxi Power Grid Co.， Ltd.， Nanning 530000， China;

2.Guangxi New Power Investment Group， Nanning 530000， China）

Abstract：With the rapid development of power communication network， higher requirements are put forward for the security and reliability of services. In the planning of electric power communication network， the connection between communication network and secondary business is indispensable; this paper aims to present the connection between network communication and related business in the way of GIS map visualization through model algorithms such as the prediction of the development of communication network bearer services， the relationship between urban construction planning and power facility construction， and basic risk management; on this basis， complete the visual deduction of communication network security risks，， output the communication network construction planning results under different professional network plane and conduct manual fine-tuning， and finally complete the construction of power communication intelligent planning application system.

Key words：communication planning; secondary business association; visual presentation of GIS; risk visualization

0 引言

隨著智能電網(wǎng)的穩(wěn)步推進(jìn)，在進(jìn)行電力二次系統(tǒng)在通信網(wǎng)絡(luò)中的承載方案設(shè)計時，主要依據(jù)《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》和《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》的相關(guān)規(guī)定制定相關(guān)策略，以達(dá)到在不同業(yè)務(wù)執(zhí)行時的安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離和縱向認(rèn)證目標(biāo)，加強電網(wǎng)二次系統(tǒng)的安全性。然而，由于電力通信網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)形態(tài)多樣化和數(shù)量增長，配電二次系統(tǒng)涉及面日益廣泛，各平面業(yè)務(wù)量和實施難度也不斷增長。因此，在規(guī)劃過程考慮的因素繁多，數(shù)據(jù)參考量大，在較大程度上造成了技術(shù)人員工作難度的增加，同時，工作量也比較繁重，對于規(guī)劃之后的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)而言，其可維護(hù)性、可拓展性以及可靠性等各項指標(biāo)均受到相應(yīng)的影響。基于此，本文利用大數(shù)據(jù)分析、機器學(xué)習(xí)、BI商業(yè)智能和微服務(wù)等信息化技術(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的提取、存儲和計算。并在二次業(yè)務(wù)以及通信網(wǎng)絡(luò)匹配規(guī)則的基礎(chǔ)之上，輸出合理的、規(guī)范性的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃成果，最大限度地保證電力通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的有效性，使其真正地做到對實際需求的滿足。

1 電力通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃現(xiàn)狀

在以往的電力通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程中，通常采用手工搜集業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，參考既有的規(guī)劃經(jīng)驗、網(wǎng)絡(luò)運行狀況和一二次網(wǎng)架建設(shè)規(guī)劃內(nèi)容，重新設(shè)計新的方案。這種規(guī)劃模式導(dǎo)致數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差、不夠全面，編制效率較低。另外，缺乏對風(fēng)險類型全面、有效的預(yù)判，這就要求在實施過程中不斷進(jìn)行調(diào)整，不但增加了人工資源和時間成本的消耗，還使得規(guī)劃理論嚴(yán)重脫離實際。

同時，在信息化技術(shù)快速發(fā)展的今天，眾多電網(wǎng)公司在進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時以通信數(shù)據(jù)為研究核心，而往往忽略了與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、構(gòu)建智能規(guī)劃模型的重要性，更無法形成一套成熟的研究體系。因此，本文設(shè)計一種基于GIS地圖可視化呈現(xiàn)方式的通信網(wǎng)絡(luò)與二次業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和挖掘輸出規(guī)劃結(jié)果，提高電力通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃質(zhì)量。

2 通信網(wǎng)絡(luò)與二次業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)技術(shù)研究

2.1 關(guān)鍵技術(shù)

（1）大數(shù)據(jù)分析。電力通信網(wǎng)絡(luò)中引入大數(shù)據(jù)分析，可對相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源、通信數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)承載數(shù)據(jù)進(jìn)行高效分析和提取，結(jié)合電力通信數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、人工智能成果輸出和BI可視化展現(xiàn)應(yīng)用，創(chuàng)建一個效率高、可靠性強的規(guī)劃系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

上述電力通信規(guī)劃系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了傳統(tǒng)以“流程”為核心到以“數(shù)據(jù)”為核心的改變。將具體的“數(shù)據(jù)”作為云計算以及人工智能等信息化得以實施的基礎(chǔ)，以此為前提進(jìn)行相應(yīng)的探索，發(fā)現(xiàn)過程中存在的問題，并尋求問題的具體解決辦法。

（2）機器學(xué)習(xí)?；贏daBoost決策算法的“機器學(xué)習(xí)”可對海量樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)，并模仿其中先進(jìn)而具有積極意義的決策經(jīng)驗，以此實現(xiàn)對多變量規(guī)劃決策模型的有效構(gòu)建。在此過程中，數(shù)據(jù)發(fā)揮著機器學(xué)習(xí)核心的重要作用，通常情況下具有一定的規(guī)律性和特征，方便統(tǒng)計和分析，可以概括抽象出數(shù)據(jù)模型，完成對未知數(shù)據(jù)的分析預(yù)測。

在機器學(xué)習(xí)方法中，多數(shù)情況下會采用監(jiān)督式學(xué)習(xí)方法。該方法常用于回歸問題和分類問題場景下，結(jié)合邏輯回歸和反向傳遞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，可將輸入的“訓(xùn)練數(shù)據(jù)”進(jìn)行特性提取并分組;通過逐步對比學(xué)習(xí)預(yù)測結(jié)果和原始“訓(xùn)練數(shù)據(jù)”調(diào)整預(yù)測模型，直至得到預(yù)期的結(jié)果，完成模型建立并停止對比。監(jiān)督式學(xué)習(xí)方式示意圖如圖2所示。

（3）BI商業(yè)智能。指的是基于現(xiàn)代化數(shù)據(jù)倉庫、聯(lián)機分析處理以及數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)的支持，執(zhí)行對數(shù)據(jù)中所包含的各種信息的分析任務(wù)，以此將相應(yīng)的商業(yè)價值發(fā)揮出來。在本設(shè)計中可利用決策樹和羅吉斯等核心算法進(jìn)行數(shù)據(jù)的深度挖掘和渲染，最終呈現(xiàn)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)圖形化的整體規(guī)劃、通信設(shè)施與業(yè)務(wù)的匹配關(guān)系及變化趨勢，并根據(jù)參數(shù)的實時變動，動態(tài)展示通信網(wǎng)絡(luò)資源利用率和相關(guān)集中性指標(biāo)。

（4）微服務(wù)。微服務(wù)（Microservices）的基本思想是一種使用一套小服務(wù)圍繞業(yè)務(wù)領(lǐng)域組件來開發(fā)單個應(yīng)用的方式途徑。每個應(yīng)用可實現(xiàn)獨立的開發(fā)、管理和運行，在微服務(wù)支持下的云平臺和系統(tǒng)架構(gòu)大大方便了系統(tǒng)組件的部署、管理和服務(wù)功能交付。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫及二次業(yè)務(wù)對通信網(wǎng)絡(luò)需求模型

（1）進(jìn)行電力通信規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建。以電網(wǎng)各級單位為對象，對其展開細(xì)致的調(diào)查與研究，在調(diào)查與研究過程中獲取并整理相關(guān)的參考數(shù)據(jù)、設(shè)計圖紙、第三方數(shù)據(jù)維護(hù)材料等。形成統(tǒng)一的通信規(guī)劃數(shù)據(jù)庫，用于規(guī)劃系統(tǒng)運行和項目設(shè)計的數(shù)據(jù)支持。

（2）確定通信網(wǎng)絡(luò)與二次業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)模型。分析二次業(yè)務(wù)對電網(wǎng)一次業(yè)務(wù)發(fā)展的影響，并確定二次業(yè)務(wù)對通信網(wǎng)絡(luò)需求的關(guān)聯(lián)模型，將其作為開展具體網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃活動所需要的一個基礎(chǔ)模型。對其中任意的一次、二次業(yè)務(wù)進(jìn)行選擇，以此將對于傳輸網(wǎng)以及光纜網(wǎng)等不同網(wǎng)絡(luò)通道所具有的資源需求實際情況真實地反映出來。

（3）構(gòu)建城市建設(shè)規(guī)劃以及電力設(shè)施建設(shè)兩者之間的相互關(guān)聯(lián)模型。具體地，對城市建設(shè)規(guī)劃以及電力設(shè)施建設(shè)各自的系統(tǒng)算法模型進(jìn)行分析，并將二者整合在一起，固化它們之間關(guān)聯(lián)關(guān)系，以具體的建設(shè)規(guī)劃作為參考依據(jù)，對關(guān)聯(lián)模型所輸出的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行動態(tài)而又實時化的調(diào)整。

2.3 電力通信規(guī)劃結(jié)果輸出算法模型

（1）將通信網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)預(yù)測模型構(gòu)建與明確下來。以國家以及電網(wǎng)所制定的相關(guān)政策和整體層面上的發(fā)展計劃等作為參考依據(jù)，同時，與歷史電力通信網(wǎng)絡(luò)的實際發(fā)展路線以及所取得的相應(yīng)技術(shù)創(chuàng)新及進(jìn)步等相結(jié)合，構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)所承載業(yè)務(wù)按時間維度滾動發(fā)展的預(yù)測模型，并可實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整。

（2）針對不同專業(yè)網(wǎng)絡(luò)平面的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃算法模型。通過機器學(xué)習(xí)實現(xiàn)大樣本量歷史決策經(jīng)驗的總結(jié)，建立可以應(yīng)用于不同專業(yè)網(wǎng)絡(luò)平面上的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃算法模型。

（3）實現(xiàn)在建網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的參考數(shù)據(jù)與現(xiàn)網(wǎng)的協(xié)調(diào)性，實時掌握在開展中的工程建設(shè)進(jìn)度和成果進(jìn)行規(guī)劃時間調(diào)整。

（4）建立不同專業(yè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程中的硬件設(shè)備的規(guī)劃模型，便于對硬件設(shè)施等資源的統(tǒng)籌調(diào)整，以此實現(xiàn)對不同專業(yè)網(wǎng)絡(luò)所提出來的具體需求的有效滿足。

（5）建立相關(guān)約束與評價的算法模型。研究各專業(yè)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元規(guī)劃過程中需要考慮的要求，進(jìn)行基礎(chǔ)性評估約束算法模型的有效構(gòu)建。

3 可視化的通信網(wǎng)絡(luò)與二次業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)應(yīng)用

（1）建立起通信網(wǎng)絡(luò)同二次業(yè)務(wù)之間的相互聯(lián)系，同時，以GIS技術(shù)為支持達(dá)到可視化目的。對專業(yè)網(wǎng)絡(luò)平面同二次業(yè)務(wù)之間的相互關(guān)聯(lián)方式進(jìn)行詳細(xì)的分析，對GIS技術(shù)加以應(yīng)用，在圖層控制原理的指導(dǎo)之下進(jìn)行界面排版與分布，通過“分層選點-分片布點-互聯(lián)關(guān)系融合”的呈現(xiàn)模式，展示全域下的二次業(yè)務(wù)點及通信設(shè)施分布情況?？梢暬ㄐ艠I(yè)務(wù)與資源的匹配示意圖如圖3所示。

（2）利用BI將通信設(shè)施與業(yè)務(wù)之間的相互比配關(guān)系及它們之間關(guān)系的變化趨勢反映出來。設(shè)置搜索條件和對比條件實現(xiàn)特定信息檢索和對比。應(yīng)用效果如圖4所示。

（3）對規(guī)劃結(jié)果安全風(fēng)險的可視化推演與人工調(diào)整。使用基于地圖和拓?fù)鋱D的形式的推演方法，實現(xiàn)按區(qū)域、風(fēng)險評估標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)類型進(jìn)行電力通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃結(jié)果的可視化安全風(fēng)險推演，得到風(fēng)險發(fā)生概率和影響程度結(jié)合下的風(fēng)險值結(jié)果。為保證最終的推演結(jié)果是準(zhǔn)確的，對采用人工方式進(jìn)行調(diào)整的窗口加以保留，以此在較小的范圍內(nèi)完成對部分規(guī)劃結(jié)果的微調(diào)目的。

（4）輸出規(guī)范式的規(guī)劃成果。基于電網(wǎng)的相關(guān)成果提交標(biāo)準(zhǔn)，完成電力通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)化輸出。

4 結(jié)論

對通信網(wǎng)絡(luò)與二次業(yè)務(wù)的可視化呈現(xiàn)，有助于提高智能電力通信建設(shè)規(guī)劃結(jié)論的合理性和準(zhǔn)確度，以精細(xì)化、直觀化的規(guī)劃輸出結(jié)果用于指導(dǎo)電力通信業(yè)務(wù)的發(fā)展方向，實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的分析與規(guī)劃管理的自動化，簡化了管理方式方法，節(jié)省了大量人工成本輸出，實現(xiàn)通信資源的有效利用。本系統(tǒng)的實現(xiàn)可在電網(wǎng)應(yīng)用中進(jìn)行推廣，并可以為其他電力專業(yè)規(guī)劃提供參考和借鑒。

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