通信故障智能研判系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

梁瓊， 湯奕雄， 李弘運(yùn)， 雷棟梁， 吳昊

(國網(wǎng)湖南省電力有限公司信息通信分公司， 湖南 長沙410004)

0 引言

目前， 電力通信調(diào)度員通過通信管理系統(tǒng)內(nèi)的缺陷單記錄來跟蹤通信故障， 基于歷史故障記錄整理形成通信故障典型案例庫等文檔， 但日常各類典型問題的處理經(jīng)驗(yàn)尚未形成統(tǒng)一、 有效的知識(shí)庫。對(duì)于突發(fā)通信故障， 調(diào)度員在處理通信故障時(shí)雖然已具備一定的能力， 但由于缺乏自動(dòng)化輔助決策工具， 在面對(duì)多起突發(fā)嚴(yán)峻故障或復(fù)雜故障時(shí)， 往往在故障告警情況確定、 運(yùn)行資料確認(rèn)核實(shí)、 歷史告警情況參考、 故障綜合判斷等方面耽誤較多時(shí)間，降低了故障處置效率， 在故障處理能力、 協(xié)調(diào)、 及時(shí)性方面仍需加強(qiáng)。 調(diào)度員需憑個(gè)人自身經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場情況來分析和定位故障， 在及時(shí)性和準(zhǔn)確性上還需要提升[1-5]。

為快速有效地處理通信系統(tǒng)突發(fā)事件， 最大限度地減少其對(duì)生產(chǎn)、 經(jīng)營、 管理造成的損失和對(duì)社會(huì)的不良影響， 可以建立適用于電力通信的故障研判體系作為支撐， 進(jìn)而不斷完善通信系統(tǒng)分析體系和決策機(jī)制， 提高電力通信調(diào)度員的組織指揮能力和應(yīng)急處置能力， 提升通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。 同時(shí)， 如火如荼的電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)， 為開展通信故障智能研判系統(tǒng)的研究工作提供了數(shù)據(jù)采集分析的基礎(chǔ)[6-9]。

本文設(shè)計(jì)一種通信故障智能研判分析決策系統(tǒng)， 分析通信管理系統(tǒng)、 專業(yè)傳輸網(wǎng)管系統(tǒng)等在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)， 幫助調(diào)度快速熟悉故障影響范圍、 精準(zhǔn)定位故障點(diǎn)、 同類故障歷史處置情況， 提供臨時(shí)最優(yōu)應(yīng)急迂回方式通道選擇， 提高處置故障的時(shí)效性、 準(zhǔn)確性， 減小故障影響范圍， 從而避免誤派、 多派人員， 減少人力物力浪費(fèi)， 降低造成更大損失的風(fēng)險(xiǎn)[10-15]。

1 通信故障智能研判系統(tǒng)的工作原理

1.1 告警分析

在電力通信網(wǎng)中， 通信設(shè)備品牌眾多， 導(dǎo)致管理工具多且分散。 當(dāng)發(fā)生通信故障時(shí)， 需前往對(duì)應(yīng)品牌管理工具上進(jìn)行光路、 業(yè)務(wù)核查等操作， 通信故障處置時(shí)長因此增加。 而通信智能研判系統(tǒng)的告警分析模塊通過分析電力通信網(wǎng)全網(wǎng)通信告警， 并結(jié)合電力通信光纜資源、 光路資源、 通信告警信息庫等數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合研判， 定位通信故障點(diǎn)并提示故障影響范圍， 縮短故障處置時(shí)長和幫助信通調(diào)度員摸清故障風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)； 同時(shí)也會(huì)根據(jù)告警對(duì)象來調(diào)出歷史告警和對(duì)應(yīng)的歷史缺陷單， 幫助電力通信調(diào)度員快速熟悉故障處置流程。

首先建立一個(gè)通信告警信息庫， 存儲(chǔ)電力通信網(wǎng)所有通信設(shè)備的告警名稱、 告警原因、 故障類型(主要分為板件故障、 光纜故障和線纜故障) 等信息。 當(dāng)故障發(fā)生時(shí)， 對(duì)當(dāng)前所有告警在電力通信光路資源數(shù)據(jù)中進(jìn)行匹配， 判斷是否有對(duì)應(yīng)的光路。

如果沒有對(duì)應(yīng)光路， 繼續(xù)在通信告警信息庫中進(jìn)行匹配， 找出對(duì)應(yīng)的故障類型。 如果是板件故障， 則顯示故障站點(diǎn)、 故障設(shè)備廠家、 故障板件名稱、 故障板件槽位、 故障原因和對(duì)應(yīng)處置方案； 如果是線纜故障， 則顯示故障站點(diǎn)、 故障設(shè)備廠家、故障線纜對(duì)應(yīng)的通信設(shè)備端口信息、 故障原因和對(duì)應(yīng)處置方案。

如果有對(duì)應(yīng)光路， 則是光纜故障， 則繼續(xù)在通信告警信息庫中進(jìn)行匹配， 找出對(duì)應(yīng)的告警原因(光路中斷或光路性能下降)， 并對(duì)比中斷光路的光纜路由信息找出共同光纜段， 顯示故障定位的光纜段、 故障的光路信息、 故障原因和對(duì)應(yīng)處置方案， 其工作流程如圖1 所示。

1.2 故障預(yù)判

本系統(tǒng)的故障預(yù)判模塊與告警分析模塊的工作原理基本一致， 只是故障預(yù)判針對(duì)的不是當(dāng)前故障， 而是提前對(duì)某一通信故障進(jìn)行模擬來分析該通信故障的影響范圍等， 便于電力通信調(diào)度做出方式、 檢修、 特巡保障等風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控安排， 將隱患風(fēng)險(xiǎn)控制到最小， 避免設(shè)備等級(jí)事件的發(fā)生。

1.3 推薦應(yīng)急路由

推薦應(yīng)急路由又分為推薦應(yīng)急通道路由和推薦應(yīng)急光路路由。

推薦應(yīng)急通道的工作原理是將故障對(duì)應(yīng)的所有影響通道信息帶入推薦通道參數(shù)中， 然后將滿足避開要求的路由作為推薦的路由。 影響通道信息包含起止站點(diǎn)、 設(shè)備、 端口、 速率和避開光纜信息。 避開的要求為可用時(shí)隙不夠的光路、 與影響通道同屬同一業(yè)務(wù)下另一個(gè)通道同路由的光纜、 故障光纜。推薦應(yīng)急通道的工作流程如圖2 所示。

圖1 告警分析模塊工作流程

圖2 推薦應(yīng)急通道路由模塊工作流程

應(yīng)急通道路由推薦邏輯是根據(jù)起始設(shè)備查詢光路， 找到滿足起始設(shè)備要求的光路， 再將光路終止設(shè)備作為起始設(shè)備查詢光路， 循環(huán)執(zhí)行(如果一直有滿足條件的數(shù)據(jù)， 最多查找35 個(gè)節(jié)點(diǎn))。 找到某個(gè)節(jié)點(diǎn)的光路通道的終止設(shè)備相同時(shí)則為一條推薦通道， 記錄每條推薦通道， 根據(jù)評(píng)分規(guī)則評(píng)分， 推薦時(shí)過濾掉不符合規(guī)則配置條件的數(shù)據(jù)。

推薦應(yīng)急光路路由的工作原理是將故障對(duì)應(yīng)的光路信息帶入推薦光路參數(shù)中， 然后將滿足避開要求的路由作為推薦的路由。 影響通道信息包含起止站點(diǎn)、 設(shè)備、 端口、 速率和避開光纜信息。 避開的要求為可用芯數(shù)不夠的光纜、 與影響光路上所有受影響通道的同屬同一業(yè)務(wù)下另外一個(gè)通道同路由的光纜、 故障光纜。 推薦應(yīng)急通道的工作流程如圖3所示。

圖3 推薦應(yīng)急光路路由模塊工作流程

應(yīng)急光路路由推薦邏輯是根據(jù)起始站點(diǎn)查詢光纜， 找到滿足起始站點(diǎn)要求的光纜， 再將光纜終止站點(diǎn)作為起始站點(diǎn)查詢光纜， 循環(huán)執(zhí)行(如果一直有滿足條件的數(shù)據(jù)， 最多查找35 個(gè)節(jié)點(diǎn))。 找到某個(gè)節(jié)點(diǎn)的光纜的終止站點(diǎn)與推薦終止站點(diǎn)相同時(shí)則為一條推薦光路， 記錄每條推薦光路， 推薦時(shí)過濾掉不符合規(guī)則配置的數(shù)據(jù)以及不符合篩選條件的數(shù)據(jù)。

2 通信故障智能研判系統(tǒng)的應(yīng)用

本系統(tǒng)利用監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析， 通過分析通信管理系統(tǒng)、 專業(yè)傳輸網(wǎng)管系統(tǒng)等在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)， 提高運(yùn)維決策的針對(duì)性和處置故障過程的管控能力。 通信故障智能研判系統(tǒng)包括告警分析、 故障預(yù)判、 推薦應(yīng)急通道等模塊。 告警分析與故障預(yù)判的邏輯是一致的， 所以在故障預(yù)判中模擬了一次故障來驗(yàn)證通信智能故障研判系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性和準(zhǔn)確性。

模擬兩條有共同光纜段的光路出現(xiàn)故障， 告警信息為兩條光路雙端站點(diǎn)分別都收不到光信號(hào)。 當(dāng)選擇這四條告警進(jìn)行分析后， 系統(tǒng)會(huì)出來故障光路的基本信息和故障光纜段的基本信息。 系統(tǒng)的分析結(jié)果與實(shí)際分析對(duì)比是準(zhǔn)確可靠的。 此外， 基于大數(shù)據(jù)的通信故障智能研判系統(tǒng)還可以推薦應(yīng)急路由， 對(duì)模擬光纜故障中中斷的光路進(jìn)行應(yīng)急光路路由推薦， 推薦的應(yīng)急路由會(huì)有多條， 并從最佳應(yīng)急路由往下排列， 為電力通信調(diào)度提供多種選擇， 調(diào)度可以根據(jù)實(shí)際情況從中選擇應(yīng)急路由進(jìn)行迂回。

3 通信故障智能研判系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

1) 部署簡單: 可以開通電力通信調(diào)控中心指定的內(nèi)網(wǎng)電腦訪問和操作該系統(tǒng)的權(quán)限， 無需安裝。

2) 定位精準(zhǔn): 系統(tǒng)可以準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)， 并推薦應(yīng)急路由和提示故障影響范圍。

3) 操作便利: 該系統(tǒng)功能明確， 操作簡單，更利于剛接觸電力通信調(diào)度的調(diào)度員快速定位故障點(diǎn)。

3.2 系統(tǒng)缺點(diǎn)

對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的要求較高。 一切分析都基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)， 若基礎(chǔ)數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題， 會(huì)嚴(yán)重影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

數(shù)據(jù)源量較大。 為了準(zhǔn)確定位故障， 通信故障智能研判系統(tǒng)是對(duì)當(dāng)前通信告警進(jìn)行分析， 對(duì)計(jì)算資源有一定要求。

4 結(jié)語

通信故障智能研判系統(tǒng)通過模擬一次故障， 驗(yàn)證了其在定位故障， 分析影響范圍情況和推薦應(yīng)急路由等方面準(zhǔn)確性和可靠性。 該系統(tǒng)為電力通信故障處置提供了智能工具， 提高了故障處置率。 下一步， 計(jì)劃在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上繼續(xù)深化， 開展基于人工智能的通信調(diào)度機(jī)器人的研究工作。