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(duì)象，對(duì)其智能分配監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。根據(jù)光纜智能分配監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理，設(shè)計(jì)了光纜智能分配監(jiān)測(cè)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(kù)開(kāi)發(fā)，并配合操作系統(tǒng)實(shí)行無(wú)縫連接，采用VB進(jìn)行前臺(tái)開(kāi)發(fā)，在光纜智能分配監(jiān)測(cè)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(kāi)發(fā)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)工具使用MAP X5.0來(lái)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)通過(guò)GIS功能模塊實(shí)現(xiàn)光纜線路系統(tǒng)智能分配的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、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(cè)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(cè)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)： TN915?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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(duì)電網(wǎng)的安全越來(lái)越重要。區(qū)域電網(wǎng)實(shí)質(zhì)上屬于一種區(qū)域電力的市場(chǎng)模式，其特點(diǎn)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(lái)越大，需要通過(guò)先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)光纜線路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，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(duì)于傳統(tǒng)光纜線路維護(hù)來(lái)說(shuō)，存在查找故障困難、時(shí)間較長(zhǎng)等問(wèn)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(shí)發(fā)現(xiàn)光纜故障、光纜隱患，故障時(shí)間如果能縮短，光纜阻斷發(fā)生率就會(huì)大幅降低，要解決這些問(wèn)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(duì)象，對(duì)其智能分配監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究。

1 光纜智能分配監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.1 光纜智能分配監(jiān)測(cè)的整體系統(tǒng)

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

光纜智能分配監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理如下：光纜線路的自動(dòng)監(jiān)測(cè)由監(jiān)測(cè)站實(shí)施，同時(shí)對(duì)光纖傳輸損耗變化進(jìn)行跟蹤。對(duì)光纜線路光功率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)由光功率監(jiān)測(cè)模塊實(shí)施。由于斷線等故障，當(dāng)監(jiān)測(cè)到光功率比設(shè)定的閾值低時(shí)，控制模塊完成光纜線路切換，同時(shí)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(cè)中心，同時(shí)分析并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，反饋光纜運(yùn)行狀況給遠(yuǎn)程終端，這樣故障就能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。用戶可根據(jù)權(quán)限對(duì)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(cè)站負(fù)責(zé)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光纜線路，能對(duì)光纜線路傳輸劣化情況有所察覺(jué)，從而降低光纜阻斷的發(fā)生率。

1.2 光纜智能分配監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

光纜智能分配監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能模塊由光纜監(jiān)測(cè)模塊、告警處理模塊、統(tǒng)計(jì)分析模塊、故障處理模塊、GIS模塊、運(yùn)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(cè)系統(tǒng)功能模塊圖。

光纜監(jiān)測(cè)模塊主要包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、點(diǎn)名監(jiān)測(cè)、周期監(jiān)測(cè)，光纜監(jiān)測(cè)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(cè)站延緩，切換預(yù)告警線路、控制監(jiān)測(cè)站，進(jìn)行周期性監(jiān)測(cè)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(cè)中心的通信，當(dāng)客戶發(fā)出請(qǐng)求給服務(wù)器，請(qǐng)求收到后，服務(wù)器提供相應(yīng)服務(wù)。統(tǒng)計(jì)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(cè)中心的核心處理模塊，拆包解析監(jiān)測(cè)站發(fā)的信息，并執(zhí)行相應(yīng)命令。GIS模塊實(shí)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(yùn)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(kù)管理，該模塊管理用戶注冊(cè)、用戶刪除、用戶信息更新等，同時(shí)對(duì)應(yīng)用服務(wù)器核心數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理。

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

圖3為光纜智能分配監(jiān)測(cè)系統(tǒng)GIS功能框架，GIS 軟件系統(tǒng)具有五個(gè)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(kù)必須要進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，即輸入地圖、統(tǒng)計(jì)、物化遙、文字報(bào)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(cè)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(guò)結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)管理完成相關(guān)功能。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)由空間及非空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、修改、更新、查詢、檢索組成。GIS的核心是進(jìn)行空間查詢并對(duì)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。可視化表達(dá)通常以人機(jī)交互方式進(jìn)行，根據(jù)圖形數(shù)據(jù)信息密集度對(duì)顯示進(jìn)行放大或縮小。

1.4 光纜智能實(shí)時(shí)分配監(jiān)測(cè)流程設(shè)計(jì)

光纜系統(tǒng)智能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，通過(guò)光功率監(jiān)測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)光源傳輸光功率的監(jiān)測(cè)，當(dāng)光功率比設(shè)定門限值低時(shí)，RTU發(fā)送異常信息給監(jiān)測(cè)中心，監(jiān)測(cè)中心接到信息后，立即對(duì)測(cè)試程序啟動(dòng)中斷，同時(shí)測(cè)試相關(guān)光纜線路，從而實(shí)現(xiàn)光纜線路系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，圖4為光纜智能實(shí)時(shí)分配監(jiān)測(cè)流程圖。

2 光纜智能分配監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 軟件系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)

光纜智能分配監(jiān)測(cè)軟件整個(gè)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(kù)開(kāi)發(fā)，并配合操作系統(tǒng)實(shí)行無(wú)縫連接，采用VB進(jìn)行前臺(tái)開(kāi)發(fā)，在光纜智能分配監(jiān)測(cè)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(kù)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(kāi)發(fā)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)工具使用MAP X5.0來(lái)實(shí)現(xiàn)。光纜智能分配監(jiān)測(cè)軟件整個(gè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、光纜監(jiān)測(cè)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(cè)軟件系統(tǒng)圖。

2.2 光纜資源軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

光纜資源管理系統(tǒng)由三層組成，分別為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(gè)組成部分：資源管理客戶端、資源數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用服務(wù)器，地圖功能通過(guò)對(duì)GIS服務(wù)器地圖信息的調(diào)用實(shí)現(xiàn)。對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，以及對(duì)資源管理系統(tǒng)中各種系統(tǒng)信息的存儲(chǔ)均由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jì)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(diǎn)，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(chǔ)層中，數(shù)據(jù)庫(kù)存放全部數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層中包含一系列數(shù)據(jù)表，這些數(shù)據(jù)表用量存儲(chǔ)各類資源對(duì)象，同時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)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(kù)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(guò)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(shí)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(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)，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(kù)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(shí)現(xiàn)，界面功能由各種資源維護(hù)、管理、統(tǒng)計(jì)、查詢、調(diào)配、圖形化展現(xiàn)等組成。

3 光纜智能分配監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用分析

在光纜智能分配監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，當(dāng)用戶到監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)登錄后，通過(guò)訪問(wèn)客戶端軟件可完成監(jiān)測(cè)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(shí)現(xiàn)了對(duì)光纜實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)智能切換光纜線路實(shí)現(xiàn)告警和預(yù)警。通過(guò)監(jiān)測(cè)光纜線路光功率，實(shí)現(xiàn)線路智能切換，同時(shí)分析告警信息并進(jìn)行處理。監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器對(duì)監(jiān)測(cè)站發(fā)的信息進(jìn)行分類，并儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)，為客戶端提供登錄請(qǐng)求，用戶信息更新，信息查詢等服務(wù)。客戶端實(shí)現(xiàn)界面交互，完成告警信息查詢，根據(jù)預(yù)告警實(shí)現(xiàn)光纜線路的智能切換。通過(guò)GIS功能模塊實(shí)現(xiàn)光纜線路系統(tǒng)智能分配的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文以區(qū)域電力通信網(wǎng)光纜線路為研究對(duì)象，對(duì)其智能分配監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究。根據(jù)光纜智能分配監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理，設(shè)計(jì)了光纜智能分配監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能模塊、軟件系統(tǒng)。通過(guò)GIS功能模塊實(shí)現(xiàn)光纜線路系統(tǒng)智能分配的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、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(cè)系統(tǒng)的研究提供了參考。

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