談GIS系統在電力通信中的應用＊

程路明

（湖州電力局,浙江 湖州 313000）

談GIS系統在電力通信中的應用＊

程路明

（湖州電力局,浙江 湖州 313000）

針對GIS系統在電力通信管理中日趨廣泛應用的趨勢,介紹了GIS系統的基本概念和主要原理,并結合工作實際,介紹了GIS系統在電力通信資源管理方面的主要功能及其具體應用情況.

GIS;通信網絡;資源管理

1 GIS系統簡介

1.1 GIS系統的概念

GIS（Geographic Information System）,中文簡稱“地理信息系統”,是融合計算機科學、地理學、測量學和信息學于一體,存儲和處理空間資源信息的高新技術.它利用地理學、測量學和計算機科學把地理位置和相關業務屬性信息緊密結合.使用者可以借助其特有的空間資源分析功能和可視化表達效果,進行各種輔助決策.GIS信息技術自上個世紀60年代以來己經廣泛應用于電力、水利、地質勘探、市政規劃、農業、通信和國防航空等領域.

1.2 GIS系統的組成

GIS系統以地理空間數據庫為基礎,在計算機硬件設備和軟件系統的支持下,對地理空間數據及相關屬性數據進行采集、輸入、存儲、編輯、查詢、分析、顯示輸出和更新的應用技術系統.系統由以下三個部分組成：

（1）硬件：GIS系統的硬件構成包括：數據服務器、磁盤存儲陣列、數字化儀和掃描儀.其中數據服務器和存儲磁盤用來處理和存儲數據和程序,數字化儀和掃描儀用來搜集數據,顯示器和繪圖儀用來顯示與輸出數據.

（2）軟件：GIS系統軟件部分包括數據輸入和格式轉換模塊、數據編輯模塊、數據管理模塊、數據操作模塊以及數據顯示和輸出模塊五個部分.數據輸入和轉換模塊負責空間數據及屬性數據的輸入,實現不同的GIS數據格式之間的轉換.和資源數據的輸入和格式轉換;數據編輯模塊負責建立空間數據的拓撲關系,實現空間數據和資源數據的關聯,完成數據的增加、刪除和修改;數據管理模塊負責數據庫的建立、訪問和維護;數據操作模塊負責空間數據的放大、縮小和漫游操作功能,以及對數據的雙向查詢、緩沖區分析、疊加分析和網絡分析操作;數據顯示和輸出模塊負責顯示和輸出空間地理圖形、專題圖、文檔與表格.

（3）數據：GIS系統數據按類型分為空間數據和資源數據.空間數據包括幾何圖形和圖像數據;文檔數據包括文檔和表格數據.GIS數據按內容可分為基礎數據,如地質、地貌、地形數據;專題數據,如規劃、站點和設備數據;宏觀數據,如綜合統計指標數據.GIS系統的結構如圖1所示.

1.3 GIS基本原理

1.3.1 數據采集

建設GIS系統首先要建立地理數據庫,確定數據源并獲取數據.在完成收集各種數據資料之后,需要對數據資料進行分類和標準化處理,即將數據按客觀的特征進行歸納、分層和分級,并確定數據的統一格式編碼,以便系統對數據進行更新和維護,從而保證數據的正確性和可操作性.

1.3.2 空間數據結構

GIS系統地理數據庫的空間數據結構是指空間數據在地理信息系統內的組織和編碼形式,具體分為空間數據表示、柵格數據結構和矢量數據結構三個部分.

（1）空間數據表示.要使計算機能夠識別地理空間信息,必須將信息和實物抽象化,通過幾何圖形和圖像數據加以數字化描述之后,才能讓計算機進行了識別.空間數據有兩種基本形式：柵格數據和矢量數據.

（2）柵格數據結構.柵格數據是對地理空間信息的量化和離散描述,其每個像元的值可以用一位二進制數、一個字節或三個字節來表示.柵格數據結構強調圖像表達,其結構數據簡單、直觀,便于進行識別,適合用作GIS系統背景顯示.

（3）矢量數據結構.矢量數據結構即坐標集合,通過坐標集可以精確定義圖形的位置、形狀和大小.矢量數據結構強調幾何圖形.這種結構的數據相對柵格結構的數據精度高,占用空間小,是高效的圖形數據結構.它可以清楚地表示點、線、面各空間實體之間的關系,便于在GIS系統中進行空間查詢與分析.

1.3.3 數據編輯與管理

地理數據通過數據采集并按既定的數據結構輸入到GIS系統中后,需要對其進行編輯與管理.其中編輯的主要任務為建立空間數據的拓撲關系,即幾何圖形元素之間的鏈接關系.空間數據拓撲關系可有效加強GIS系統的查找和分析功能.數據管理功能實現空間數據和屬性數據的關聯.空間數據和資源數據在GIS系統中以不同的形式分別存儲,因此需要通過建立可以統一的空間數據和屬性數據公共標識符來完成GIS系統對這些數據的綜合處理,從而進一步完成數據的增加、刪除和修改操作.

2 GIS系統在電力通信資源管理中具體運用

電力通信資源管理系統是電力信息化戰略的重要環節,是電力通信現代化管理的重要組成部分.該系統旨在為電力通信專業建立一套功能完備的運行支持系統,以適應電力企業對通信網絡規劃和管理的需要.

系統的建設目標是：根據電力通信工作的特點,從設備、線路資料的電子化管理入手,結合地理信息系統（GIS）技術,建立統一的圖形化、智能化的電力企業通信網絡資源管理系統,對通信的物理和邏輯資源進行高效管理.同時,和現有其他電力信息系統（如ERP系統、調度MIS、輸配電系統）充分融合,使其成為綜合信息管理與服務平臺的組成部分.系統在功能實現上要求具備實用性、先進性、開放性和安全可靠性.

2.1 GIS系統管理對象

GIS系統的管理對象包括通信的邏輯資源、機房設備、線纜資源、物理資源幾個部分.層次結構如圖2所示.

結合電力企業調度管理和信息化建設的特點,現階段GIS系統的管理對象主要以通信傳輸網絡、通信機房設備、通信光路及電路資源為主,管理方式以資源的數字化描述及基礎應用為主,在此基礎上提供綜合應用.系統的功能結構如圖3所示.2.1.1 系統管理

系統管理包括：系統登錄、權限管理、日志管理、數據源管理、系統參數管理、消息管理、報表管理等幾個不同的功能模塊.此外,系統所決定的通用輔助功能還包括：風格設置、地圖裝載、圖層控制、圖形測量工具、圖形繪制工具及圖形打印工具.

2.1.2 數據維護

數據維護模塊提供對地圖、站點、設備、線纜等資源數據進行維護操作的功能.包括地圖信息的修改,站點和站內設備的新增、修改、刪除,以及對線路架設和變更的管理.數據維護可以使用單個設備維護和批量設備維護兩種不同方式.其中批量維護方式幫助用戶快速地維護相關數據,縮短時間,提高效率.

2.2 資源管理

資源管理是GIS系統在電力通信運用中的一個重要功能模塊,主要包括站點管理、機房設備管理、光纜資源管理、光路電路管理、查詢統計和業務分析以及故障缺陷管理.

2.2.1 站點管理

站點管理對象包括局大樓、各級變電所、電廠及其它通信站點.其中對于一個站點的管理,具體包括站點的創建、修改、刪除、查詢操作,以及站點屬性數據的維護和站內通信設備數據的操作.通過站點管理的定位功能,能夠迅速地在地理信息圖上確定被查詢站點的地理位置,并可查看站點的各類資源數據.

2.2.2 機房設備管理

機房設備管理主要包括通信機房設備屬性、設備位置、設備結構及設備之間連接信息的管理.其管理對象包括：傳輸網設備（光端機、PCM）、交換設備（網絡交換機）、接入設備、配線設備（ODF、DDF、VDF）、通信監控設備和電源設備.機房設備結構的描述采用“機柜-設備-板卡-端子”模式.機房設備連接信息的描述主要指不同設備端子、光纜纖芯以及電纜之間的物理連接和邏輯關聯.此外,根據設備與電纜之間的關系,系統還可以生成設備電源連接圖.

2.2.3 光纜資源管理

光纜資源管理包括光纜、纖芯、光路、光接頭盒、光終端盒、光纜接頭以及光纜預留、光纜盤留和相關的附屬設備資源的管理.光纜資源的維護包括基礎圖形資料維護、屬性資料維護和光纜連接資料維護.其對象包括：光纜與ODF、光接頭盒、光終端盒的連接,光纜與光纜的連接.

在進行光纜線路的設計和規劃時,系統可以詳細查看光纜和光接頭盒的內部結構信息和傳輸設備端子與光纜纖芯的連接情況,對于光纜接頭,可以查看光纜在接頭內部的熔纖情況.同時,系統還提供了光纜網絡路由圖管理功能,幫助工作人員查看通信光纜地理和拓撲分布.

2.2.4 光路管理

光路通道是指用于傳輸電力通信業務,由一段或多段光纜路由組成的傳輸通道.光路兩端物理上與光傳輸設備連接.光路管理包括光路調整和配置、光路路由查詢、傳輸系統拓撲圖管理.

光路規劃和調整是光路管理的一個重要功能,可以根據光傳輸網的結構規劃對光路的路由進行更改.同時,光路路由的查詢功能可以在地圖上高亮顯示所查詢的光路路徑,同時顯示相應光纜路由信息.配置光路的操作完成后,系統可創建傳輸系統圖.

2.2.5 電路管理

電路是指為了完成某一傳輸等級的通信業務而開通的邏輯信息通道.電路管理包括電路配置、電路路由查詢.電路配置指對通信傳輸網的邏輯電路的配置,具體包括高階和低階電路配置.電路查詢功能可以在傳輸系統圖上高亮顯示電路路徑,同時顯示所經過的光纜纖芯、傳輸網元、設備板卡、端子、邏輯時隙的詳細信息.

2.2.6 查詢統計和業務分析

查詢統計和業務分析模塊包括全網資源統計、線路資源統計、站點資源統計、設備資源統計、板卡資源統計和點圖查詢、設備定位查詢、關聯查詢、多向交叉信息提取、分類查詢及管道資源分析、光纜資源分析、光纖分析等各項功能.

通過該功能模塊的運用,可以方便快捷地對電力系統通信網絡從站點的地理分布到板卡的規格屬性等各個等級資源信息進行查詢和統計.同時,也可以對通信網絡的物理光纜資源和邏輯光路和電路資源使用情況做出統計,為通信機房建設、通信設備升級以及光纜線路規劃施工提供決策幫助.

2.2.7 故障缺陷管理

故障管理主要包括故障定位、故障分析以及故障查詢.GIS系統根據通信網拓撲關系,進行物理光纜、邏輯光路和電路的故障影響范圍分析,通過界定故障點的物理位置和邏輯位置,找出故障點上、下游的所有受影響的光纜線路以及邏輯光路和電路,對故障進行定位、分析,對缺陷故障及其處理信息進行保存,為電力通信檢修部門準確掌握設備動態信息,及時制定故障處理應急預案提供有效幫助.

3 結束語

電力通信GIS系統完整地構建了通信網絡資源的圖紙庫和屬性庫,為通信資源的調度及業務部門的使用提供了全面支撐,為規劃和決策部門提供可靠的數據參考.通過使用GIS系統,可以實現對通信傳輸網絡、交換網絡、接入網絡、光纜線路支撐網絡及數據網絡等平臺的統一化、智能化管理,并進一步幫助我們進行通信資源的重組優化.可以說,電力通信GIS系統的開發和應用,為電力通信資源管理工作提供了一種創新和高效的管理手段.

[1]劉明德,林杰斌.地理信息系統GIS理論與實務[M].北京：清華大學出版社,2006.

[2]李功新.基于GIS的電網生產管理系統建設與應用[M].北京：科學出版社,2008.

[3]伏玉琛周洞汝.地理信息系統（GIS）技術及其在配電管理中的應用[M].武漢：武漢水利電力大學出版社,2000.

TN915.853

A

1009-1734（2010）S0-0285-04

2010-05-10

程路明,助理工程師,從事電力通信工程研究.