智能光域管理系統在電力通信網中的設計與應用

摘 要：在電力通信網，大部分數據的傳輸都是以光纜作為傳輸媒介的，其可靠性和安全性尤為重要，因此建立一套適合在電力通信網中應用的智能光域管理系統，是確保通信網安全穩定運行的基礎。本文概述了莆田供電公司科技項目智能光域管理系統的設計研發和實現應用，介紹了系統結構、軟件設計、實現應用的功能，并得出智能管理光域系統在電力通信網光纜監測發揮了重要作用。

關鍵詞：光域管理；系統設計；電力通信網；實現；應用

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 24-0000-02

近年來，隨著電網的不斷發展，光纖通信在電力系統通信中應用也越來越廣泛，成為了電力通信網的關鍵部分。光纖具有通信容量大、中繼距離長、保密性能好等優點，但這種光纜傳輸網絡一旦發生故障，中斷時間較長，將會增加電力系統通信調度的難度[1]。因此，莆田供電公司通過科技項目智能光域管理系統的研發，通過對光纜進行監測管理，完成對光纜線路的相關狀態信息進行采集、匯總與分析，對線路的運行狀況進行有效的評價，最終來判斷光纜線路的優劣性能，做到準確及時發現潛在的故障，從而可以保證電力通信網的安全[2]。

智能光域管理系統，是集成目前成熟的電子、通信、計算機、地理信息系統及光纖測量技術而成的一個軟硬件結合的系統，是光纜監測系統的技術革命，也是傳統ODF光纖分配系統的智能化升級。它主要解決具有大容量、中繼距離長特點的光纜線路的運行維護問題。利用實時光功率及OTDR相互結合的方式實現系統對所轄光纜運行情況的事實掌控。

一、光域管理系統在電力通信網中的設計

（一）光域管理系統的組成

光域管理系統由系統客戶端、系統服務器、通信主站、遠端RTU設備組成。其中遠端RTU具有智能光倒換模塊、智能光旁路模塊、光時域反射儀（OTDR）模塊、光開關模塊、光功率模塊、點光源模塊等，可根據實際需要靈活配置。

（二）光域管理系統的設計與實現

1.總體設計原則

智能光域管理系統在對光纜實時監測的基礎上進行提升，同時為了提高系統的功能以及異構能力，設計遵循以下幾條原則：

（1）采用成熟主流的硬件體系架構和軟件設計。

（2）模塊以松耦合的方式設計，保證各個功能模塊的獨立性，可集成使用也可單獨運行。

（3）增強安全性設計，采用業界標準的加密算法加密處理關鍵信息。

（4）提高系統自動化運行水平，減小系統維護的工作量。

（5）采用開放的軟件架構、增強系統的可擴展性[3]。

2.系統總體結構

系統以TCP/IP為主要通信方式，各模塊協同工作，結構簡潔，實施簡單，具有很強的擴展性。系統總體架構圖如圖1所示。

3.硬件系統設計

硬件系統是整個光域管理系統中重要的功能實現部分，所有硬件設備均采用ARM核心處理器；嵌入式系統程序；模塊之間采用松耦合設計；多狀態采集接口；多種通信方式可控。

硬件系統在整個光域管理系統中相對比較獨立，但全部設備均聽從系統平臺的統一調度，同時根據硬件系統不同的功能可以分成遠程控制中心（RTU-C）以及遠程管理中心（RTU-A）。具體關系如圖2所示：

硬件系統在實現平臺所要求的功能時，同時具備本身設備的狀態、告警等信息的上傳功能，實現平臺統一對所有設備的一致管理。

4.軟件系統設計

監測系統采用Windows Server 2008系統。數據庫采用SQL SERVER 2008 R2，業務數據庫和空間數據庫君存儲在SQL SERVER中。采用WEB服務器，相關的工作站與服務器仍以TCP/IP為主要的通信方式。地理信息系統采用ArcSde系統，桌面客戶端軟件采用Arcgis Engine。整個軟件系統如圖3所示。

光域管理信息系統整體設計遵從三層架構，數據層是核心、邏輯層是支撐、應用層是關鍵，同時還需要兼顧與硬件系統的集成。系統分層結構如圖4所示：

光域管理信息系統的數據層主要包括：基礎地理數據庫和業務數據庫。系統在設計上采用了C/S模式，基于統一數據源，提供共享的數據通道。基于模塊獨立的通信組件，封裝了數據的獲取和傳輸功能，具體很強的重用性和穩定性，能更好的開前端的應用[4]，桌面應用系統基于ArcGIS Engine構建。

應用層主要向系統用戶提供各種功能。

（三）光域管理系統實現的功能

整個系統的功能模塊主要包括：用戶管理模塊；數據管理模塊、光路由監測、測試、分析模塊；地理信息展示模塊；光切換、光倒換、光旁路模塊等。

其中硬件設備中所有的相關功能全部都來源于系統平臺指令。其主要包括的功能模塊有光開關切換、光功率監測、光倒換、光旁路、系統校時、OTDR監測等功能。

二、光域管理系統在電力通信網中的實現

以莆田地調作為數據中心，放置數據服務器、通信主站，安裝客戶端軟件。主通信站與各RTU之間設置IP路由通道[6]。系統的硬件結構如圖5所示。

目前莆田供電公司共建設4條光纜在線監測路由，其拓撲圖如圖6所示。

為了使監測性能達到最好，其中的服務器配置、RTU基本框架配置、OTDR模塊配置、光功率配置以及光開關配置的選型都均與以上理論分析的設計方案保持一致。

三、光域管理系統應用

（一）OTDR光纜測試

用戶針對所建成的四條光路由進行手動或定時OTDR測試。

光域管理系統提供點名或定時測試窗口，用戶可以隨時對任意一條光路由進行OTDR測試。同時，測試完成后，會將光路由的相關信息以圖形化展示給用戶，并生成報表。如圖7所示：

（二）光功率檢測

利用點光源與光功率計，實現系統平臺對所有光路由均可進行光功率檢測所監控的光路由的光功率值與所設置的告警閥值相同或者超過告警閥值，系統會立即產生報警信息，同時啟動OTDR對故障點進行定位，并且通過GIS地理信息系統給用戶進行直觀的展示。

（三）智能光倒換、光旁路

智能光倒換設備（OLP）以及智能光旁路（OBP）是架設在通信光纜上的兩套不同功能的保護裝置。智能光倒換設備（OLP），架設在兩臺光端機之間，對所接入的光纜通道進行實時光功率檢測，任意一條通信光纜的光功率值低于預警閥值，設備將自動切換到備用光纜上。智能旁路設備（OBP），架設在一臺光端機的前端，對本臺光端機的兩個發光接口進行實時功率值檢測，任意一個接口的功率值低于預警閥值，設備將自動把此臺設備進行脫管，將上級的光端機與下級光端機直接進行聯通。

四、結束語

莆田供電公司的智能光域管理系統現已正式投入了運行，系統運行穩定，在光纜監測方面取得了很大的成效。光域管理系統的設計與實現解決了人們對光纜趨向高標準、多元化、高速發展給光纜帶來的問題。它不僅提高了電力通信網的運行管理效率，確保通信網的安全可靠運行，也降低了光纜的維護成本。隨著電力通信網技術的不斷發展，光域管理系統一定會在電力通信網中廣泛應用。

參考文獻：

[1]孔守章.淺談光纜線路的檢測與管理[J].通信世界，2000（16）：17-18.

[2]林楊.里里外外看專網[J].電力系統通信（增），2005：12-16.

[3]孟和，趙政，李華舟.光纜監測系統的設計與實現[J].計算機工程，2005（31）：195-196.

[4]李琦，張剛.電力通信網光纜監測系統的實現[J].電力系統通信，2002（06）：1-3.

[5]丁柱衛，秦思彤.光纜線路自動檢測及管理系統的設計與實現[J].電力科學與工程，2008（08）：41-44.

[6]李踐實.光纜監測系統技術及應用研討[J].鐵路工程，2007（04）：26-29.

[作者簡介]徐麗紅（1978-），女，福建莆田人，通信運檢技術高級師，高級工程師，本科，研究方向：電力系統通信發展及運維技術。