基于智能終端的通信線路勘察設計系統研究

黃子雄，張鐵山，肖玄

1 引言

近年寬帶網絡的高速發展，網絡承載容量和覆蓋范圍的提升態勢不斷走高，通信傳輸線路的規劃及建設項目仍然在蓬勃發展。

傳統的傳輸線路勘察設計工作的過程是：勘察人員攜帶大量的采集工具奔走相當距離的區域，以手工記錄數據和繪制草圖的方式進行現場勘察，然后回到駐地根據現場大量零散記錄的數據、草圖，結合記憶進行設計、出圖及計算等。這類勘察過程艱苦，對勘察設計人員技能要求高，但效果因手工環節多，各種缺憾及遺留難免，效率低，質量難控制。以運營商、總包方為代表的業主，對勘察設計成果的期望和要求不斷升高，交付周期不斷壓縮，個性需求越來越多，而設計單位為獲得訂單，往往壓低設計合同的價格，導致項目成本受控，這進一步放大了傳統工作模式對設計質量難以總體控制，對設計人員技能要求高，時效性難以滿足要求的問題。

依托高效的信息化IT系統來改進傳統的通信傳輸線路勘察和設計模式，從而提高通信傳輸線路勘察和設計的效率、質量及可管理性，進而達成促進設計單位、運營商以及實施單位多方共贏的目的，這是非常值得投資和倡導的事情。但目前，雖然有部分的設計院和運營商聯合軟件開發商，推出過一些用于繪制圖紙或勘察的輔助軟件，但這些軟件都存在種種問題，譬如對數據記錄過于松散，對線路勘察專業業務理解不深，操作過于復雜，學習成本高等。最為致命的是沒有從勘察設計整體的角度來考慮與解決問題，割裂勘察采集與設計出圖的過程，其實質還是停留在傳統模式，擺脫不了傳統模式突顯的缺點，即質量可控性低，設計效率不高，人員要求高等問題。

因此，本文將針對傳統模式對設計質量難以總體控制，對設計人員技能要求高，時效性難以滿足等問題，提出從整體規范統一著手，采用勘察采集設計一體化，中心平臺控制規范化，數據管理保存結構化電子化，成果生成智能自動化等創新思路來實現通信線路勘察設計系統，克服普通信息化解決方案的架構缺陷，從而擺脫傳統模式的固有問題，著實有效地提升通信線路勘測設計的效率與質量。

2 目標

系統從可管理性、數據精確性、可復用性、智能自動性等幾個方面著手，按照一個中心平臺，并融合智能移動客戶端，CAD圖紙客戶端兩個端的架構思路，實現以下的建設目標。

2.1 一體化、智能化及自動化目標

采用智能終端APP，實現勘察采集數據及初步設計一體化進行。即勘察設計人員現場信息采集記錄的同時可進行初步的設計。

智能化體現在勘察采集與初步設計階段，充分利用智能手機軟硬件，提供豐富的智能手段，使勘察和設計能拋開繁雜的傳統工具。如自動定位，精確獲取經緯度坐標；自動計算點與點距離；根據規則自動進行桿路或管路打點；對桿或井可自動識別智能自動編號；鄰近資源引用，解決回路問題；光交支持自行定義熔纖盤行列數，根據光交類型選擇自動生成熔纖盤等。

自動化更多體現在圖紙繪制階段，可以從中心平臺獲取勘察設計的結構化數據并能智能運算，自動繪制圖紙，完成大量設計成果的自動生成與輸出，包括施工圖、路由圖、配盤圖、纖芯分配圖、工程量表、光交成端報表等。基本擺脫傳統的CAD手工設計輸出圖紙的方式。

2.2 全量化及電子化目標

對于勘察和初步設計的元素對象及其屬性，要全量涵蓋，快速記錄和規范點資源、線資源和參照物信息。其中，點資源包括光交、井口、電桿、中心機房、基站、接頭盒、直埋標石、簡易手孔、墻壁吊線、墻壁釘固、橋架等。線（路）資源包括長度設置、鋼管、過電保護、新增主吊、新增輔吊、頂管、架空、管道、開挖路面等。參照物包括文字標識、照片標識、圓形、矩形、單線段、雙線段、草地、水田、森林、戈壁等。合計支持700多項結構化屬性的設置，并且具備擴展的能力。

所覆蓋的全量化元素對象數據，通過智能移動端APP全部電子化建模進行管理，并通過移動互聯網上傳到中心平臺管理，徹底擺脫傳統模式靠人工離散記錄的缺憾。

2.3 中心化及結構化目標

中心平臺利用互聯網絡實現勘察任務管控、監管，并且對正在進行的、歷史完成的所有勘察、設計數據進行規范統一的電子化管理。

系統全面深入地對勘察設計元素進行數據結構化處理，將所有路由、線路、資源點、環境信息等對象進行全面結構化數據描述，并進行中心化的存儲。使零散的信息、記錄不再是零散的、無結構化的，而是按勘察過程組織好的、規范結構化的、中心保存的電子化可復用數據。

3 系統實現方案

3.1 系統數據建模

系統的一個重點是滿足自動生成各種勘察設計輸出圖紙的需要，對于復雜的設計圖紙，如施工（路由）圖，工程量表等需要非常細致且有組織的信息。因此，數據建模工作不能僅僅只考慮對線路基本資源建模，還需要將資源的施工設計方式及資源之間需要滿足的施工規則考慮到數據模型里。

系統首先要對傳輸線路勘察設計涉及的全量資源進行數據建模，可以涵蓋線路施工設計的全量需要。全量資源抽象來看，都是由線路、線段及節點組成的，據此抽象，可以獲得路由、路由段、路由節點的模型，管道、管道段、管道節點的模型，架空、架空段、架空節點的模型，直埋、直埋段、直埋節點模型等。相鄰的兩個節點組成路由段，路由段可能是管道段、架空段、直埋段……，那么路由實質上就是由管道段、架空段、直埋段等組合而成的。圖1為模型對象關系示意圖。

除對勘察設計全量資源進行建模外，本系統還考慮對施工設計元素及相關的延伸信息、規則進行建模。舉例來說，如架空的電桿，要考慮不同類型電桿的拉線，在不同的位置可能會有首拉、尾拉、角拉、雙方拉、四方拉等。表1列出了一部分建模的內容作為示例。

綜合來說，本系統建模是為能夠為勘察時能進行初步設計、CAD成果輸出客戶端能自動生成各類設計圖紙作為建模目標進行的，通過不斷的實踐使用，后續系統模型還會將更多的資源、資源關系、資源規則等放到模型內。

圖1 模型對象關系示意圖

表1 建模的內容示意

3.2 系統整體架構及運作流程

系統采用一個中心平臺兩個工作客戶端的方式提供應用服務。兩個工作客戶端即智能移動工作客戶端及CAD成果輸出工作客戶端，與業務工作環節相匹配，先去現場勘查，再回駐地繪制圖紙。一個中心平臺則是借助移動互聯網，集中管理勘查任務，保存勘察數據并聯通兩個工作客戶端協同工作。

圖2為系統整體架構圖。

從圖2可以看到，智能移動工作客戶端替代傳統模式的草圖、筆記等手工操作，并用智能終端的GPS定位、電子地圖、拍照、測距等功能替代一大堆的工具，可以進行勘察線路信息更準確的采集且結構化的錄入。更為重要的是，勘察人員可以直接根據勘察情況，進行初步設計并通過與終端的交互將設計內容作為結構化數據進行存儲。智能移動工作客戶端支持Android、iOS等智能手機，結合電子地圖、高清衛星地圖，終端的陀螺儀、攝像頭、GPS可以全量錄入勘察信息與設計內容，使勘察人員擺脫攜帶大量設備束縛的同時，也徹底避免了傳統方式下手工記錄、草圖等易遺漏、易出錯、難整理的問題。中心平臺管理勘察任務及數據，讓線路勘察任務及線路勘察內容數據可以隨時查看、查詢，這樣可以使勘察成果集中保存。長期來看，會形成方便檢索的歷史資料庫，使后續勘察任務的準備階段資料收集提速。中心平臺的另一個重要作用是協調現場勘察（數據錄入）及繪制圖紙這兩個環節，即智能終端的設計修改。通過移動互聯網傳送到中心平臺，再下載到CAD工作客戶端，修改變化可以及時反映到圖紙的智能自動化繪制及輸出上。由此可見，這種中心平臺的架構方式，起到了統一保存數據，使數據可復用，并且通過協同兩個工作客戶端，使設計整體上由中心規范控制。

圖2 系統整體架構圖

CAD成果輸出工作客戶端集成了設計人員熟悉的AutoCAD，但它革新了傳統手繪圖紙的方式，是以自動生成各種設計成果為主。它從中心平臺獲取勘察設計的結構化數據，通過簡單的點選操作，客戶端就可以根據內置的算法，智能地自動生成各種傳統模式手工繪制的設計圖紙，其細致程度可媲美手工繪制，包括文字、圖標、標識、走向、方位等的擺放、顯示完全由系統智能生成，基本無須人工調整。相比手工繪制，不僅不會出現人工疵漏、錯誤，還可以使得原本耗時很大的環節大幅地縮減時間。此外，在對人員的技能要求上，可以降低人員對CAD操作技能的要求，使人員把更多的精力放到對傳輸專業的理解上。

3.3 系統業務范圍及流程

從大的業務流程來看，通信線路勘察設計工作的完整過程分為三大階段，即前期準備、現場勘察、成果圖紙繪制及輸出。從具體的工作內容及每個階段的輸出物來看，使用本系統時與傳統工作模式會有較多的差異。其中在現場勘察階段，使用本系統時可以規范錄入內容，且可以結合現場做初步設計，而傳統模式只能輸出無組織的草圖和臨時記錄。在設計出圖階段，使用本系統時圖紙制作基本是自動生成的，對人員技能要求不高，而傳統模式設計制圖往往是耗費最多時間的環節，且要求人員掌握較高的CAD繪圖技能。詳細對比如表2所示：

表2 傳統模式與本系統工作步驟流程內容對比

4 系統應用情況

自2016年下半年以來，將該系統在某市運營商的移動基站傳輸接入光纜工程中進行了對比試用。通過約半年的試用，共對約500余公里干線光纜線路進行了勘察及規劃設計，與相同項目采用傳統模式進行勘察和規劃設計的內容對比，得出的對比情況如表3所示。

從表3可見，采用本系統可以大幅度節省干線路勘察規劃設計的工作時間，整體節約時間大于24小時，勘察設計效率提升接近40%。

另外，從工作成果的質量角度也進行了比較，表4是線路勘察規劃設計主要設計圖紙質量的對比結果。

表3 每10公里干線路勘察規劃設計工作時長對比表

表4 每10公里干線路勘察規劃設計準確率對比表

從以上實際項目應用情況的對比可以得出如下結論：應用本系統的干線路勘察設計工作模式，相比于未運用本系統的傳統勘察設計工作模式，不僅在整體勘察設計工作方面能夠大幅節省時間，而且在質量上可以提升準確率及設計成果的規范程度。

5 結束語

本文所介紹的通信線路智能勘察設計系統是一套面向干線傳輸線路規劃設計工作的、運用智能終端、基于移動互聯網的智能應用系統。它主要是針對傳統模式對設計質量難以總體控制、對設計人員技能要求高、時效性難以滿足要求的問題，克服普通信息化解決方案的架構缺陷，從中心整體規范統一著手，采用勘察采集設計一體化、中心平臺控制規范化、數據管理保存結構化電子化、成果生成智能自動化等創新思路，擺脫了傳統模式存在的問題，著實有效地提升效率與質量，具有推廣應用的價值。系統的下一步工作是將系統推廣到更多的現場進行使用和優化改進。此外，將進一步研究系統在接入網線路勘察設計中的應用。

[1] 羅林萬. 探討通信傳輸線路設計與施工質量技術[J]. 通信世界, 2016(16): 75-76.

[2] 王有力. 通信傳輸線路的勘察與設計探討[J]. 中國新通信, 2017,19(2): 36.

[3] 楊健. 基于GIS的長途通信干線傳輸網絡管理系統[J].微計算機信息, 2006(10): 208-210.

[4] 林經武. 淺談通信傳輸線路的勘察與設計[J]. 無線互聯科技, 2016(22): 6-7.

[5] 付建輝. 通信傳輸線路設計與施工質量技術[J]. 電子技術與軟件工程, 2014(16): 80.

[6] 曾惠斌. 對通信傳輸線路設計與施工的分析[J]. 科技與企業, 2014(1): 116.

[7] 張曉瑞. 基于WebGIS的光纜通信資源管理系統的研究與實現[D]. 北京: 華北電力大學, 2014.

[8] 楊春蕾. 基于PDA和GPS的嵌人式移動巡線管理的應用與研究[D]. 成都: 四川大學, 2005.

[9] 歐陽帆. 干線傳輸線路一體化運維管理系統設計與實現[J]. 光通信研究, 2013(5): 24-26.

[10] 張華. 通信傳輸線路的勘察與設計探討[J]. 中國新通信, 2016(17): 95-96.★