區域電力通信網光纜智能分配監測系統的設計與實現

陳剛++王肖珊

摘 要： 以區域電力通信網光纜線路為研究對象，對其智能分配監測系統的設計和實現進行了研究。根據光纜智能分配監測系統工作原理，設計了光纜智能分配監測系統結構和相關系統功能模塊及軟件系統，其中軟件操作系統為Windows 2012 Server，選擇SQL Server 2012進行數據庫開發，并配合操作系統實行無縫連接，采用VB進行前臺開發，在光纜智能分配監測中心選擇IBM服務器進行相關工作，使用 Mapinfo Professional 12.0作為地理信息系統開發平臺，開發工具使用MAP X5.0來實現，系統通過GIS功能模塊實現光纜線路系統智能分配的實時監測、智能切換光、告警、預警，為今后區域電力通信網光纜智能分配監測系統的研究提供了參考。

關鍵詞： 光纜； 智能分配； 電力通信； 監測系統

中圖分類號： TN915?34 文獻標識碼： A 文章編號： 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展，電力區域電網信息化的穩定性、可靠性對電網的安全越來越重要。區域電網實質上屬于一種區域電力的市場模式，其特點是以區域性的電力系統為基礎[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的薄弱環節，導致光纜故障率較高[2?5]。光纜傳統維護方式的難度越來越大，需要通過先進技術實現對光纜線路的實時監測，降低光纜故障的發生率[6?9]。

隨著光纜建設的日益增多，一些早期的光纜線路出現老化和電腐蝕現象，引起光纜線路故障次數增多[10]。對于傳統光纜線路維護來說，存在查找故障困難、時間較長等問題，這就給電網造成安全隱患，因而，若電力通信系統能及時發現光纜故障、光纜隱患，故障時間如果能縮短，光纜阻斷發生率就會大幅降低，要解決這些問題，就要建立有效的電力通信網光纜智能分配系統[11?14]。本文以區域電力通信網光纜線路為研究對象，對其智能分配監測系統的設計和實現進行研究。

1 光纜智能分配監測系統的結構

1.1 光纜智能分配監測的整體系統

電力通信網光纜智能分配監測系統由上位機監測系統、通信網絡系統、監測站系統三部分組成。其中監測中心、客戶端組成了上位機監測系統。上位機監測系統連接監測站，采用TCP/IP協議，圖1為光纜智能分配監測系統結構示意圖。

光纜智能分配監測系統工作原理如下：光纜線路的自動監測由監測站實施，同時對光纖傳輸損耗變化進行跟蹤。對光纜線路光功率的實時監測由光功率監測模塊實施。由于斷線等故障，當監測到光功率比設定的閾值低時，控制模塊完成光纜線路切換，同時發出告警。數據采集器件分布在光纜線路中，它將光纖基礎數據發送到監測中心，同時分析并存儲數據，反饋光纜運行狀況給遠程終端，這樣故障就能被及時發現。用戶可根據權限對歷史告警信息、切換信息進行查看。光纜線路切換由遠程控制監測站負責，通過實時監測光纜線路，能對光纜線路傳輸劣化情況有所察覺，從而降低光纜阻斷的發生率。

1.2 光纜智能分配監測系統功能模塊設計

光纜智能分配監測系統功能模塊由光纜監測模塊、告警處理模塊、統計分析模塊、故障處理模塊、GIS模塊、運行維護模塊、資源管理模塊和各模塊包含的各子模塊組成，圖2為光纜智能分配監測系統功能模塊圖。

光纜監測模塊主要包括實時監測、點名監測、周期監測，光纜監測可進行歷史告警信息、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、故障恢復等。該模塊可處理預告警線路、監測站延緩，切換預告警線路、控制監測站，進行周期性監測光纜線路。資源管理模塊主要包括線路管理、電路管理、設備管理、拓撲管理，該模塊利用TCP/IP協議連接客戶端與監測中心的通信，當客戶發出請求給服務器，請求收到后，服務器提供相應服務。統計分析模塊主要包括光纜性能和設備性能，該模塊為監測中心的核心處理模塊，拆包解析監測站發的信息，并執行相應命令。GIS模塊實質是進行系統的維護，進行輸入數據、存貯數據、編輯數據、管理數據、空間查詢、可視化輸出等。運行維護模塊主要包括用戶管理、日常管理、派工管理、數據庫管理，該模塊管理用戶注冊、用戶刪除、用戶信息更新等，同時對應用服務器核心數據庫進行管理。

1.3 光纜智能分配監測系統GIS功能設計

圖3為光纜智能分配監測系統GIS功能框架，GIS 軟件系統具有五個功能，分別為數據輸入、數據存貯和管理、數據編輯、可視化表達和輸出、空間查詢和分析。

建立GIS數據庫必須要進行數據輸入，即輸入地圖、統計、物化遙、文字報告等數據，然后轉換成可處理的數字形式。包括圖形數據輸入、GPS測量數據輸入、柵格數據輸入等。數據編輯由兩部分組成，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。屬性編輯通過結合數據庫管理完成相關功能。數據的存儲由空間及非空間數據存儲、修改、更新、查詢、檢索組成。GIS的核心是進行空間查詢并對其分析，地理信息系統包括空間檢索、空間拓撲疊加分析、空間模型分析三部分。可視化表達通常以人機交互方式進行，根據圖形數據信息密集度對顯示進行放大或縮小。

1.4 光纜智能實時分配監測流程設計

光纜系統智能實時監測是光纜監測系統的核心，通過光功率監測模塊實現對光源傳輸光功率的監測，當光功率比設定門限值低時，RTU發送異常信息給監測中心，監測中心接到信息后，立即對測試程序啟動中斷，同時測試相關光纜線路，從而實現光纜線路系統實時監測，圖4為光纜智能實時分配監測流程圖。

2 光纜智能分配監測軟件系統設計

2.1 軟件系統圖設計

光纜智能分配監測軟件整個系統的操作系統為 Windows 2012 Server，選擇 SQL Server 2012進行數據庫開發，并配合操作系統實行無縫連接，采用VB進行前臺開發，在光纜智能分配監測中心選擇IBM服務器進行相關工作，工作站、數據庫服務器選擇的方式為客戶/服務器。使用 Mapinfo Professional 12.0作為地理信息系統開發平臺，開發工具使用MAP X5.0來實現。光纜智能分配監測軟件整個系統由數據庫系統、光纜監測系統軟件、地理信息系統GIS、資源管理軟件等組成，圖5為光纜智能分配監測軟件系統圖。

2.2 光纜資源軟件系統設計

光纜資源管理系統由三層組成，分別為數據存儲層、界面層、邏輯處理層。在光纜資源軟件系統的體系結構模型中，包含三個組成部分：資源管理客戶端、資源數據庫、應用服務器，地圖功能通過對GIS服務器地圖信息的調用實現。對通信網絡資源數據的存儲，以及對資源管理系統中各種系統信息的存儲均由數據存儲層完成。界面層主要提供各種功能界面給系統用戶。處理網絡資源統計調配、分析等邏輯業務由邏輯處理層完成，軟件系統具有較好的重用性、可調整性、維護管理較容易等優點，圖6為光纜資源軟件系統體系結構模型。

在光纜網資源管理系統的數據存儲層中，數據庫存放全部數據，數據存儲層中包含一系列數據表，這些數據表用量存儲各類資源對象，同時，系統運行、管理一些需要的數據，例如，用戶管理信息和系統日志等也保存在數據庫中。邏輯處理層位于中間，主要分析和處理各種業務。應用服務器上通過一定接口提供相關功能界面給客戶端，進而使各種資源管理功能得到進一步的實現。系統全部數據都提交到邏輯處理層，然后邏輯處理層對數據庫進行訪問，進而得到相關信息，經分析和處理后給客戶端返回。這樣保證數據庫安全，降低了復雜度。 系統全部界面功能由界面層負責實現，界面功能由各種資源維護、管理、統計、查詢、調配、圖形化展現等組成。

3 光纜智能分配監測系統應用分析

在光纜智能分配監測系統中，當用戶到監測網絡登錄后，通過訪問客戶端軟件可完成監測站預告警光纜線路切換工作，進行遠程控制。系統實現了對光纜實時監測，通過智能切換光纜線路實現告警和預警。通過監測光纜線路光功率，實現線路智能切換，同時分析告警信息并進行處理。監測中心服務器對監測站發的信息進行分類，并儲存到數據庫，為客戶端提供登錄請求，用戶信息更新，信息查詢等服務。客戶端實現界面交互，完成告警信息查詢，根據預告警實現光纜線路的智能切換。通過GIS功能模塊實現光纜線路系統智能分配的實時監測。

4 結 語

本文以區域電力通信網光纜線路為研究對象，對其智能分配監測系統的設計和實現進行研究。根據光纜智能分配監測系統工作原理，設計了光纜智能分配監測系統結構、系統功能模塊、軟件系統。通過GIS功能模塊實現光纜線路系統智能分配的實時監測、智能切換光、告警、預警，為今后區域電力通信網光纜智能分配監測系統的研究提供了參考。

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