電力通信網絡綜合管理系統的設計與實現

李敏

（國網江西省電力公司信息通信分公司，江西南昌330077）

隨著電力行業的發展與更新，電網的智能化和自動控制逐漸成為發展方向[1]。智能電網即在確保電力經濟安全運輸的同時，能智能、自動地調整電網的負荷，從而使原先人工控制電網和輸電設備的方式向系統的自動化管控方式演變[2-3]。

而構建高效、智能的電力控制系統需要智能的通信決策機制，需要構建具有智能決策能力的電力通信網絡。電力通信網是智能電網連接各個電力設備的關鍵，只有構建了高效且智能的電力通信系統才能支撐智能電網的正常工作。隨著智能電網技術的發展，電力通信也成為當前研究的熱點問題。在文獻[6]中使用IEC61850協議和Web平臺構建了電網繼電保護故障信息系統；在文獻[7]中使用同步仿真技術搭建了基于IP的電網通信仿真模型，并驗證了基于IP的電網通信系統的性能；在文獻[8]中提出了一種基于多主站模式的電網通信管理層模型，可以完成電網節點間的自動通信。

隨著電網通信技術的發展，電網通信系統網絡的設備和電網運行狀態數據激增[9-10]，需要更加高效和智能的管理系統實現設備的統一管理。因此，本文設計和實現了基于B/S架構的電力通信網絡綜合管理系統，以及時、合理的調配網絡資源。

1 電力通信網絡綜合管理系統

1.1 系統總體架構

本文構建的電力通信網絡綜合管理系統由資源管理、流程管理、機房環境監控和綜合監視4個子系統構成。資源管理子系統用于管理管道、光纜、數據、交換機、動力和IP等電力通信網絡資源；流程管理子系統，實現系統工單管理、報表管理和值班管理等各項功能；機房環境監控子系統使用機房內各傳感器、數據通道和采集器，實現對機房內的溫濕度、煙霧、電源電壓、電流的集中監控；綜合監視子系統實現對電力通信網絡的集中監視，包括故障管理、性能管理、拓撲管理、網絡綜合分析和業務監控等功能。管理系統的總體架構，如圖1所示。

圖1 系統整體架構

1.2 系統管理結構設計

本綜合管理系統的管理結構包括網元控制層、網絡控制層、服務控制層、業務整理層、網絡故障監控和系統性能監管等。

網元控制層是主干網的基本層，其主要用于支持上層的網絡管理系統，該層包括信息數據的采集和接入兩部分。

網絡控制層的主要功能包括協調和控制設備間的聯系，開始、改進以及終止網絡，分析和判斷整個網絡的利用效率、性能以及安全性等參數。

服務控制層的主要作用包括獲取用戶系統的接口、組織服務通道、記錄接口的性能并記錄管理服務日志及其產生的費用。

業務整理層的主要功能包括記錄工作情況和維護情況、暫停與維護系統功能、規劃整個網絡的發展及管理整體系統。

羅馬一家自助餐廳的老板想出一個賺小費的妙計。他請來一位非常漂亮的姑娘，坐在柜臺邊收錢，以便使男客們神魂顛倒，慷慨解囊。

網絡故障監控的主要功能包括巡查、糾正和記憶系統產生的故障。

系統性能監管的主要功能包括跟蹤和記錄系統的運行數據，分析系統的運行情況，并制定系統運行的各種指標等。

1.3 系統客戶應用功能設計

本管理系統設計的應用功能包括系統調度的操作界面、數據查找功能、系統缺陷和故障監控功能、系統文件輸出功能等。

系統調度的操作界面包括繪圖工具、圖形控制工具、報表生成工具、圖元制作工具和運行調度控制工具。

數據查找功能便于操作者查找各種系統運行信息數據，便于其充分了解電力通信網絡的運行情況。該功能具有記憶狀態量名稱變化、限制操作員權限和統計系統信息數據的特點。

系統缺陷和故障監控功能包括，最終確定網絡報警及聲光提示等系統警告功能。當電力通信網絡發生故障時，本系統能自動落實告警信息的性質和特點；當系統中被監測的設備出現異常時，能使用聲光信息發出警告。

系統文件輸出功能便于用戶獲取系統狀態曲線和信息數據圖表等。

1.4 系統數據庫設計

本文采用SQL Server實現系統的數據庫管理，主要設計了單位信息表、用戶表、角色表、用戶角色關系表和參數表等。其中，單位信息表如圖2所示。

2 系統實現

2.1 系統代碼實現和設置

本管理系統基于B/S和J2EE架構實現，軟件平臺主要實現了數據通信、數據分析匯總和任務調度等功能。如圖3所示為系統實現的星型網絡拓撲結構，該網絡實現各級職能和組織機構間的通信與管理。其中，網絡第一層為中心主干部署，使用1 000 M核心交換機和1 000 M主干服務器相連構成；第二層為支干部署，采用核心交換機和二級交換機相連構成。該通信網絡實現了服務端與客戶端的通信、通信命令的轉發、XML通信信息解析以及通信信息的刷新與提示。

圖2 單位信息表

圖3 系統網絡拓撲結構

服務器端通信首先需要建立連接和開啟線程，并負責接收并處理客戶端的請求，實現代碼如圖4所示。

圖4 服務器端通信實現代碼

客戶端通信負責開啟線程，并接收服務器端發送來的命令和消息；本文使用Java反射機制實現通信命令轉發，該功能主要用于識別需要進行的操作和消息的類別；本文使用JDOM解析XML信息，該功能主要實現異構數據的交互，便于電力通信網絡與其他平臺間的有效通信；本系統每隔10 s刷新一次通信信息，并能在有新消息到來時開啟提示操作的線程。

2.2 系統功能實現

文中實現的功能包括用戶登錄、核心層節點業務接入、骨干層節點業務接入、接入層節點業務接入以及系統主界面。同時，為了實現系統的安全有效通信，也實現了網絡故障管理功能與網絡動態監控功能。

如圖5所示為系統的主界面，包括系統管理、調度中心、報表中心以及設備管理和維護等功能模塊。

如圖6所示為系統的登錄界面，用戶需要輸入各自的用戶名及密碼才能登錄該管理系統。

圖5 系統主界面

圖6 用戶登錄界面

核心層節點業務接入組網方式，如圖7所示。該模塊使用PE路由器和2臺三層交換機P實現。其中，P交換機實現在MPLS網絡閾中VPN標記的壓入和彈出等功能；PE路由器實現本地局域網接入MPLS中；而骨干層節點業務接入和接入層節點業務接入與核心層業務接入方案類似，只是所使用的設備有所不同，骨干層節點業務接入使用NE16E/08E，而接入層節點業務接入則使用BGP協議連接PE和P路由器。

圖7 核心層節點業務接入組網方式

為了實現系統的安全有效通信，本系統實現了網絡故障管理功能和網絡動態監控功能。網絡故障管理模塊實現了網管系統、動力監測設備和網元的告警信息的實時接收、壓縮、過濾、確認等警告處理功能。該模塊的實現界面，如圖8所示。圖9展示了系統的警告信息，使用該功能可快速定位故障，并分析故障產生的原因及其影響，以減少損失。

圖8 故障管理模塊功能實現

圖9 設備警告信息展示

網絡動態監控功能實現了電力通信網絡的實時監測，有利于及早發現問題，并有力保障系統的正常可靠運行。如圖10所示為該模塊的功能展示。從圖中可以看出，本系統能展示設備24小時的運行信息，并具有遠程監控功能。

圖10 網絡動態監控功能實現

3 結束語

針對電力通信網絡建設和發展過程中存在需要管理的業務種類多樣、管理難度大以及需要管理的設備來自于不同廠商的問題，本文設計與實現了基于B/S架構的電力通信網絡綜合管理系統，以及時、合理的調配網絡資源。該系統由資源管理、流程管理、機房環境監控和綜合監視四個子系統構成，包括網元控制、網絡控制、服務控制、業務管理、網絡故障監控和性能監控等管理功能，使用J2EE架構和B/S模式實現電力通信網絡管理系統的數據通信、數據分析匯總和任務調度等功能。測試結果表明，該系統實現了電力設備資源的監控、配置和管理等基本功能，且充分保證了各個關鍵應用與用戶網絡的安全性。