程路明

（湖州電力局,浙江 湖州 313000）

談GIS系統(tǒng)在電力通信中的應(yīng)用＊

程路明

（湖州電力局,浙江 湖州 313000）

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

GIS;通信網(wǎng)絡(luò);資源管理

1 GIS系統(tǒng)簡介

1.1 GIS系統(tǒng)的概念

GIS（Geographic Information System）,中文簡稱“地理信息系統(tǒng)”,是融合計算機科學(xué)、地理學(xué)、測量學(xué)和信息學(xué)于一體,存儲和處理空間資源信息的高新技術(shù).它利用地理學(xué)、測量學(xué)和計算機科學(xué)把地理位置和相關(guān)業(yè)務(wù)屬性信息緊密結(jié)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(dá)效果,進(jìn)行各種輔助決策.GIS信息技術(shù)自上個世紀(jì)60年代以來己經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力、水利、地質(zhì)勘探、市政規(guī)劃、農(nóng)業(yè)、通信和國防航空等領(lǐng)域.

1.2 GIS系統(tǒng)的組成

GIS系統(tǒng)以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),在計算機硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)的支持下,對地理空間數(shù)據(jù)及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、輸入、存儲、編輯、查詢、分析、顯示輸出和更新的應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng).系統(tǒng)由以下三個部分組成：

（1）硬件：GIS系統(tǒng)的硬件構(gòu)成包括：數(shù)據(jù)服務(wù)器、磁盤存儲陣列、數(shù)字化儀和掃描儀.其中數(shù)據(jù)服務(wù)器和存儲磁盤用來處理和存儲數(shù)據(jù)和程序,數(shù)字化儀和掃描儀用來搜集數(shù)據(jù),顯示器和繪圖儀用來顯示與輸出數(shù)據(jù).

（2）軟件：GIS系統(tǒng)軟件部分包括數(shù)據(jù)輸入和格式轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)編輯模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)操作模塊以及數(shù)據(jù)顯示和輸出模塊五個部分.數(shù)據(jù)輸入和轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)的輸入,實現(xiàn)不同的GIS數(shù)據(jù)格式之間的轉(zhuǎn)換.和資源數(shù)據(jù)的輸入和格式轉(zhuǎn)換;數(shù)據(jù)編輯模塊負(fù)責(zé)建立空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系,實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和資源數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián),完成數(shù)據(jù)的增加、刪除和修改;數(shù)據(jù)管理模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的建立、訪問和維護(hù);數(shù)據(jù)操作模塊負(fù)責(zé)空間數(shù)據(jù)的放大、縮小和漫游操作功能,以及對數(shù)據(jù)的雙向查詢、緩沖區(qū)分析、疊加分析和網(wǎng)絡(luò)分析操作;數(shù)據(jù)顯示和輸出模塊負(fù)責(zé)顯示和輸出空間地理圖形、專題圖、文檔與表格.

（3）數(shù)據(jù)：GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)按類型分為空間數(shù)據(jù)和資源數(shù)據(jù).空間數(shù)據(jù)包括幾何圖形和圖像數(shù)據(jù);文檔數(shù)據(jù)包括文檔和表格數(shù)據(jù).GIS數(shù)據(jù)按內(nèi)容可分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),如地質(zhì)、地貌、地形數(shù)據(jù);專題數(shù)據(jù),如規(guī)劃、站點和設(shè)備數(shù)據(jù);宏觀數(shù)據(jù),如綜合統(tǒng)計指標(biāo)數(shù)據(jù).GIS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示.

1.3 GIS基本原理

1.3.1 數(shù)據(jù)采集

建設(shè)GIS系統(tǒng)首先要建立地理數(shù)據(jù)庫,確定數(shù)據(jù)源并獲取數(shù)據(jù).在完成收集各種數(shù)據(jù)資料之后,需要對數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分類和標(biāo)準(zhǔn)化處理,即將數(shù)據(jù)按客觀的特征進(jìn)行歸納、分層和分級,并確定數(shù)據(jù)的統(tǒng)一格式編碼,以便系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和維護(hù),從而保證數(shù)據(jù)的正確性和可操作性.

1.3.2 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

GIS系統(tǒng)地理數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指空間數(shù)據(jù)在地理信息系統(tǒng)內(nèi)的組織和編碼形式,具體分為空間數(shù)據(jù)表示、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三個部分.

（1）空間數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)加以數(shù)字化描述之后,才能讓計算機進(jìn)行了識別.空間數(shù)據(jù)有兩種基本形式：柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù).

（2）柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).柵格數(shù)據(jù)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(jìn)制數(shù)、一個字節(jié)或三個字節(jié)來表示.柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)強調(diào)圖像表達(dá),其結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)簡單、直觀,便于進(jìn)行識別,適合用作GIS系統(tǒng)背景顯示.

（3）矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即坐標(biāo)集合,通過坐標(biāo)集可以精確定義圖形的位置、形狀和大小.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)強調(diào)幾何圖形.這種結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)相對柵格結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)精度高,占用空間小,是高效的圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).它可以清楚地表示點、線、面各空間實體之間的關(guān)系,便于在GIS系統(tǒng)中進(jìn)行空間查詢與分析.

1.3.3 數(shù)據(jù)編輯與管理

地理數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集并按既定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)輸入到GIS系統(tǒng)中后,需要對其進(jìn)行編輯與管理.其中編輯的主要任務(wù)為建立空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系,即幾何圖形元素之間的鏈接關(guān)系.空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系可有效加強GIS系統(tǒng)的查找和分析功能.數(shù)據(jù)管理功能實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián).空間數(shù)據(jù)和資源數(shù)據(jù)在GIS系統(tǒng)中以不同的形式分別存儲,因此需要通過建立可以統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)公共標(biāo)識符來完成GIS系統(tǒng)對這些數(shù)據(jù)的綜合處理,從而進(jìn)一步完成數(shù)據(jù)的增加、刪除和修改操作.

2 GIS系統(tǒng)在電力通信資源管理中具體運用

電力通信資源管理系統(tǒng)是電力信息化戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié),是電力通信現(xiàn)代化管理的重要組成部分.該系統(tǒng)旨在為電力通信專業(yè)建立一套功能完備的運行支持系統(tǒng),以適應(yīng)電力企業(yè)對通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和管理的需要.

系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是：根據(jù)電力通信工作的特點,從設(shè)備、線路資料的電子化管理入手,結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù),建立統(tǒng)一的圖形化、智能化的電力企業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng),對通信的物理和邏輯資源進(jìn)行高效管理.同時,和現(xiàn)有其他電力信息系統(tǒng)（如ERP系統(tǒng)、調(diào)度MIS、輸配電系統(tǒng)）充分融合,使其成為綜合信息管理與服務(wù)平臺的組成部分.系統(tǒng)在功能實現(xiàn)上要求具備實用性、先進(jìn)性、開放性和安全可靠性.

2.1 GIS系統(tǒng)管理對象

GIS系統(tǒng)的管理對象包括通信的邏輯資源、機房設(shè)備、線纜資源、物理資源幾個部分.層次結(jié)構(gòu)如圖2所示.

結(jié)合電力企業(yè)調(diào)度管理和信息化建設(shè)的特點,現(xiàn)階段GIS系統(tǒng)的管理對象主要以通信傳輸網(wǎng)絡(luò)、通信機房設(shè)備、通信光路及電路資源為主,管理方式以資源的數(shù)字化描述及基礎(chǔ)應(yīng)用為主,在此基礎(chǔ)上提供綜合應(yīng)用.系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖3所示.2.1.1 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理包括：系統(tǒng)登錄、權(quán)限管理、日志管理、數(shù)據(jù)源管理、系統(tǒng)參數(shù)管理、消息管理、報表管理等幾個不同的功能模塊.此外,系統(tǒng)所決定的通用輔助功能還包括：風(fēng)格設(shè)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(shù)據(jù)維護(hù)

數(shù)據(jù)維護(hù)模塊提供對地圖、站點、設(shè)備、線纜等資源數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)操作的功能.包括地圖信息的修改,站點和站內(nèi)設(shè)備的新增、修改、刪除,以及對線路架設(shè)和變更的管理.數(shù)據(jù)維護(hù)可以使用單個設(shè)備維護(hù)和批量設(shè)備維護(hù)兩種不同方式.其中批量維護(hù)方式幫助用戶快速地維護(hù)相關(guān)數(shù)據(jù),縮短時間,提高效率.

2.2 資源管理

資源管理是GIS系統(tǒng)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(shè)備管理、光纜資源管理、光路電路管理、查詢統(tǒng)計和業(yè)務(wù)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(chuàng)建、修改、刪除、查詢操作,以及站點屬性數(shù)據(jù)的維護(hù)和站內(nèi)通信設(shè)備數(shù)據(jù)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(shù)據(jù).

2.2.2 機房設(shè)備管理

機房設(shè)備管理主要包括通信機房設(shè)備屬性、設(shè)備位置、設(shè)備結(jié)構(gòu)及設(shè)備之間連接信息的管理.其管理對象包括：傳輸網(wǎng)設(shè)備（光端機、PCM）、交換設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)交換機）、接入設(shè)備、配線設(shè)備（ODF、DDF、VDF）、通信監(jiān)控設(shè)備和電源設(shè)備.機房設(shè)備結(jié)構(gòu)的描述采用“機柜-設(shè)備-板卡-端子”模式.機房設(shè)備連接信息的描述主要指不同設(shè)備端子、光纜纖芯以及電纜之間的物理連接和邏輯關(guān)聯(lián).此外,根據(jù)設(shè)備與電纜之間的關(guān)系,系統(tǒng)還可以生成設(shè)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(yù)留、光纜盤留和相關(guān)的附屬設(shè)備資源的管理.光纜資源的維護(hù)包括基礎(chǔ)圖形資料維護(hù)、屬性資料維護(hù)和光纜連接資料維護(hù).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(jìn)行光纜線路的設(shè)計和規(guī)劃時,系統(tǒng)可以詳細(xì)查看光纜和光接頭盒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息和傳輸設(shè)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(nèi)部的熔纖情況.同時,系統(tǒng)還提供了光纜網(wǎng)絡(luò)路由圖管理功能,幫助工作人員查看通信光纜地理和拓?fù)浞植?

2.2.4 光路管理

光路通道是指用于傳輸電力通信業(yè)務(wù),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(shè)備連接.光路管理包括光路調(diào)整和配置、光路路由查詢、傳輸系統(tǒng)拓?fù)鋱D管理.

光路規(guī)劃和調(diào)整是光路管理的一個重要功能,可以根據(jù)光傳輸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)規(guī)劃對光路的路由進(jìn)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(yīng)光纜路由信息.配置光路的操作完成后,系統(tǒng)可創(chuàng)建傳輸系統(tǒng)圖.

2.2.5 電路管理

電路是指為了完成某一傳輸?shù)燃壍耐ㄐ艠I(yè)務(wù)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(wǎng)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(tǒng)圖上高亮顯示電路路徑,同時顯示所經(jīng)過的光纜纖芯、傳輸網(wǎng)元、設(shè)備板卡、端子、邏輯時隙的詳細(xì)信息.

2.2.6 查詢統(tǒng)計和業(yè)務(wù)分析

查詢統(tǒng)計和業(yè)務(wù)分析模塊包括全網(wǎng)資源統(tǒng)計、線路資源統(tǒng)計、站點資源統(tǒng)計、設(shè)備資源統(tǒng)計、板卡資源統(tǒng)計和點圖查詢、設(shè)備定位查詢、關(guān)聯(lián)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(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)從站點的地理分布到板卡的規(guī)格屬性等各個等級資源信息進(jìn)行查詢和統(tǒng)計.同時,也可以對通信網(wǎng)絡(luò)的物理光纜資源和邏輯光路和電路資源使用情況做出統(tǒng)計,為通信機房建設(shè)、通信設(shè)備升級以及光纜線路規(guī)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(tǒng)根據(jù)通信網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系,進(jìn)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(jìn)行定位、分析,對缺陷故障及其處理信息進(jìn)行保存,為電力通信檢修部門準(zhǔn)確掌握設(shè)備動態(tài)信息,及時制定故障處理應(yīng)急預(yù)案提供有效幫助.

3 結(jié)束語

電力通信GIS系統(tǒng)完整地構(gòu)建了通信網(wǎng)絡(luò)資源的圖紙庫和屬性庫,為通信資源的調(diào)度及業(yè)務(wù)部門的使用提供了全面支撐,為規(guī)劃和決策部門提供可靠的數(shù)據(jù)參考.通過使用GIS系統(tǒng),可以實現(xiàn)對通信傳輸網(wǎng)絡(luò)、交換網(wǎng)絡(luò)、接入網(wǎng)絡(luò)、光纜線路支撐網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等平臺的統(tǒng)一化、智能化管理,并進(jìn)一步幫助我們進(jìn)行通信資源的重組優(yōu)化.可以說,電力通信GIS系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用,為電力通信資源管理工作提供了一種創(chuàng)新和高效的管理手段.

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

[2]李功新.基于GIS的電網(wǎng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社,2008.

[3]伏玉琛周洞汝.地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)及其在配電管理中的應(yīng)用[M].武漢：武漢水利電力大學(xué)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.