周秀萍，張濤，雒宏禮，王倩

(1.國網寧夏電力公司電力科學院，寧夏 銀川 750002，2.億江(北京)科技發(fā)展有限公司，北京 100176)

0 引言

輸電線路在線監(jiān)測作為我國智能電網工程中的重要環(huán)節(jié)，已經被國家電網公司予以高度重視。輸電線路在線監(jiān)測的目的只是保障電力線路的安全運行?，F階段，無線專網通信技術憑借著本身高可靠性、高帶寬、維護量少、開通速度快、成本低等顯著優(yōu)勢，成為輸電線路在線監(jiān)測系統的主要網絡設備。輸電線路在線監(jiān)測目的是保障電力輸電線路的安全運行，系統通過各種傳感器技術，通信技術，信息處理技術實現輸電線路運行狀態(tài)的感知、預警、分析、評估等方面［1］。

圖1 系統結構圖

輸電線路監(jiān)測系統采用在監(jiān)測桿塔節(jié)點上安裝高清視頻攝像頭，無線專網設備采用點到點、點到多點拓撲及其組合方式將輸電線路監(jiān)測信息及數據回傳到各個變電站，變電站通過光纖網絡將信息回傳到總部的監(jiān)測系統中。在輸電線路監(jiān)測系統運行過程中，需要展示在線監(jiān)測系統中的無線專網拓撲結構及設備運行及連接情況，輸電線路無線專網管理系統是專門為輸電線監(jiān)測網絡運行環(huán)境設計和開發(fā)的網絡管理軟件，它可以實現保障設備正常運行，監(jiān)測設備運行狀態(tài)，查看設備拓撲結構，設計輸電線路無線監(jiān)測節(jié)點等功能［2］。

本文提出一種輸電線路無線專網的網絡管理的方案設計，具有資源管理、拓撲管理、GIS信息展示、性能管理、故障管理、安全管理等功能。

1 系統結構設計

本系統具備功能強大的網管系統，用戶可以通過各種基于Web，SNMP的管理方式，遠程管理、監(jiān)視系統、采集告警信息或優(yōu)化鏈路性能，對輸電線路的網絡通路進行實時監(jiān)測控制［3］。

系統網絡結構如圖1所示。

(1)在總控中心設置輸電線路無線專網網管軟件子系統(包括網管服務器、網管數據庫和網管客戶機)，完成對無線專網設備及路由拓撲設備的管理，由網管服務器以接口組件、數據庫和SNMPMIB庫等多種方式向上層網管系統提供接口。

(2)監(jiān)控中心，在國網監(jiān)控中心可設置監(jiān)控中心，對無線專網設備的運行狀態(tài)，鏈路狀態(tài)，性能指標等數據進行監(jiān)控，并通過報警管理平臺處理告警信息。

(3)網管客戶端，通過光纖或者其他方式接入總控中心的網管服務器，可根據權限展示設備狀態(tài)及性能告警等信息。

(4)變電站接入終端，以光纖方式接入并連接到總控中心網管服務器。

(5)無線專網設備，對輸電線在線狀態(tài)及視頻系統通過本設備無線方式回傳到變電站匯聚節(jié)點，網管軟件通過拓撲發(fā)現并管理無線專網設備。

系統根據拓撲結構分為中心服務器(CentralServer)、客戶端(ClientN)，采集端(ProbeN)、JMS服務器(JMS Server)、數據庫(DataBase)等部分組成，系統拓撲結構如圖2所示。

圖2 系統拓撲結構圖

如圖2所示，中心服務器(CentralServer)主要由資源(Resource)、拓撲(Topo)等模塊組成，并通過采集代理模塊(ProbeProxy)與采集端(ProbeN)通信，控制采集端對信息及數據的采集。通過數據接口(DataAccess)與數據庫(DataBase)通信，對數據庫進行操作。采集端(ProbeN)通過模塊化操作(Business－Module)，采用SNMP協議，對設備數據進行采集。中心服務器(CentralServer)通過客戶端(ClientN)的代理(ServerProxy)與客戶端進行通信，并通過展示層(Scan、Topo GUI等)對信息進行展示及操作。消息服務器(JMS Server)控制用于在兩個應用程序之間，在系統中發(fā)送消息，進行異步通信。

2 系統模塊

2.1 資源管理模塊

本模塊以無線網絡運維為基礎，進行基于無線網絡資源管理的應用研究，通過系統對網絡資源進行管理，主要資源類型有設備、鏈路、服務、應用、業(yè)務等信息。用戶可以通過綜合資源服務系統查看已發(fā)現的所有資源的基本信息和實時信息，如資源名稱、管理IP、MAC地址、型號、系統描述、端口信息、無線設備基礎信息、無線設備Radio信息、無線設備Qos信息等，并可直接導出EXCEL格式。除此以外還可以手動添加新的資源設備、對已有資源信息進行修改及刪除等操作。軟件主要功能如下:

(1)通過地理地圖信息展示輸電線路節(jié)點元素的位置關系，并可編輯其相關屬性;

(2)通過地理地圖信息展示輸電線路無線設備鏈接關系;

(3)展示無線資源名稱、管理IP、MAC地址、型號系統描述等資源基礎信息;

(4)動態(tài)展示無線資源各個端口類型、名稱、使用率、速率、流出/進速率、丟包速率等端口信息;

(5)展示無線資源基礎管理信息、Radio信息、QoS信息等無線資源專有信息;

(6)輸電線節(jié)點桿塔信息的配置與統計。

2.2 拓撲管理模塊

輸電線路無線專網管理系統拓撲管理的目的是將網管系統所管理的網元之間的邏輯關系、網元的運行狀態(tài)、網絡資源使用情況等信息以圖形方式概括呈現，并提供進一步訪問網元信息的應用鏈接。

拓撲管理的最基本功能是用戶能夠根據目前的網絡結構在拓撲圖中手工增加、刪除網元或網元之間的連接，能夠修改拓撲圖中呈現出的網元或網元間連接的屬性［4］。

網絡監(jiān)視基于網絡拓撲圖進行，在性能、告警、配置等方面動態(tài)反映網絡的變化。

本模塊以無線通信網絡、網絡運維為基礎，進行基于輸電線路無線通信拓撲管理的應用研究，以組件技術、數據庫技術作為支撐，全面掌握整個網絡的真實拓撲，直觀地反映設備的分布情況、負載狀況和設備屬性。軟件的主要功能如下:

(1)完成從配置SNMP參數到自動發(fā)現整個網絡內所有節(jié)點的管理;

(2)完成從智能分析到自動構建整個網絡的真實物理的拓撲管理;

(3)根據無線設備的特點，完成不同類型無線設備的拓撲級聯關系;

(4)獲取子網信息并對子網資源進行管理;

(5)實現網絡中IP地址信息的獲取，IP資源的分配管理;

(6)展示網元發(fā)現過程中的異常設備，及異常原因;

(7)實現拓撲級聯關系的自動拓撲發(fā)現，可定時發(fā)現新的無線網元設備，并在繪圖中展示新網元與網絡設備的拓撲關系。

拓撲管理模塊軟件流程圖如圖3所示。

圖3 拓撲管理軟件流程圖

如圖4所示，頁面開啟拓撲發(fā)現功能后，系統首先搜索規(guī)定范圍內局域網內所有的無線設備，找到所有葉子節(jié)點的無線設備并加入隊列，取出隊列中一個無線設備，判斷其是否有相關聯的父節(jié)點，如果有構建鏈路，并加入到鏈路隊列。如果沒有繼續(xù)取出下一個無線設備進行判斷，最終完成隊列中所有無線設備的判斷。系統將通過前臺展示界面展示所有無線設備的鏈路關系。

2.3 性能管理模塊

性能管理是網絡管理的一項重要功能，要求網管系統能夠定義網元性能測量任務，并以適當的方式采集、存儲、呈現性能數據。通過對各類性能數據的收集、實時監(jiān)控、存儲分析，對如何提高網絡服務質量、網絡資源的分配和規(guī)劃提供基礎數據和合理建議，達到對網元的性能進行監(jiān)控、統計、分析和優(yōu)化的目的［5］。

在接口規(guī)范中，性能管理的實現主要是針對各種性能分析參數及控制參量進行的，以產生相應的性能數據報告，性能數據相關的內容包括:當前性能數據、歷史性能數據以及性能門限數據。該子模塊主要包括檢測任務管理和性能門限管理兩大部分。用戶通過設置采集周期、起止時間、采集對象等信息定制性能任務，定期收集網元類型、網元設備和性能指標的組合，通過計算一段時間內的算術平均、幾何平均、中值、標準差等評價網絡性能指標;門限設置對某一網元設備或網元類型的監(jiān)測指標進行門限設置，當檢測結果超過預設門限后系統將產生性能越限告警。

本模塊以無線網絡運維為基礎，進行基于無線網絡性能管理的應用研究，以組件技術、數據庫技術作為支撐，全面掌握網絡無線設備性能指標實時數據和歷史數據，提供網絡管理員對網絡數據分析的依據。

性能管理軟件流程圖如圖4所示。

圖4 性能管理軟件流程圖

從圖5可以看出，系統通過采集端采集設備性能指標數據，根據用戶設定的性能數據門限進行判斷，如果超過門限，產生告警，將采集數據及告警數據保存至數據庫;如果未超過門限設置，直接將數據保存至數據庫，用戶可通過查詢方式，查看設備性能指標歷史數據及趨勢圖。

2.4 故障管理模塊

系統自檢及故障隔離:在系統啟動時，會接收到被監(jiān)控設備的注冊請求，在注冊完成后，如果發(fā)現有上次注冊過的設備這次沒有注冊，向管理人員報告。如果網管軟件不能和某支路的多個設備通信，通過分析，網管軟件應能定位引發(fā)故障的準確位置和設備。

告警收集:采用兩種告警收集模式相結合的方式:一種為傳統的輪詢檢測設備方式，一種為設備故障主動上報方式，以提高響應速度。由前端設備根據策略進行分布式輪詢和收集，大大提高了告警的實時性。野外和機房設備故障的最長響應時間不超過10 s。

告警提示和定位:支持屏幕顯示、短消息、郵件、外接聲光電大屏幕等多種報警方式。對于活躍告警可在操作界面中迅速找到該故障設備的詳細信息和物理位置，并可在GIS中進行精確定位，以便運維人員及時做出反應，縮短故障處理時間。系統同時會將告警信息詳細內容記錄到數據庫，以便用后查詢。

本模塊主要是面向IT運維服務，進行基于網絡設備告警服務的應用研究，以組件技術、數據庫技術作為支撐，全面管理網絡設備告警信息。軟件的主要功能如下:

(1)實現對系統中設備告警信息的管理;

(2)實現對產生告警的事件的管理;

(3)實現 trap信息管理;

(4)實現對告警通知的管理。

告警管理彈出設置軟件流程圖如圖5所示。

圖5 告警彈出設置軟件流程圖

圖6所示為告警彈出設置軟件流程圖。告警彈出設置共有上三個操作:添加規(guī)則、刪除規(guī)則、編輯規(guī)則。添加規(guī)則操作，首先選擇是否彈出告警窗體，選擇“是”，則進入添加告警彈出規(guī)則界面，可添加彈出規(guī)則，完成后選擇應用告警彈出規(guī)則，該操作結束。編輯規(guī)則操作，首先選擇已有規(guī)則，進行編輯規(guī)則操作后，應用告警彈出規(guī)則，該操作結束。刪除規(guī)則操作，首先選擇已有規(guī)則，操作刪除該規(guī)則，該操作結束。

2.5 安全管理模塊

安全管理是系統正常運行的基本保障，其主要維護各級用戶對設備的監(jiān)視和管控能力。在本系統中，安全管理子系統具備如下特點:

(1)多級管理域

支持按照行政管理級別組織的多層管理域來管理用戶和用戶組。實現按照行政管理層次組織的多級管理域增加、修改、查詢和刪除操作。

(2)統一管理用戶資料

不同應用系統不再重復維護相同的用戶資料，保證用戶資料的唯一性和統一性，也是進行統一管控的基本要求。

(3)基于角色的管理

基于角色的權限管理模型，權限按角色分配，方便授權管理。

實現用戶組信息的增加、修改、查詢和刪除操作，并對用戶組具有的權限，隸屬的管理域進行管理。一個用戶組可以隸屬于多個管理域以實現靈活的用戶組管理。

實現用戶信息的增加、修改、查詢和刪除操作，并對用戶已有角色、隸屬用戶組、隸屬管理域等信息進行管理。實現用戶角色信息的增加、修改、查詢和刪除操作，并對用戶已有角色進行管理。

(4)統一認證和并發(fā)認證

在使用統一認證鑒權功能的集成系統中，用戶統一進行認證。

支持多用戶同時連線認證，不限制使用認證服務的應用系統及數目。

(5)具有高安全性和良好的兼容性

使用TCP/IP協議通信，跨平臺，跨語言實現通信。

系統采用多種數據加密手段，保證傳輸過程中的安全。

3 系統運行情況

系統具體運行情況，拓撲管理視圖通過用戶的可視化操作，可完成網元發(fā)現、網元數據管理、分組管理、網絡拓撲發(fā)現等功能，全面實現輸電線路無線專網設備的靈活網絡拓撲深層管理。資源管理視圖通過SNMP技術采集無線專網資源信息，并通過本系統對該資源信息的詳細描述及基本狀態(tài)的實時監(jiān)控;同時，軟件GIS地理信息的展示，實現了輸電線路地理信息元素的管理及靈活展示，使用戶更加直接確切的了解輸電線路無線專網設備狀態(tài)。性能管理視圖通過多元的用戶設置機制，實現用戶對無線專網設備性能指標采集的周期設置及門限設置，最終通過動態(tài)折線圖等方式實現性能指標的實時狀態(tài)顯示及歷史性能監(jiān)控統計。故障管理視圖通過用戶對告警模塊的彈出、通知等設置，實現了告警信息的靈活展示及精確定位。

本系統在實際應用過程中可以對輸電線監(jiān)測系統中所有的無線專網設備進行實時監(jiān)控，更清晰、準確的實現輸電線路在線監(jiān)測，更好的支持輸電線路運行狀態(tài)的感知、預警、分析、評估等工作。

4 結束語

本網絡管理軟件是針對輸電線路的無線專網系統的實際網絡應用需求及管理需求，專門設計與開發(fā)的一套集無線專網資源管理、拓撲展示、性能管理、故障管理、安全管理等功能于一身的綜合性網管平臺。隨著輸電線路無線專網規(guī)模不斷擴大，對無線專網的有效管理也越來越重要。本系統將會在使用中不斷完善自身功能，為輸電線路監(jiān)測人員提供更加豐富、可靠、準確的參考與支持［6］。

［1］ 張文亮，劉壯志，王明俊，等.智能電網的研究進展及發(fā)展趨勢［J］.電網技術，2009，53(13):1 －11.

［2］ 李龍.基于無線快速組網的網絡管理系統研究［J］.數字技術與應用，2013，31(3):125+127.

［3］ 戴鴻林，陶尊群.無線寬帶系統在通信網建設中的應用［J］.農村電氣化，2013，35(5):37 －38.

［4］ 王帥.基于集中型WLAN無線網絡拓撲管理系統的設計與實現［D］.西安:西安電子科技大學工程碩士論文，2011.1.

［5］ 王倩.無線通信網絡設備性能監(jiān)控系統的研究與開發(fā)［D］.西安:西安電子科技大學工程碩士論文，2012.

［6］ 喻曦，酈蘇丹，陳琳，等.一種無線網絡管理系統方案設計［J］.計算機光盤軟件與應用，2012，16(23):21－23.