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(國網(wǎng)安徽省電力有限公司信息通信分公司，安徽 合肥 230022)

0 引言

電力通信配線的運(yùn)行和維護(hù)，是在一系列綜合管理的基礎(chǔ)上確保電力信息系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[1]。電力通信配線運(yùn)維主要的內(nèi)容包括[2-3]通信運(yùn)維調(diào)度(系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控、故障管理、通信資源管理等)和通信運(yùn)行操作(電力通信數(shù)據(jù)分析、技術(shù)管理、安全管理等)、通信檢修維護(hù)(日常信息收集、定期檢查、故障排除等)。

目前，電力通信和維護(hù)作業(yè)的實(shí)施和管理存在一系列問題[4-5]。第一，缺乏統(tǒng)一的管理平臺。不同省市采用的管理模式、軟件、硬件系統(tǒng)和媒體形式不盡相同。多模式共存不利于國家電網(wǎng)公司的所有通信系統(tǒng)的集中管理，并且離散數(shù)據(jù)很容易導(dǎo)致信息孤島[6-9]。第二，部分電力通信運(yùn)維和通信服務(wù)仍處于離線操作狀態(tài)。目前離線的運(yùn)維流程是管理系統(tǒng)先將工單分配給操作和運(yùn)維人員，然后操作員攜帶打印的工單來同時(shí)進(jìn)行檢查和記錄，最后將檢查結(jié)果輸入到系統(tǒng)中。這種離線方法降低了運(yùn)維人員的工作效率，增加了管理員的驗(yàn)證工作量。而對故障或隱患的描述取決于操作維護(hù)人員的個(gè)人書面表達(dá)能力。第三，運(yùn)維人員缺乏直觀的可視化數(shù)據(jù)支持。通信資源、故障和維護(hù)人員巡視記錄的本地化，分別取決于管理終端、故障報(bào)告書面描述和工作日志。在需要時(shí)，通信資源、故障和維護(hù)人員無法快速定位。

針對上述問題，設(shè)計(jì)一種采用電力GIS、GPS定位和物聯(lián)網(wǎng)識別技術(shù)，面向通信調(diào)度、運(yùn)行、檢移的移動(dòng)運(yùn)維平臺，并將該平臺應(yīng)用于電力通信配線的管理運(yùn)維領(lǐng)域。

1 平臺設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

電力通信配線系統(tǒng)的運(yùn)維人員在線路運(yùn)維現(xiàn)場使用移動(dòng)終端進(jìn)行操作和維護(hù)，移動(dòng)終端使用無線VPN通過AP接入無線網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)絡(luò)連接到VPN防火墻。根據(jù)操作和維護(hù)數(shù)據(jù)所屬的安全區(qū)域，數(shù)據(jù)通過特定安全區(qū)域的防火墻之后連接到服務(wù)器集群。服務(wù)器集群包括移動(dòng)運(yùn)維服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器等。管理終端通過交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接到服務(wù)器[9]。平臺整體設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 移動(dòng)運(yùn)維平臺的設(shè)計(jì)

1.2 移動(dòng)終端的功能

移動(dòng)終端包含以下硬件模塊：GPS定位模塊、無線通信模塊、按鍵模塊、處理器模塊、電源模塊、流媒體模塊和存儲(chǔ)器模塊。處理器模塊實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端的軟件功能，包括終端管理、信號處理、數(shù)據(jù)加密、日志管理、安全管理、流媒體和信息推送。移動(dòng)終端的設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 移動(dòng)終端的設(shè)計(jì)

運(yùn)維人員通過移動(dòng)終端接收管理終端下發(fā)的工單，并做出相應(yīng)回應(yīng)。運(yùn)營商根據(jù)移動(dòng)終端發(fā)布的推送清單、安全通知和操作指令，現(xiàn)場進(jìn)行維護(hù)操作，并實(shí)時(shí)上報(bào)通信設(shè)備、電路狀態(tài)等信息。當(dāng)操作維護(hù)站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)故障或需要在線處理時(shí)，可通過移動(dòng)終端的在線通話和在線視頻模塊與其他操作人員或管理人員進(jìn)行通信。工單執(zhí)行的UML用例如圖3所示。

圖3 工單執(zhí)行的UML用例

1.3 管理終端的功能

管理終端包括以下硬件模塊：附加功能接口、附加數(shù)據(jù)接口、通信模塊、處理器模塊、電源模塊、多媒體模塊和數(shù)據(jù)服務(wù)器。處理器模塊實(shí)現(xiàn)管理終端的軟件功能，包括信號處理、數(shù)據(jù)加密、網(wǎng)絡(luò)管理、人員管理、云衛(wèi)計(jì)劃管理、報(bào)表管理、故障管理、資源管理、通信管理、流媒體信息發(fā)布、GIS管理、云衛(wèi)系統(tǒng)管理、終端管理、日志管理和安全管理。管理終端的設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 管理終端的設(shè)計(jì)

在整體調(diào)度協(xié)調(diào)中，管理員通過使用終端管理，可以規(guī)劃運(yùn)行和維護(hù)、管理系統(tǒng)中的所有通信資源，并且還能夠控制故障和線路狀態(tài)，并根據(jù)不同的級別生成相應(yīng)的報(bào)告和要求。

在管理單個(gè)任務(wù)時(shí)，管理員將工單分配給運(yùn)維操作員，然后，管理員可以通過人事管理模塊和運(yùn)維計(jì)劃管理模塊，查詢?nèi)藛T的當(dāng)前位置和計(jì)劃的執(zhí)行情況。

2 關(guān)鍵技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)問題和解決方案

為了解決目前操作維護(hù)所面臨的問題，提高設(shè)備的智能化水平，移動(dòng)運(yùn)維系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了基本功能，而且著重研究和實(shí)現(xiàn)了以下功能：

a.畫面顯示。此功能有助于提高所有類型報(bào)告的可讀性。如果發(fā)生故障，可通過管理終端直觀地查看受影響的區(qū)域和線路，并盡快將操作人員派往現(xiàn)場。運(yùn)營商可以通過移動(dòng)終端快速查詢故障位置。最終減少失敗的持續(xù)時(shí)間。

b.移動(dòng)終端的高精度定位功能。 該功能有助于快速定位故障，管理通信資源，并檢查操作員的工作紀(jì)律。

c.智能通信資源識別與標(biāo)記。采用更高效、智能的設(shè)備或線路識別技術(shù)，避免人工登記造成的錯(cuò)誤。然后，可以在線記錄當(dāng)前資源的狀態(tài)，并可以實(shí)時(shí)訪問歷史信息，從而提高通信資源管理的效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述功能，系統(tǒng)采用電力GIS、GPS定位和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備識別技術(shù)。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

2.2.1 電力GIS

GIS(地理信息系統(tǒng))是一個(gè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，可以集中、存儲(chǔ)、查詢、編輯、處理和顯示地理信息[10]。電力GIS是GIS在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的一個(gè)例子，可以整合和顯示道路、普通建筑物、電力系統(tǒng)建設(shè)(變電站和發(fā)電廠等)、塔架、輸電線路，以及通信資源(通信設(shè)備、通訊線路等)與現(xiàn)實(shí)的地理環(huán)境。

在移動(dòng)運(yùn)維平臺中，服務(wù)器管理和移動(dòng)終端都可以通過電力GIS功能進(jìn)行可視故障跟蹤和資源調(diào)度。

2.2.2 定位技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端的高精度和實(shí)時(shí)定位，研究了幾種主流的定位技術(shù)。幾種主流定位技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示[11]。

考慮到：大部分電力通信運(yùn)行維護(hù)工作在地面進(jìn)行，可選擇支持戶外定位技術(shù);電力通信運(yùn)行和維護(hù)工作有一定的持續(xù)時(shí)間，因此不需要快速定位; 結(jié)合電力GIS，10 m的精度已達(dá)到使用要求; 方便和經(jīng)濟(jì)。因此，所設(shè)計(jì)的平臺最終選擇了GPS定位技術(shù)。操作員填寫巡視記錄時(shí)的界面如圖5所示。

圖5 移動(dòng)終端上顯示的運(yùn)維路線

2.2.3 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備識別技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)識別技術(shù)可以在移動(dòng)終端上快速查詢和編輯通信資源信息，并且可以通過管理服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫來維護(hù)資源的所有歷史信息[12]。研究了當(dāng)前主流的設(shè)備識別技術(shù)，包括條碼、二維碼和射頻識別技術(shù)?？紤]到實(shí)施的難度和成本，選擇條形碼和二維碼識別方法。

現(xiàn)有通信設(shè)備和電路的固定資產(chǎn)標(biāo)簽上的條碼容量可以擴(kuò)展或替換為二維碼。在操作維護(hù)現(xiàn)場，操作員通過移動(dòng)終端組裝的攝像頭掃描條碼或二維碼，進(jìn)入資源信息庫。運(yùn)營商根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況更新資源的相應(yīng)屬性。管理終端將信息更新到數(shù)據(jù)服務(wù)器以避免出現(xiàn)信息孤島。

3 結(jié)束語

該設(shè)計(jì)可以解決目前電力通信配線運(yùn)維中遇到的一系列問題。為保證電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性，提出的設(shè)計(jì)采用了成熟的技術(shù)。擴(kuò)展功能和數(shù)據(jù)接口保留在終端的軟硬件模塊中，以提高設(shè)備的功能適應(yīng)性。

另外，移動(dòng)終端和管理終端的設(shè)計(jì)基于獨(dú)立設(shè)備，因此它包含硬件模塊和軟件。在實(shí)際的應(yīng)用中，需要依據(jù)實(shí)際需求來確定具體的實(shí)施形式，如移動(dòng)終端采用安裝在Android或IOS等系統(tǒng)終端上的應(yīng)用程序，管理端采用在Windows或Linux等系統(tǒng)中安裝可執(zhí)行程序的形式。