一種通信反事故演習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張 略，邱麗霓

（國網(wǎng)福建信通公司，福建 福州 350001）

隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)，大容量骨干OTN傳輸?shù)韧ㄐ畔到y(tǒng)的運(yùn)行，電力通信網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)多樣化、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模巨型化，以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)所承載業(yè)務(wù)質(zhì)量要求不斷提高的同時(shí)，在電力系統(tǒng)中的作用也日益重要。為了檢驗(yàn)通信應(yīng)急處置措施、應(yīng)急匯報(bào)流程及應(yīng)急預(yù)案的科學(xué)性和有效性；檢驗(yàn)通信運(yùn)維人員應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)急處置能力和效果，提高運(yùn)維人員通信應(yīng)急保障能力和工作水平，各通信運(yùn)維單位均建立了通信常態(tài)應(yīng)急演練機(jī)制，由于通信系統(tǒng)是生產(chǎn)系統(tǒng)，傳統(tǒng)的通信傳輸網(wǎng)絡(luò)反事故演習(xí)活動(dòng)主要采用“模擬操作”的形式［1］。具體地說，演習(xí)導(dǎo)演組根據(jù)預(yù)設(shè)的反事故演習(xí)腳本發(fā)布模擬故障，參演通信調(diào)度給參演通信運(yùn)維人員下達(dá)演習(xí)模擬指令，參演通信運(yùn)維人員根據(jù)演習(xí)模擬調(diào)度指令現(xiàn)場模擬操作通信設(shè)備，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、運(yùn)行資料、應(yīng)急預(yù)案匯報(bào)模擬操作后本端的故障現(xiàn)象。“模擬操作”式演習(xí)的本質(zhì)是，采用人腦、運(yùn)行資料或應(yīng)急預(yù)案中虛擬的通信網(wǎng)代替實(shí)際的通信網(wǎng)作為演習(xí)網(wǎng)絡(luò)，這種傳統(tǒng)的反事故演習(xí)一方面相對(duì)于實(shí)際通信網(wǎng)上的突發(fā)事件、故障處理過程不夠形象，演習(xí)中的故障定位、故障處理、故障現(xiàn)象都受制于演習(xí)人員的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，從而導(dǎo)致演習(xí)往往流于形式，效果并不理想；另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的反事故演習(xí)活動(dòng)需要實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境調(diào)配，人為制造的現(xiàn)實(shí)故障以及其他人力、物力的全力配合。然而，現(xiàn)有電力通信網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)工作面臨著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)要求高、故障排查難等問題，繼續(xù)組織傳統(tǒng)的反事故演習(xí)活動(dòng)將耗費(fèi)巨大的人力、物力以及財(cái)力，甚至存在過于復(fù)雜，難以開展的風(fēng)險(xiǎn)［2］。

面對(duì)目前復(fù)雜多變的通信網(wǎng)環(huán)境，如何節(jié)省實(shí)際的反事故演習(xí)活動(dòng)耗費(fèi)的巨大人力、物力資源，而又達(dá)到貼近實(shí)際的反事故演習(xí)效果，使通信人員掌握和提高應(yīng)急、搶修狀態(tài)下的故障判斷和處理能力，對(duì)于保障通信網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著不容忽視的作用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)研究通信網(wǎng)反事故演習(xí)系統(tǒng)，可以迅速提高通信人員故障判斷和處理的速度和準(zhǔn)確性，積累故障處理經(jīng)驗(yàn)，全面提升業(yè)務(wù)技術(shù)知識(shí)和運(yùn)行維護(hù)管理水平，保證通信網(wǎng)各類業(yè)務(wù)的信息暢通，為安全生產(chǎn)提供可靠的通信保證。目前迫切需要設(shè)計(jì)一套規(guī)范的反事故演習(xí)管理流程，并實(shí)現(xiàn)一種基于通信網(wǎng)仿真平臺(tái)及通信網(wǎng)絡(luò)告警關(guān)聯(lián)分析，以圖形界面為主，操作直觀的反事故演習(xí)系統(tǒng)。

1 解決方案

通信反事故演習(xí)系統(tǒng)軟件部分由電力通信系統(tǒng)仿真平臺(tái)、仿真平臺(tái)管理、反事故演習(xí)應(yīng)用、輔助支撐、模擬數(shù)據(jù)接口和呈現(xiàn)模塊這幾個(gè)部分構(gòu)成，如圖1所示。以下對(duì)其主要功能模塊進(jìn)行簡介。

圖1 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

1.1 電力通信系統(tǒng)仿真平臺(tái)及仿真數(shù)據(jù)接口模塊

在電力通信系統(tǒng)仿真平臺(tái)中內(nèi)嵌有一整套離線的資源數(shù)據(jù)，該套數(shù)據(jù)與通信資源管理系統(tǒng)中的資源數(shù)據(jù)一致，完整仿真整個(gè)電力通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒕W(wǎng)元、設(shè)備面板、機(jī)盤、端口等通信資源。仿真平臺(tái)管理、反事故演習(xí)應(yīng)用、輔助支撐等應(yīng)用均采用本套數(shù)據(jù)。但演習(xí)過程中產(chǎn)生的告警信息、故障信息不會(huì)影響通信資源管理系統(tǒng)或其他通信生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

為保證模擬環(huán)境下的數(shù)據(jù)與電力系統(tǒng)現(xiàn)有在運(yùn)行的通信資源管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的同步，本系統(tǒng)配置了一個(gè)仿真數(shù)據(jù)接口模塊，該模塊采用定時(shí)同步的方式對(duì)電力通信系統(tǒng)仿真平臺(tái)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)。

1.2 仿真平臺(tái)管理模塊

模擬通信反事故演習(xí)既可以在通信資源管理系統(tǒng)的仿真通信網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行，也可以在仿真網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上進(jìn)行修改后的網(wǎng)絡(luò)甚至新建一個(gè)模擬通信網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行。通過仿真平臺(tái)管理模塊可以對(duì)演習(xí)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置來更改或增刪演習(xí)的通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元、光纜、邏輯系統(tǒng)等資源。該模塊包括通信設(shè)備建模、通信網(wǎng)絡(luò)建模及故障、告警模擬三個(gè)模塊。在通信模擬管理平臺(tái)中，通過通信設(shè)備建模模塊能夠配置現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)中各種類型的設(shè)備，包括機(jī)框、機(jī)槽、機(jī)盤、端口以及業(yè)務(wù)等資源信息。從而實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)中新增、修改網(wǎng)元，維護(hù)并呈現(xiàn)各種通信設(shè)備的設(shè)備面板圖和相關(guān)的資源信息功能。

電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)主要邏輯系統(tǒng)有二纖雙向通道保護(hù)環(huán)、1＋1線性復(fù)用段保護(hù)、SNCP子網(wǎng)保護(hù)等，通一條業(yè)務(wù)路由也可能包括多個(gè)邏輯系統(tǒng)的組合，如環(huán)帶鏈等，在不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)環(huán)境中，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象和處理方法也不相同。例如當(dāng)環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)故障后，將會(huì)中斷路由經(jīng)過該節(jié)點(diǎn)的無保護(hù)業(yè)務(wù)。無保護(hù)鏈網(wǎng)絡(luò)一個(gè)網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)故障后，對(duì)所有經(jīng)過故障點(diǎn)的業(yè)務(wù)都有影響。環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)在發(fā)生N－1或N－2故障時(shí)，影響的業(yè)務(wù)范圍也不一致。在故障處理過程中，隨著故障現(xiàn)象的消失，相應(yīng)業(yè)務(wù)也應(yīng)恢復(fù)。針對(duì)這些情況，通信網(wǎng)絡(luò)建模模塊能夠在演習(xí)系統(tǒng)中配置實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組織示意圖見圖2。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D

通信故障處理是通信網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作中的重點(diǎn)，通信運(yùn)維人員對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)故障的定位、處理的技能、經(jīng)驗(yàn)直接關(guān)系到通信網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的效率。通過對(duì)告警信號(hào)流的分析及故障處理的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，為了達(dá)到清晰明了的模擬效果，故障、告警模擬模塊可以根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)反事故演習(xí)系統(tǒng)設(shè)置的典型故障（線路故障和設(shè)備故障：光纜、設(shè)備中斷、業(yè)務(wù)板卡故障等）模擬產(chǎn)生相應(yīng)的常見指標(biāo)性告警。因在現(xiàn)實(shí)的工作環(huán)境中會(huì)出現(xiàn)對(duì)設(shè)備檢修工作造成通信系統(tǒng)正常告警，故還可模擬檢修（光纜檢修和設(shè)備檢修）造成的相應(yīng)設(shè)備告警。該系統(tǒng)中所模擬的故障和告警對(duì)運(yùn)營支撐系統(tǒng)中的故障和告警是相互獨(dú)立的，不會(huì)對(duì)運(yùn)營支撐系統(tǒng)造成影響，運(yùn)營支撐系統(tǒng)中的實(shí)際設(shè)備告警也不會(huì)顯示在反事故演習(xí)系統(tǒng)中。

1.3 反事故演習(xí)應(yīng)用模塊

反事故演習(xí)應(yīng)用模塊提供演習(xí)配置管理、演習(xí)執(zhí)行模擬、導(dǎo)演實(shí)時(shí)監(jiān)視、演習(xí)評(píng)價(jià)總結(jié)、演習(xí)數(shù)據(jù)管理等功能模塊。

演習(xí)配置管理模塊是演習(xí)預(yù)案的規(guī)劃設(shè)計(jì)模塊，此模塊實(shí)現(xiàn)演習(xí)導(dǎo)演對(duì)于演習(xí)網(wǎng)絡(luò)的故障配置功能，完成網(wǎng)絡(luò)故障配置后系統(tǒng)通過故障、告警模擬模塊自動(dòng)模擬產(chǎn)生相應(yīng)故障告警，導(dǎo)演界面和演員界面都可以查詢告警信息。

演習(xí)執(zhí)行模擬模塊實(shí)現(xiàn)演習(xí)過程中演習(xí)人員模擬進(jìn)行故障診斷處理的功能，提供對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的模擬故障進(jìn)行查看、分析、定位以及故障處理、編制故障處理報(bào)告等功能。在故障處理過程中，演習(xí)人員可以在仿真系統(tǒng)中通過進(jìn)行拔纖、光源、光功率計(jì)測試、OTDR測試、更換板卡、光纜搶修、業(yè)務(wù)迂回等操作恢復(fù)通信系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)。通過該模塊提供的操作直觀、形象，符合實(shí)際故障處理操作流程的使用界面，有助于提高演習(xí)人員故障處理、儀表操作的熟練程度和正確性。儀表操作界面示意見圖3。

導(dǎo)演實(shí)時(shí)監(jiān)視模塊提供演習(xí)導(dǎo)演、觀摩嘉賓對(duì)參演人員的當(dāng)前故障處理情況進(jìn)行實(shí)時(shí)查看，導(dǎo)演實(shí)時(shí)監(jiān)視界面與演員演習(xí)界面類似但又有差別，例如導(dǎo)演在設(shè)置網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)后在導(dǎo)演界面還會(huì)在故障點(diǎn)顯示故障圖標(biāo)“×”，而演員界面則不顯示該故障圖標(biāo)等。導(dǎo)演還可通過查閱演員操作日志了解演員各項(xiàng)操作的耗時(shí)及順序。

圖3 模擬OTDR測試界面圖

演習(xí)評(píng)價(jià)總結(jié)提供演習(xí)結(jié)束后進(jìn)行評(píng)價(jià)總結(jié)的功能，系統(tǒng)對(duì)操作過程中誤斷運(yùn)行纖芯、OTDR測試前未斷開對(duì)側(cè)運(yùn)行設(shè)備纖芯、儀表使用時(shí)的量程、波長選擇不當(dāng)?shù)日`操作進(jìn)行記錄并自動(dòng)扣分，扣分結(jié)果與導(dǎo)演、觀摩嘉賓的人工評(píng)分按一定比例生成參演人員的演習(xí)成績。

演習(xí)數(shù)據(jù)管理模塊對(duì)演習(xí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，數(shù)據(jù)維護(hù)包括評(píng)分規(guī)則維護(hù)和局站間距維護(hù)兩個(gè)子模塊。評(píng)分規(guī)則維護(hù)提供對(duì)參演人員的故障分析處理所進(jìn)行的操作進(jìn)行管理并對(duì)錯(cuò)誤操作進(jìn)行扣分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的功能。局站間距維護(hù)提供模擬演習(xí)人員抵達(dá)現(xiàn)場所需的局站間的距離和耗時(shí)信息的管理功能。

1.4 輔助支撐模塊

輔助支撐模塊提供系統(tǒng)用戶的安全管理、角色管理、日志管理等功能，對(duì)系統(tǒng)用戶的角色、權(quán)限進(jìn)行管理，并以日志形式保存用戶的登錄信息、操作信息等。

2 結(jié)束語

經(jīng)過試運(yùn)行，該通信反事故演習(xí)系統(tǒng)在節(jié)省反事故演習(xí)所耗費(fèi)的人力、物力資源的的條件下，提供了更貼近實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，符合實(shí)際的演習(xí)流程方案。系統(tǒng)界面以圖形為主形象地展現(xiàn)了對(duì)事故進(jìn)行模擬、處理和評(píng)估的過程，為通信網(wǎng)運(yùn)維人員提供有效的故障判斷處理工具、為通信網(wǎng)培訓(xùn)工作提供方便的學(xué)習(xí)評(píng)估方式，使通信運(yùn)維人員掌握和提高應(yīng)對(duì)突發(fā)事件及故障處理時(shí)的故障分析、定位、處理能力，積累故障處理經(jīng)驗(yàn)，提高故障處理速度，為減少或避免異常和故障發(fā)生后造成重大損失提供了最為有效的防范措施。達(dá)到了全面提升業(yè)務(wù)技術(shù)知識(shí)和運(yùn)行維護(hù)管理水平，有效提高網(wǎng)絡(luò)／業(yè)務(wù)規(guī)劃和優(yōu)化水平，為電網(wǎng)安全生產(chǎn)提供可靠的通信保證的目標(biāo)。

［1］ 王愛民.基于多Agent協(xié)作技術(shù)的通信反事故演習(xí)系統(tǒng)［D］.南京：東南大學(xué)，2010.

［2］ 宮平平.通信網(wǎng)反事故演習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ［D］.北京：北京郵電大學(xué)，2010.