面向電力配線調運檢的交互式移動運維平臺的設計

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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

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

目前，電力通信和維護作業(yè)的實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)很容易導致信息孤島[6-9]。第二，部分電力通信運維和通信服務仍處于離線操作狀態(tài)。目前離線的運維流程是管理系統(tǒng)先將工單分配給操作和運維人員，然后操作員攜帶打印的工單來同時進行檢查和記錄，最后將檢查結果輸入到系統(tǒng)中。這種離線方法降低了運維人員的工作效率，增加了管理員的驗證工作量。而對故障或隱患的描述取決于操作維護人員的個人書面表達能力。第三，運維人員缺乏直觀的可視化數(shù)據(jù)支持。通信資源、故障和維護人員巡視記錄的本地化，分別取決于管理終端、故障報告書面描述和工作日志。在需要時，通信資源、故障和維護人員無法快速定位。

針對上述問題，設計一種采用電力GIS、GPS定位和物聯(lián)網(wǎng)識別技術，面向通信調度、運行、檢移的移動運維平臺，并將該平臺應用于電力通信配線的管理運維領域。

1 平臺設計

1.1 系統(tǒng)整體設計

電力通信配線系統(tǒng)的運維人員在線路運維現(xiàn)場使用移動終端進行操作和維護，移動終端使用無線VPN通過AP接入無線網(wǎng)絡。無線網(wǎng)絡連接到VPN防火墻。根據(jù)操作和維護數(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器集群。服務器集群包括移動運維服務器、數(shù)據(jù)服務器等。管理終端通過交換機等網(wǎng)絡設備連接到服務器[9]。平臺整體設計如圖1所示。

圖1 移動運維平臺的設計

1.2 移動終端的功能

移動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、流媒體模塊和存儲器模塊。處理器模塊實現(xiàn)移動終端的軟件功能，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。移動終端的設計如圖2所示。

圖2 移動終端的設計

運維人員通過移動終端接收管理終端下發(fā)的工單，并做出相應回應。運營商根據(jù)移動終端發(fā)布的推送清單、安全通知和操作指令，現(xiàn)場進行維護操作，并實時上報通信設備、電路狀態(tài)等信息。當操作維護站點發(fā)現(xiàn)故障或需要在線處理時，可通過移動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)服務器。處理器模塊實現(xiàn)管理終端的軟件功能，包括信號處理、數(shù)據(jù)加密、網(wǎng)絡管理、人員管理、云衛(wèi)計劃管理、報表管理、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。管理終端的設計如圖4所示。

圖4 管理終端的設計

在整體調度協(xié)調中，管理員通過使用終端管理，可以規(guī)劃運行和維護、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的報告和要求。

在管理單個任務時，管理員將工單分配給運維操作員，然后，管理員可以通過人事管理模塊和運維計劃管理模塊，查詢人員的當前位置和計劃的執(zhí)行情況。

2 關鍵技術在系統(tǒng)中的應用

2.1 系統(tǒng)問題和解決方案

為了解決目前操作維護所面臨的問題，提高設備的智能化水平，移動運維系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了基本功能，而且著重研究和實現(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。運營商可以通過移動終端快速查詢故障位置。最終減少失敗的持續(xù)時間。

b.移動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律。

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

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

2.2 關鍵技術的應用

2.2.1 電力GIS

GIS(地理信息系統(tǒng))是一個數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，可以集中、存儲、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)應用中的一個例子，可以整合和顯示道路、普通建筑物、電力系統(tǒng)建設(變電站和發(fā)電廠等)、塔架、輸電線路，以及通信資源(通信設備、通訊線路等)與現(xiàn)實的地理環(huán)境。

在移動運維平臺中，服務器管理和移動終端都可以通過電力GIS功能進行可視故障跟蹤和資源調度。

2.2.2 定位技術

為了實現(xiàn)移動終端的高精度和實時定位，研究了幾種主流的定位技術。幾種主流定位技術的優(yōu)缺點如表1所示[11]。

考慮到：大部分電力通信運行維護工作在地面進行，可選擇支持戶外定位技術;電力通信運行和維護工作有一定的持續(xù)時間，因此不需要快速定位; 結合電力GIS，10 m的精度已達到使用要求; 方便和經濟。因此，所設計的平臺最終選擇了GPS定位技術。操作員填寫巡視記錄時的界面如圖5所示。

圖5 移動終端上顯示的運維路線

2.2.3 物聯(lián)網(wǎng)設備識別技術

物聯(lián)網(wǎng)識別技術可以在移動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器上的數(shù)據(jù)庫來維護資源的所有歷史信息[12]。研究了當前主流的設備識別技術，包括條碼、二維碼和射頻識別技術。考慮到實施的難度和成本，選擇條形碼和二維碼識別方法。

現(xiàn)有通信設備和電路的固定資產標簽上的條碼容量可以擴展或替換為二維碼。在操作維護現(xiàn)場，操作員通過移動終端組裝的攝像頭掃描條碼或二維碼，進入資源信息庫。運營商根據(jù)現(xiàn)場實際情況更新資源的相應屬性。管理終端將信息更新到數(shù)據(jù)服務器以避免出現(xiàn)信息孤島。

3 結束語

該設計可以解決目前電力通信配線運維中遇到的一系列問題。為保證電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡運行的穩(wěn)定性，提出的設計采用了成熟的技術。擴展功能和數(shù)據(jù)接口保留在終端的軟硬件模塊中，以提高設備的功能適應性。

另外，移動終端和管理終端的設計基于獨立設備，因此它包含硬件模塊和軟件。在實際的應用中，需要依據(jù)實際需求來確定具體的實施形式，如移動終端采用安裝在Android或IOS等系統(tǒng)終端上的應用程序，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。