智能通信管理模塊在低壓終端配電強(qiáng)弱電一體化中的應(yīng)用

卞嘉銘

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

低壓終端配電強(qiáng)弱電一體化是指將傳統(tǒng)的低壓弱電配電系統(tǒng)與智能通信管理模塊相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)能源管理、信息傳輸和設(shè)備控制的集成化[1]。隨著信息技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，智能通信管理模塊在低壓終端配電領(lǐng)域的應(yīng)用取得了顯著進(jìn)展[2]。本文研究智能通信管理模塊在低壓終端配電強(qiáng)弱電一體化中的應(yīng)用。

1 低壓終端配電強(qiáng)弱電一體化數(shù)據(jù)整合與標(biāo)準(zhǔn)化處理

低壓終端配電是指將電能從高壓輸電線路通過(guò)變壓器降壓后供應(yīng)給用戶使用的配電系統(tǒng)。強(qiáng)弱電一體化則是指在低壓終端配電中，集成了強(qiáng)電和弱電的功能，包括電力系統(tǒng)和信息通信系統(tǒng)。針對(duì)低壓終端配電強(qiáng)弱電一體化過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和處理，數(shù)據(jù)包括各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、用電量數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)、故障報(bào)警數(shù)據(jù)等。低壓終端配電強(qiáng)弱電一體化數(shù)據(jù)整合與標(biāo)準(zhǔn)化處理的目的是優(yōu)化配電系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高能源利用效率，降低能耗成本，為決策和管理提供準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)支持。

通過(guò)整合和標(biāo)準(zhǔn)化處理數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓終端配電系統(tǒng)的監(jiān)控、分析、預(yù)測(cè)等功能，進(jìn)而優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，提升系統(tǒng)安全性和可靠性。利用智能通信管理模塊對(duì)低壓終端配電強(qiáng)弱電一體化的通信進(jìn)行管理前，需要足夠的數(shù)據(jù)資源支撐，因此需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和標(biāo)準(zhǔn)化處理。綜合信息倉(cāng)庫(kù)挖掘出各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，將各異質(zhì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)整合并關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)，為用戶的應(yīng)用提供綜合的信息[3]。

低壓終端配電強(qiáng)弱電一體化的數(shù)據(jù)整合過(guò)程如圖1所示。

圖1 低壓終端配電強(qiáng)弱電一體化數(shù)據(jù)整合過(guò)程

將整合后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是指面向主題的、集成的、時(shí)變的、非易失的數(shù)據(jù)集合，能夠幫助管理部門(mén)進(jìn)行決策。建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)時(shí)，對(duì)決策沒(méi)有幫助的數(shù)據(jù)應(yīng)剔除掉，只對(duì)符合分析主題的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)和收集[4]。構(gòu)建數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的過(guò)程中，一般都要整合不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)源，如各種網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)、MIS系統(tǒng)的后臺(tái)庫(kù)、現(xiàn)有的數(shù)據(jù)文件，還需要采用數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)整合技術(shù)，以保證命名規(guī)則、編碼結(jié)構(gòu)、屬性指標(biāo)等的一致，達(dá)到整合目的。針對(duì)完成整合的數(shù)據(jù)，計(jì)算整合數(shù)據(jù)的分散程度系數(shù)：

式中：Ddispersion(d)——整合后數(shù)據(jù)資源的分散程度系數(shù)；t1——一個(gè)整合結(jié)構(gòu)中的一個(gè)數(shù)據(jù)資源；t2——一個(gè)整合結(jié)構(gòu)中的另一個(gè)數(shù)據(jù)資源；m——數(shù)據(jù)資源中關(guān)鍵詞的數(shù)量；N——數(shù)據(jù)資源的長(zhǎng)度。

利用式（1）對(duì)數(shù)據(jù)整合時(shí)的分散程度系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，將所得結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的門(mén)限進(jìn)行比較。如果計(jì)算結(jié)果沒(méi)有達(dá)到合理的閾值，表明處理效果不理想，必須再次進(jìn)行處理；如果數(shù)值在合理的門(mén)限內(nèi)，表明方法比較理想，可以繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)工作[5]。對(duì)整合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即統(tǒng)一編碼。通信站數(shù)據(jù)編碼格式為“*****”，前兩個(gè)“*”為所屬城市編號(hào)；后3個(gè)“*”為序號(hào)編碼。通信設(shè)備數(shù)據(jù)編碼格式為“*************”，前5個(gè)“*”為通信站編碼；中間兩個(gè)“*”為設(shè)備分類(lèi)編碼；后3個(gè)“*”為設(shè)備序號(hào)編碼；最后3個(gè)“*”為盤(pán)位編碼。按照相應(yīng)格式對(duì)整合后的低壓終端配電強(qiáng)弱電一體化數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，方便后續(xù)統(tǒng)一管理。

2 低壓終端配電強(qiáng)弱電一體化通信實(shí)時(shí)監(jiān)視與運(yùn)行管理

實(shí)時(shí)監(jiān)視以設(shè)備制造商的網(wǎng)絡(luò)管理為基礎(chǔ)，利用CORBA標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)對(duì)通信設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)、管理信息的采集，為管理者提供多種方式對(duì)通信進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

按照使用者的要求，提供給使用者一個(gè)良好的人機(jī)交互界面，讓使用者能更直觀地了解線路的走向及設(shè)備的運(yùn)行狀況。評(píng)估通信調(diào)度系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對(duì)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量與效率，以標(biāo)準(zhǔn)化低壓終端配電強(qiáng)弱電一體化整合數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)[6-7]，匯總通信各專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備告警信息，按照電力通信網(wǎng)絡(luò)的光纜、傳輸、數(shù)據(jù)、交換等進(jìn)行分類(lèi)顯示。還可通過(guò)趨勢(shì)分析實(shí)現(xiàn)對(duì)下一階段通信的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，趨勢(shì)分析是以已知的歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對(duì)一條曲線進(jìn)行擬合，體現(xiàn)出目標(biāo)的增長(zhǎng)趨勢(shì)，對(duì)未來(lái)的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行預(yù)估。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一種能夠?qū)φ`碼率變化趨勢(shì)、光功率變化趨勢(shì)和傳輸信道帶寬變化趨勢(shì)進(jìn)行分析的方法。

式中：δ——誤碼率；m——通信傳輸?shù)恼`碼；M——通信傳輸?shù)目偞a數(shù)；Pe——光功率；Ao——光放大器輸出光功率；Ar——所在支路上光鏈路總損耗；F——傳輸信道的帶寬；f1——通信信道能夠通過(guò)的最低頻率；f2——通信信號(hào)能夠通過(guò)的最高頻率。

基于通信網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)通信電路方案的設(shè)計(jì)，為電力通信調(diào)度管理工作提供流程化的管理功能。

經(jīng)營(yíng)方式管理主要包括企業(yè)申請(qǐng)、經(jīng)營(yíng)方式的管理和年度經(jīng)營(yíng)方式的管理。在分析當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)資源情況的基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶制定的原則提供一種線路方案，該方案可實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)產(chǎn)生或由用戶自行選擇，在用戶的控制下產(chǎn)生[8]。方式單實(shí)施后，方式單中的數(shù)據(jù)將自動(dòng)進(jìn)入資源數(shù)據(jù)庫(kù)，不再在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)了資源調(diào)配、方案流轉(zhuǎn)、資料修改等管理操作。構(gòu)建通信網(wǎng)規(guī)劃的成果庫(kù)、項(xiàng)目庫(kù)，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)規(guī)劃與工程的相互聯(lián)系，定期進(jìn)行更新。對(duì)通信網(wǎng)運(yùn)行資料進(jìn)行分析，支持通信網(wǎng)的規(guī)劃，通信網(wǎng)規(guī)劃部分包含了對(duì)通信網(wǎng)規(guī)劃成果庫(kù)及項(xiàng)目庫(kù)的管理以及對(duì)通信網(wǎng)規(guī)劃支持的管理[9-10]。

3 實(shí)例應(yīng)用分析

某電力通信網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)用了低壓終端配電強(qiáng)弱電一體化通信管理模式，建設(shè)了超過(guò)30 000 km的骨架式光纖電纜，包括15 000 km光纖復(fù)合架空地線（OPGW）和18 000 km全介質(zhì)自承式光纜（ADSS）。負(fù)責(zé)管理的主干通信設(shè)備包括主干光傳輸裝置、骨干數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)路由裝置、繼電保護(hù)通道切換裝置等。主干NEC SDH/2.5 G傳輸裝置95套，主干NEC/SDH/150 M設(shè)備260套，區(qū)域網(wǎng)GPT SDH/150 M裝置220套。

當(dāng)前該電力通信網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目缺乏深入且全面的信息化管理，存在嚴(yán)重的信息孤島問(wèn)題，且數(shù)據(jù)源頭的不統(tǒng)一，使信息出現(xiàn)了嚴(yán)重的不一致問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)該電力通信網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目更好地發(fā)展，應(yīng)用智能通信管理模塊進(jìn)行通信管理，將通信過(guò)程中的數(shù)據(jù)資源利用情況作為衡量管理方法的指標(biāo)。數(shù)據(jù)資源的利用率為：

式中：η——通信數(shù)據(jù)資源的利用率；W——數(shù)據(jù)量；w——未得到合理利用的數(shù)據(jù)量。

η取值范圍為0～100%，η值越小，說(shuō)明通信過(guò)程中得到合理利用的數(shù)據(jù)量越少，管理方法應(yīng)用可行性越差；η值越大，說(shuō)明通信過(guò)程中得到合理利用的數(shù)據(jù)量越多，管理方法應(yīng)用可行性越強(qiáng)；表明該通信組別能更有效地利用數(shù)據(jù)資源進(jìn)行通信。

設(shè)置6組不同的通信路徑，分別對(duì)應(yīng)不同的接收端以及發(fā)送端，記錄每一組通信中數(shù)據(jù)資源的利用率。

通信數(shù)據(jù)資源利用率記錄如表1所示。

表1 通信數(shù)據(jù)資源利用率記錄 單位：%

應(yīng)用智能通信模塊對(duì)低壓終端配電強(qiáng)弱電一體化進(jìn)行管理，可以有效提高通信過(guò)程中數(shù)據(jù)資源的利用率，能夠?qū)⒏鹘M通信的數(shù)據(jù)資源利用率具體數(shù)值控制在95%以上。將智能通信管理模塊應(yīng)用到低壓終端配電強(qiáng)弱電一體化中，可以有效促進(jìn)數(shù)據(jù)資源利用率的提升，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)資源的利用價(jià)值，為電力通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行整體質(zhì)量的提升提供有利條件。

4 結(jié)語(yǔ)

在信息化建設(shè)的持續(xù)發(fā)展過(guò)程中，建立一個(gè)具有強(qiáng)大設(shè)備接入兼容性、統(tǒng)一網(wǎng)管接口、網(wǎng)絡(luò)管理扁平化、自組織網(wǎng)絡(luò)管理的管理和分析系統(tǒng)，能夠極大地提升通信專(zhuān)業(yè)的管理效率和經(jīng)濟(jì)效益。本文在低壓終端配電強(qiáng)弱電一體化中應(yīng)用智能通信管理模塊，提出了一種全新的一體化通信管理模式，通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了智能通信管理模式應(yīng)用有利于提高數(shù)據(jù)資源的利用效率，對(duì)于促進(jìn)電力通信網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展具有極大潛力。智能通信管理模塊在低壓終端配電強(qiáng)弱電一體化中的應(yīng)用，為電力系統(tǒng)帶來(lái)了諸多益處，實(shí)現(xiàn)了低壓終端配電系統(tǒng)的信息化和智能化升級(jí)，為電力通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行整體質(zhì)量的提升提供了有利條件。智能通信管理模塊在應(yīng)用中也面臨一些挑戰(zhàn)和問(wèn)題，例如數(shù)據(jù)隱私和網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題未得到充分考慮和解決；不同廠商的設(shè)備兼容性和信息交互性也需要進(jìn)一步改善；應(yīng)用成本較高以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一等方面也需要完善。為了進(jìn)一步推動(dòng)智能通信管理模塊在低壓終端配電強(qiáng)弱電一體化中的應(yīng)用，未來(lái)的研究和發(fā)展可以聚焦提升數(shù)據(jù)安全和網(wǎng)絡(luò)安全保障措施；加強(qiáng)跨平臺(tái)和設(shè)備間的信息交互標(biāo)準(zhǔn)化；推動(dòng)智能通信管理模塊與其他新興技術(shù)（如人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等）的融合；加大應(yīng)用成本降低以及對(duì)操作人員的培訓(xùn)和技術(shù)支持等。