GIS 支持下的電力通信線路管理系統(tǒng)開發(fā)研究

趙牛泰，馬曉藝

（國網(wǎng)甘肅省電力公司超高壓公司，甘肅 蘭州 730070）

0 引 言

新時(shí)期，電力通信網(wǎng)中的通信手段日益豐富，覆蓋面積開始擴(kuò)大，進(jìn)一步推動(dòng)著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。電力通信線路的安全性直接影響著電力系統(tǒng)發(fā)電、配電等工作的開展，當(dāng)前通信線路主要包括架空線路、埋設(shè)線路以及無線線路，不過在電力通信線路運(yùn)行中也會(huì)受到自然災(zāi)害、施工破壞、盜竊光纜以及線路老化等因素影響，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）技術(shù)進(jìn)行電力通信線路管理具有積極意義。

1 GIS 支持下的電力通信線路管理系統(tǒng)概述

1.1 GIS 技術(shù)分析

GIS 技術(shù)的主要作用在于采集、存儲(chǔ)、管理和分析地球表層的相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)前已在諸多行業(yè)中得到應(yīng)用，在電力行業(yè)中主要體現(xiàn)在電力系統(tǒng)線路管理方面。電力通信線路管理系統(tǒng)以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理功能和地理模型分析方法支持下對電力通信線路不同空間動(dòng)態(tài)及地理信息進(jìn)行分析與優(yōu)化，提高其運(yùn)行效率和安全性，能夠推動(dòng)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展。GIS 技術(shù)結(jié)合電力特種光纜能夠提升電力通信線路的容量和抗干擾能力，整個(gè)電力通信線路管理系統(tǒng)也具有良好的保密性[1,2]。

1.2 系統(tǒng)簡要分析

GIS 電力通信線路管理系統(tǒng)具有系統(tǒng)性、綜合性特征，得到輸配電和通信平臺(tái)的支持并生成網(wǎng)絡(luò)信息模型，借助建模手段對通信網(wǎng)絡(luò)資源加以維護(hù)。整個(gè)管理系統(tǒng)包括3 個(gè)結(jié)構(gòu)，分別為監(jiān)控層、網(wǎng)絡(luò)通信層以及間隔層，其中監(jiān)控層的運(yùn)行通過工作站、模擬屏、打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、不間斷電源以及語音告警設(shè)備配合實(shí)現(xiàn)，通過上述硬件配合進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)，然后通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。整個(gè)系統(tǒng)在輸配電系統(tǒng)平臺(tái)以及通信一體化平臺(tái)下形成功能更加完善的電力通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，然后在建模技術(shù)下進(jìn)行通信網(wǎng)的資源維護(hù)。設(shè)備主要作用是數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)，能夠在計(jì)算機(jī)界面下實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制查詢統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)匯總。網(wǎng)絡(luò)通信層的組成部分包括通信管理機(jī)以及通信線路，通過其運(yùn)行能夠采集智能裝置的通信信息，之后將采集的信息發(fā)送到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。間隔層中的采集終端裝置運(yùn)行對電力系統(tǒng)一次設(shè)備加以保護(hù)，之后實(shí)時(shí)匯總信息數(shù)據(jù)。

1.3 系統(tǒng)需求探討

電力通信線路管理系統(tǒng)根據(jù)通信邏輯電路構(gòu)成的邏輯拓?fù)溥B通關(guān)系建立路由系統(tǒng)模型，其中包括3大模型，分別為設(shè)備資源模型、物理拓?fù)淠Ｐ鸵约巴焚Y源模型。這些模型的作用主要是對物理設(shè)備的資源進(jìn)行管理，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部邏輯的優(yōu)化、電路的分配和電路交換等目標(biāo)。電力通信線路管理系統(tǒng)要完成如下工作：統(tǒng)一管理系統(tǒng)的通信線路資源；得到通信線路資源表；對通信線路進(jìn)行自動(dòng)化管理并且自動(dòng)進(jìn)行資源調(diào)度；通過人機(jī)界面查詢和統(tǒng)計(jì)信息資源；優(yōu)化管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)；對通信線路資源加以分析，確保整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行。GIS 電力通信線路管理系統(tǒng)的運(yùn)行需要將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)靜態(tài)錄入，該項(xiàng)工作也關(guān)系著電力系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行，為此要求實(shí)時(shí)導(dǎo)入相關(guān)數(shù)據(jù)并且進(jìn)行靜態(tài)數(shù)據(jù)維護(hù)，其中涵蓋電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)和線路改建的數(shù)據(jù)，通過實(shí)時(shí)信息反映通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況。而線路的管理與調(diào)度在采集信息之后進(jìn)行，短時(shí)間向工作人員發(fā)出警報(bào)。在報(bào)表輸出中能夠?qū)⑾到y(tǒng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果以報(bào)表、圖形、網(wǎng)頁文件等形式呈現(xiàn)出來[3]。

2 GIS 下的電力通信線路管理系統(tǒng)開發(fā)思路

利用網(wǎng)頁發(fā)布通信空間數(shù)據(jù)為用戶搭建平臺(tái)，GIS 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)分享、信息瀏覽，具有分布式特點(diǎn)，便于維修，具有可視化特征，開發(fā)要點(diǎn)如下。

2.1 管理構(gòu)架

利用瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）分析電網(wǎng)負(fù)荷，然后配置當(dāng)前流量負(fù)載，通過3 個(gè)層級(jí)的結(jié)構(gòu)有效降低了服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，并通過負(fù)載均衡技術(shù)解決了運(yùn)行中的問題。體系下載客戶端、GIS 中的服務(wù)器、Web 服務(wù)器、空間數(shù)據(jù)服務(wù)器都在這一框架中，體系內(nèi)的客戶端和用戶銜接能夠得到多種數(shù)據(jù)，了解用戶的請求，即設(shè)定好啟動(dòng)代碼響應(yīng)用戶請求，空間數(shù)據(jù)搭配了服務(wù)器，能夠?qū)ΜF(xiàn)有數(shù)據(jù)加以操作[4]。

2.2 工具開發(fā)

模型視圖這種控制器接納了互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)（Internet Information Services，IIS）框架中的信息服務(wù)，呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)頁面，通過特有規(guī)格的中間件以及腳本語言運(yùn)行后臺(tái)中的數(shù)據(jù)庫，涵蓋了一定的存儲(chǔ)空間，并且數(shù)據(jù)庫中的屬性模塊能夠存儲(chǔ)幾何數(shù)據(jù)、地理信息和相關(guān)數(shù)值，留存在體系內(nèi)部的數(shù)據(jù)都可以通過GIS設(shè)定的渠道進(jìn)行查驗(yàn)[5]。

2.3 應(yīng)用層級(jí)

體系中地圖和Tab 相連接，然后存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，但地圖數(shù)據(jù)難以更替，并且制備的文件被保存在體系內(nèi)的服務(wù)器端。在地圖中搭載了業(yè)務(wù)層，通過表格留存數(shù)據(jù)并且進(jìn)行改動(dòng)，通過自動(dòng)控制建立相關(guān)操作。為了讓地圖具有安全性，需要在當(dāng)前數(shù)據(jù)內(nèi)部備份矢量圖形和對應(yīng)表，并且預(yù)留數(shù)據(jù)冗余。此外，為了提升響應(yīng)效率可采取逐級(jí)縮放的方法來顯示地圖底圖[6]。

3 基于GIS 的電力通信線路管理系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

GIS 電力通信線路管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，通過Web 頁面的應(yīng)用數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程瀏覽和查詢，實(shí)現(xiàn)信息共享，并且對電力通信系統(tǒng)以及光纖設(shè)備可視化管理，整個(gè)系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)如下。

3.1 明確電力通信電路的GIS 管理系統(tǒng)框架

其一，系統(tǒng)在GIS 和開發(fā)平臺(tái)中采集整合GIS數(shù)據(jù)以及通信線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其中涵蓋基礎(chǔ)地理要素、光纜電纜設(shè)備數(shù)據(jù)、管道數(shù)據(jù)、微波線路數(shù)據(jù)以及運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)等內(nèi)容，GIS 平臺(tái)為系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源提供支持，呈現(xiàn)三維可視化環(huán)境，然后對系統(tǒng)功能各模塊加以開發(fā)；其二，物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下打造了電力企業(yè)、信通分公司和運(yùn)維部門的縱向結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)能夠在同一平臺(tái)下完成線路施工以及日常檢修工作。

3.2 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

GIS 電力通信線路管理系統(tǒng)通過B/S 系統(tǒng)進(jìn)一步提升了系統(tǒng)性能，節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)流量，其中邏輯功能層中包括數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器、客戶端3 大板塊，其中客戶端中的人機(jī)交互界面是核心部分，而數(shù)據(jù)庫涵蓋了系統(tǒng)開發(fā)的全部數(shù)據(jù)，主要作用是對數(shù)據(jù)加以存儲(chǔ)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)利用了動(dòng)態(tài)服務(wù)器頁面（Active Server Pages，ASP）開發(fā)語言，通過互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)動(dòng)態(tài)界面，在開放平臺(tái)中運(yùn)行服務(wù)器應(yīng)用了特殊的腳本語言以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，CAD）軟件。GIS 電力通信線路管理系統(tǒng)服務(wù)器選擇戴爾品牌，中央處理器（Central Processing Unit，CPU）的內(nèi)存容量為2 GB，硬盤容量為300 GB，系統(tǒng)包括了關(guān)系數(shù)據(jù)庫以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。其中，關(guān)系數(shù)據(jù)庫對不同表格的數(shù)據(jù)關(guān)系加以管理，而實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫能夠?qū)崟r(shí)采集數(shù)據(jù)。

3.3 設(shè)計(jì)圖形管理模塊

這一模塊能夠管理不同類別的圖形，確保設(shè)備圖形以及線路圖形能夠單獨(dú)運(yùn)行，其中線路圖層為系統(tǒng)圖形管理的關(guān)鍵，可通過不同顏色標(biāo)記，保證主干線路顏色不同于分支線路。此外，系統(tǒng)添加了線路以及設(shè)備增減、移動(dòng)等功能。在系統(tǒng)圖形中包括全景顯示以及部分顯示方式，還具有局部放大的效果，便于管理人員明確設(shè)備線路坐標(biāo)位置，在圖層管理中還能夠捕捉鼠標(biāo)，操作人員移動(dòng)鼠標(biāo)到某條線路時(shí)，系統(tǒng)能夠呈現(xiàn)指定范圍內(nèi)的線路斷面圖，為管理人員呈現(xiàn)出線路分布狀態(tài)。

3.4 設(shè)備線路查詢和管理模塊

這一模塊的設(shè)計(jì)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)信息輸入、信息定位以及距離測量，還可以在界面中展示信息，并且系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)線路節(jié)點(diǎn)、光纖通信、拓?fù)鋱D支持下查詢信息，考慮系統(tǒng)管理以及維護(hù)需要增設(shè)了線路架空接線盒，增加管道備案管理功能，通過系統(tǒng)分析明確線路數(shù)據(jù)和類型。

3.5 系統(tǒng)邏輯框架

這一框架涵蓋了幾大模塊，分別為采集適配模塊、數(shù)據(jù)管理模塊以及應(yīng)用邏輯模塊，其中數(shù)據(jù)接入以及采集由適配模塊控制，避免設(shè)備廠家接口差異影響運(yùn)行。在數(shù)據(jù)整理和轉(zhuǎn)換過程中達(dá)到傳輸目標(biāo)，對于系統(tǒng)邏輯模塊來說，能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫和控制系統(tǒng)，設(shè)備的數(shù)據(jù)管理層應(yīng)用邏輯模塊的多種數(shù)據(jù)接口和其他模塊，關(guān)聯(lián)時(shí)能夠幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要數(shù)據(jù)，保證信息及時(shí)、準(zhǔn)確傳遞，之后在查詢界面了解圖形以及數(shù)據(jù)的處理進(jìn)度。

3.6 系統(tǒng)安全架構(gòu)

在系統(tǒng)正常運(yùn)行期間，安全設(shè)計(jì)起到了保障作用，安全架構(gòu)包括2 大部分，分別為網(wǎng)絡(luò)安全和自身安全管理。具體說來，在網(wǎng)絡(luò)安全中能夠確保數(shù)據(jù)和通信的安全性，可采取物理隔離和編程隔離2 種方法實(shí)現(xiàn)GIS 電力通信線路管理系統(tǒng)的正常運(yùn)行。而編程設(shè)計(jì)過程中系統(tǒng)安全區(qū)主要包括日常維護(hù)、核心生產(chǎn)以及核心交換3 個(gè)區(qū)域，在日常維護(hù)區(qū)能夠?qū)Φ谌浇尤脒M(jìn)行安全管理，對不同的用戶設(shè)定權(quán)限，之后在不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)接口，從而達(dá)到數(shù)據(jù)傳遞目標(biāo)，通過橫向接口與縱向接口實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4 基于GIS 的電力通信線路管理系統(tǒng)應(yīng)用分析

GIS 技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合能夠在發(fā)布數(shù)據(jù)后實(shí)現(xiàn)信息共享，并且網(wǎng)絡(luò)操作和維護(hù)較為便捷，已經(jīng)在我國電力行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。與此同時(shí)，GIS技術(shù)具有數(shù)據(jù)分析能力強(qiáng)和直觀性的特征，便于進(jìn)行通信線路檢查與維護(hù)，實(shí)際應(yīng)用如下。

4.1 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化管理

電力通信線路管理系統(tǒng)運(yùn)行期間涵蓋了不同的要素，需要進(jìn)行針對性處理，為此系統(tǒng)要進(jìn)行圖層管理，要點(diǎn)在于根據(jù)管理需要對屏蔽功能優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部每個(gè)線路獨(dú)立服務(wù)設(shè)備并正常運(yùn)行，能夠?yàn)榭蛻籼峁└哔|(zhì)量信息。與此同時(shí)，為了方便用戶及時(shí)對顯示地圖進(jìn)行管理，系統(tǒng)運(yùn)行過程中依靠單線結(jié)構(gòu)并根據(jù)具體需要通過不同顏色以及模塊描述線路。

4.2 圖形的系統(tǒng)化處理

電力通信線路管理系統(tǒng)還利用了鷹眼技術(shù)，在運(yùn)行過程中通過顯示窗口進(jìn)行圖形處理，如全景窗口和局部窗口。在管理人員應(yīng)用下加以處理，關(guān)鍵在于結(jié)合實(shí)際需求確保每個(gè)環(huán)節(jié)和單元達(dá)到管理目標(biāo)。實(shí)際操作期間，單元縮放、圖形移動(dòng)的過程中為達(dá)到管控和優(yōu)化目標(biāo)要在系統(tǒng)管理工作以及電力通信線路中建立系統(tǒng)控制軟件，讓系統(tǒng)安全運(yùn)行得到保證，有利于進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，避免由于延遲以及信息失誤導(dǎo)致管理失效。

4.3 系統(tǒng)化設(shè)備查詢

電力通信線路管理系統(tǒng)運(yùn)行期間需要對線路、設(shè)備和運(yùn)行數(shù)據(jù)加以管理，尤其是系統(tǒng)分析運(yùn)行的數(shù)據(jù)，這樣用戶才能完成查詢以及進(jìn)行功能定位。為保證用戶獲取數(shù)據(jù)信息，系統(tǒng)要及時(shí)將相關(guān)的查詢結(jié)果體現(xiàn)在界面，這也是全面進(jìn)行系統(tǒng)管理的基礎(chǔ)。通過光纖通信網(wǎng)的運(yùn)行，并結(jié)合數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)加以維修，由此在整體上實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行。此外，電力通信線路管理系統(tǒng)的運(yùn)行需要做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析工作，尤其是要及時(shí)掌握光纖通信網(wǎng)運(yùn)行信息以及歷史信息，由此結(jié)合實(shí)際需求調(diào)整，為電力通信線路管理工作提供信息支持。

5 結(jié) 論

GIS 支持下的電力通信線路管理系統(tǒng)研究工作逐漸深入，要求密切關(guān)注系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)和管理效果，確保數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理工作達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并通過圖層管理模塊設(shè)計(jì)完善體系，最后通過算法判斷路徑。此外，需要建立可視化環(huán)境，進(jìn)行多功能系統(tǒng)模塊開發(fā)，今后需要繼續(xù)加強(qiáng)GIS 的研究與應(yīng)用，由此實(shí)現(xiàn)電力通信線路管理工作的良好開展。