電力光纜綜合管理系統(tǒng)的研究與應用

[摘要]本文在綜合學習和研究了各種巡檢技術和平臺，分析各種技術的優(yōu)點和不足后，提出綜合利用地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、射頻識別（RFID）技術管理電力光纜的思想和方法，設計并實現(xiàn)了基于MAPX二次開發(fā)的電力光纜綜合管理系統(tǒng)。

[關鍵詞]光纜管理；GIS；巡檢

1、引言

電力通信網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要基礎設施，是電網(wǎng)調度自動化、網(wǎng)絡運營市場化和管理現(xiàn)代化的基礎，是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的重要手段。目前廈門電力通信光纜總長度2900多公里，光纜巡視周期以每月為單位，日均巡視的公里數(shù)為132公里，因為巡檢的任務繁重，實際作業(yè)中錯漏現(xiàn)象難以避免，巡檢的完整性無法得到保證，巡檢的標準缺乏可靠有效的依據(jù)。另外路徑資源的異動從收資到傳達至所有巡檢人員需要一個較復雜的過程，這樣一來，光纜信息的完整性、準確性難以及時到位，直接影響到巡檢的質量。

2、業(yè)務需求分析

業(yè)務需求主要分為以下幾個方面：（1）光纖臺賬、拓撲管理。系統(tǒng)可以實現(xiàn)光纜臺賬的新建、修改和刪除工作，同時不僅可以顯示光纜自身的技術參數(shù)、管理信息等基礎的臺賬信息，還可以圖形展示光纜的路徑走廊信息和拓撲信息，實現(xiàn)光纜的可視化管理。（2）巡檢管理。光纜巡檢的目的是監(jiān)控光纜的運行狀態(tài)，及時掌握影響光纜安全運行的自身及周邊情況，為光纜的運維提供重要的支撐，是保障其安全穩(wěn)定運行的基礎工作。

3、系統(tǒng)架構

電力光纜綜合管理系統(tǒng)的主要目標是力圖實現(xiàn)監(jiān)視光纜資源的運行狀態(tài)，主要是通過設計一套基于GIS，RFID和GPS相結合的電力光纜綜合管理系統(tǒng)，實現(xiàn)光纜一體化管理，能夠建立對通信光纜巡檢結果更加可信及有效評估的工作機制，協(xié)助巡檢人員進行快速、有效、不遺漏的巡檢解決方案。在本系統(tǒng)中，光纜資源是指光纜自身的基本屬性（如光纜類型、纜長、所有權屬等）和運行狀態(tài)（正常運行、存在缺陷或檢修中、待報廢等），以及光纜首尾的站點、機房、桿塔、人井等關鍵節(jié)點的相關信息和光纜網(wǎng)絡的拓撲結構。系統(tǒng)架構規(guī)劃圖如圖1所示。由于系統(tǒng)應提供給光纜管理人員、分析人員、外包維護人員等不同角色的人員使用，同時根據(jù)網(wǎng)絡現(xiàn)狀，光纜信息的數(shù)據(jù)量將會很大，并且對數(shù)據(jù)的準確性和安全性也有現(xiàn)實的需求。這些都決定了電力光纜綜合管理系統(tǒng)必須使用大型的數(shù)據(jù)庫，如SQL SERVER，并采用C/S的方式進行構建以降低網(wǎng)絡通信流量，提高系統(tǒng)的響應速度。

硬件結構的設計主要如圖2所示，其主要設備實現(xiàn)功能如下：中心服務器主要實現(xiàn)功能：（1）用規(guī)范的描述和記錄預制常見的故障，使現(xiàn)場檢查管理，故障管理的信息化，規(guī)范化。（2）用戶能夠根據(jù)需要設置光纜臺帳數(shù)據(jù)庫、工作任務及對應的人井、桿塔地理信息。（3）按照手持機上報的數(shù)據(jù)搜集統(tǒng)計巡檢工作情況（如到位情況、到位時間和檢查結果）。（4）管理工作任務，檢查任務實施情況，能夠查看巡線人員的工作進度和質量。

手持機主要實現(xiàn)功能：（1）自動更新光纜臺帳和故障數(shù)據(jù)，并能夠按照當前正在巡檢的光纜類型，提供對應的數(shù)據(jù)錄入模板；（2）現(xiàn)場工作數(shù)據(jù)記錄和上傳：包括任務記錄、故障記錄、光纜臺帳、線路條圖等；（3）通過GPS模塊獲取當前的經(jīng)、緯度數(shù)據(jù)，自動完成與目標位置距離的量測，按照預設條件進行是否到位的判定；通過RFID刷卡器采集被檢設備上的數(shù)碼卡的ID數(shù)據(jù)，與預設值比對后進行是否到位的判定。判定完成后自動記錄確認時間；（4）支持電子地圖的展示和導航功能；（5）手持機的程序能夠按照需求進行調整和更新。

4.系統(tǒng)功能模塊設計

4.1GIS應用模塊

手持維護巡檢機的GIS應用框架，支持GIS地圖顯示，地圖基本操作工具集，地圖超級操作工具集，矢量地圖、DOM影像地圖組合與切換，光纜及巡檢點對像地圖操作與顯示功能。

4.2光纜巡檢點維護模塊

與GIS應用模塊相配合，實現(xiàn)光纜、巡檢點的增刪改功能；能進行錄入錯誤或缺失信息提示；能進行巡檢點自動地址生成；能自動進行空間分析，自動實現(xiàn)光纜關聯(lián)；能進行地圖空間選擇、文本模糊查詢及光纜產(chǎn)權與巡檢點類型過濾條件相結合、地圖點取、RFID查詢等多種地圖對象選擇，實現(xiàn)光纜、巡檢點的快速選擇與地圖關聯(lián)彈出；能進行GPS跟蹤，實現(xiàn)對光纜及巡檢點的現(xiàn)場外業(yè)輔助測繪。

4.3現(xiàn)場巡檢模塊

與GIS應用模塊相配合，支持RFID設備識別、GPS空間分析、巡檢點對象點取、光纜對象點取、鼠標空間點取、檢后空間分析、GIS空間趨勢分析等多種巡檢點檢取技術相結合的巡檢點自動選擇與巡檢數(shù)據(jù)輸入；支持RFID設備識別對巡檢狀態(tài)過濾條件自動屏蔽；支持RFID與GPS巡檢自動錄入等巡檢數(shù)據(jù)快速錄入技術，同時可以手工輸入故障描述，能自動進行巡檢點故障識別，實現(xiàn)快速巡檢。最終通過RFID和GPS信號雙重認證，確保巡檢人員到崗到位，巡檢結果真實可信。

4.4巡檢任務發(fā)布模塊

能從3.1相關的巡檢點選擇結果中生成巡檢任務，指定巡檢任務的最后完成時限，對于巡檢機操作即生成本機巡檢任務，對于桌面發(fā)布機則可由巡檢機導入。

4.5中心巡檢數(shù)據(jù)管理模塊

實現(xiàn)從巡檢機中導入巡檢數(shù)據(jù)；對巡檢數(shù)據(jù)進行批次、產(chǎn)權、運行狀態(tài)、巡檢狀態(tài)等多種條件組合過濾查詢；將查詢結果輸出到任意指定的EXCEL電子表格上。

5.應用情況

本系統(tǒng)開發(fā)成功后，使用該系統(tǒng)提供的各項功能在廈門島內進行光纜維護建模和巡檢測試管理等操作。情況如下：（1）能夠方便的利用PDA進行現(xiàn)場光纜路徑維護，可以在矢量地圖的背景下利用地圖參考地標或GPS手段進行路徑的繪制，保證及時、準確、完整及方便的進行光纜信息的錄入、更新。（2）通過設置檢查點類型來區(qū)分架空、管道、OPGW或直埋，直觀的提供了光纜的重要信息。根據(jù)檢查點的重要程度及GPS信號情況，可以決定巡檢點是否采用RFID技術，保證了巡檢點覆蓋的完整性。（3）GPS與RFID的綜合應用確保了巡檢人員的到位率，這樣也就保證了光纜缺陷可以被及時發(fā)現(xiàn)和處理。（4）在巡檢的過程中，巡檢點的情況描述可以通過點擊“下拉菜單”的簡易操作即可保存在系統(tǒng)中，避免手工記錄的不準確性，同時減少了手工記錄的時間。（5）在巡檢任務結束的同時，巡檢報表已自動生成，為報表數(shù)據(jù)的整理存檔提供了便利，為管理人員全程監(jiān)控巡檢人員的巡檢質量提供有效的依據(jù)，大幅提升了巡檢全過程無紙化作業(yè)的工作效率。