基于GIS地圖可視化呈現方式的通信網絡 與二次業務的關聯

侯若英 侯捷 楊樂 磨唯

摘 要：電力通信網絡的快速發展，對業務的安全性和可靠性提出了更高的要求。而在電力通信網絡規劃中離不開通信網絡與二次業務的關聯性;文章旨在通過通信網絡承載業務發展的預測、城市建設規劃與電力設施建設的關聯以及基本風險管控等模型算法，以GIS地圖可視化方式呈現網絡通信及相關業務的關聯;在此基礎上完成通信網絡安全風險可視化推演，輸出不同專業網絡平面下的通信網絡建設規劃成果并進行人工微調，最終完成電力通信智能規劃應用系統的建設。

關鍵詞：通信規劃;二次業務關聯;GIS可視化呈現;風險可視化

中圖分類號：TM73;TM764 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）07-0181-04

The Relationship Between Communication Network and Secondary Business Based on GIS Map Visualization

Hou Ruoying1， Hou Jie2， Yang Le1， Mo Wei1

（1.Electric Power Dispatching Control Center of Guangxi Power Grid Co.， Ltd.， Nanning 530000， China;

2.Guangxi New Power Investment Group， Nanning 530000， China）

Abstract：With the rapid development of power communication network， higher requirements are put forward for the security and reliability of services. In the planning of electric power communication network， the connection between communication network and secondary business is indispensable; this paper aims to present the connection between network communication and related business in the way of GIS map visualization through model algorithms such as the prediction of the development of communication network bearer services， the relationship between urban construction planning and power facility construction， and basic risk management; on this basis， complete the visual deduction of communication network security risks，， output the communication network construction planning results under different professional network plane and conduct manual fine-tuning， and finally complete the construction of power communication intelligent planning application system.

Key words：communication planning; secondary business association; visual presentation of GIS; risk visualization

0 引言

隨著智能電網的穩步推進，在進行電力二次系統在通信網絡中的承載方案設計時，主要依據《電力二次系統安全防護規定》和《電力二次系統安全防護總體方案》的相關規定制定相關策略，以達到在不同業務執行時的安全分區、網絡專用、橫向隔離和縱向認證目標，加強電網二次系統的安全性。然而，由于電力通信網絡子網形態多樣化和數量增長，配電二次系統涉及面日益廣泛，各平面業務量和實施難度也不斷增長。因此，在規劃過程考慮的因素繁多，數據參考量大，在較大程度上造成了技術人員工作難度的增加，同時，工作量也比較繁重，對于規劃之后的目標網絡而言，其可維護性、可拓展性以及可靠性等各項指標均受到相應的影響。基于此，本文利用大數據分析、機器學習、BI商業智能和微服務等信息化技術，實現系統數據的提取、存儲和計算。并在二次業務以及通信網絡匹配規則的基礎之上，輸出合理的、規范性的網絡規劃成果，最大限度地保證電力通信網絡規劃的有效性，使其真正地做到對實際需求的滿足。

1 電力通信網絡規劃現狀

在以往的電力通信網絡規劃過程中，通常采用手工搜集業務數據，參考既有的規劃經驗、網絡運行狀況和一二次網架建設規劃內容，重新設計新的方案。這種規劃模式導致數據準確性差、不夠全面，編制效率較低。另外，缺乏對風險類型全面、有效的預判，這就要求在實施過程中不斷進行調整，不但增加了人工資源和時間成本的消耗，還使得規劃理論嚴重脫離實際。

同時，在信息化技術快速發展的今天，眾多電網公司在進行通信網絡規劃時以通信數據為研究核心，而往往忽略了與業務數據關聯、構建智能規劃模型的重要性，更無法形成一套成熟的研究體系。因此，本文設計一種基于GIS地圖可視化呈現方式的通信網絡與二次業務關聯系統，通過數據統計、分析和挖掘輸出規劃結果，提高電力通信網絡建設規劃質量。

2 通信網絡與二次業務關聯技術研究

2.1 關鍵技術

（1）大數據分析。電力通信網絡中引入大數據分析，可對相關網絡資源、通信數據和業務承載數據進行高效分析和提取，結合電力通信數據庫應用、人工智能成果輸出和BI可視化展現應用，創建一個效率高、可靠性強的規劃系統數據結構，如圖1所示。

上述電力通信規劃系統標準數據庫實現了傳統以“流程”為核心到以“數據”為核心的改變。將具體的“數據”作為云計算以及人工智能等信息化得以實施的基礎，以此為前提進行相應的探索，發現過程中存在的問題，并尋求問題的具體解決辦法。

（2）機器學習。基于AdaBoost決策算法的“機器學習”可對海量樣本數據進行總結，并模仿其中先進而具有積極意義的決策經驗，以此實現對多變量規劃決策模型的有效構建。在此過程中，數據發揮著機器學習核心的重要作用，通常情況下具有一定的規律性和特征，方便統計和分析，可以概括抽象出數據模型，完成對未知數據的分析預測。

在機器學習方法中，多數情況下會采用監督式學習方法。該方法常用于回歸問題和分類問題場景下，結合邏輯回歸和反向傳遞神經網絡算法，可將輸入的“訓練數據”進行特性提取并分組;通過逐步對比學習預測結果和原始“訓練數據”調整預測模型，直至得到預期的結果，完成模型建立并停止對比。監督式學習方式示意圖如圖2所示。

（3）BI商業智能。指的是基于現代化數據倉庫、聯機分析處理以及數據挖掘等技術的支持，執行對數據中所包含的各種信息的分析任務，以此將相應的商業價值發揮出來。在本設計中可利用決策樹和羅吉斯等核心算法進行數據的深度挖掘和渲染，最終呈現目標網絡圖形化的整體規劃、通信設施與業務的匹配關系及變化趨勢，并根據參數的實時變動，動態展示通信網絡資源利用率和相關集中性指標。

（4）微服務。微服務（Microservices）的基本思想是一種使用一套小服務圍繞業務領域組件來開發單個應用的方式途徑。每個應用可實現獨立的開發、管理和運行，在微服務支持下的云平臺和系統架構大大方便了系統組件的部署、管理和服務功能交付。

2.2 標準數據庫及二次業務對通信網絡需求模型

（1）進行電力通信規劃標準數據庫的構建。以電網各級單位為對象，對其展開細致的調查與研究，在調查與研究過程中獲取并整理相關的參考數據、設計圖紙、第三方數據維護材料等。形成統一的通信規劃數據庫，用于規劃系統運行和項目設計的數據支持。

（2）確定通信網絡與二次業務的關聯模型。分析二次業務對電網一次業務發展的影響，并確定二次業務對通信網絡需求的關聯模型，將其作為開展具體網絡規劃活動所需要的一個基礎模型。對其中任意的一次、二次業務進行選擇，以此將對于傳輸網以及光纜網等不同網絡通道所具有的資源需求實際情況真實地反映出來。

（3）構建城市建設規劃以及電力設施建設兩者之間的相互關聯模型。具體地，對城市建設規劃以及電力設施建設各自的系統算法模型進行分析，并將二者整合在一起，固化它們之間關聯關系，以具體的建設規劃作為參考依據，對關聯模型所輸出的相關結果進行動態而又實時化的調整。

2.3 電力通信規劃結果輸出算法模型

（1）將通信網絡承載業務預測模型構建與明確下來。以國家以及電網所制定的相關政策和整體層面上的發展計劃等作為參考依據，同時，與歷史電力通信網絡的實際發展路線以及所取得的相應技術創新及進步等相結合，構建通信網絡所承載業務按時間維度滾動發展的預測模型，并可實現動態調整。

（2）針對不同專業網絡平面的通信網絡建設規劃算法模型。通過機器學習實現大樣本量歷史決策經驗的總結，建立可以應用于不同專業網絡平面上的通信網絡建設規劃算法模型。

（3）實現在建網絡規劃中的參考數據與現網的協調性，實時掌握在開展中的工程建設進度和成果進行規劃時間調整。

（4）建立不同專業網絡規劃過程中的硬件設備的規劃模型，便于對硬件設施等資源的統籌調整，以此實現對不同專業網絡所提出來的具體需求的有效滿足。

（5）建立相關約束與評價的算法模型。研究各專業網絡網元規劃過程中需要考慮的要求，進行基礎性評估約束算法模型的有效構建。

3 可視化的通信網絡與二次業務關聯應用

（1）建立起通信網絡同二次業務之間的相互聯系，同時，以GIS技術為支持達到可視化目的。對專業網絡平面同二次業務之間的相互關聯方式進行詳細的分析，對GIS技術加以應用，在圖層控制原理的指導之下進行界面排版與分布，通過“分層選點-分片布點-互聯關系融合”的呈現模式，展示全域下的二次業務點及通信設施分布情況?？梢暬ㄐ艠I務與資源的匹配示意圖如圖3所示。

（2）利用BI將通信設施與業務之間的相互比配關系及它們之間關系的變化趨勢反映出來。設置搜索條件和對比條件實現特定信息檢索和對比。應用效果如圖4所示。

（3）對規劃結果安全風險的可視化推演與人工調整。使用基于地圖和拓撲圖的形式的推演方法，實現按區域、風險評估標準和專業類型進行電力通信網絡建設規劃結果的可視化安全風險推演，得到風險發生概率和影響程度結合下的風險值結果。為保證最終的推演結果是準確的，對采用人工方式進行調整的窗口加以保留，以此在較小的范圍內完成對部分規劃結果的微調目的。

（4）輸出規范式的規劃成果?；陔娋W的相關成果提交標準，完成電力通信網絡建設規劃結果的標準化輸出。

4 結論

對通信網絡與二次業務的可視化呈現，有助于提高智能電力通信建設規劃結論的合理性和準確度，以精細化、直觀化的規劃輸出結果用于指導電力通信業務的發展方向，實現通信網絡的分析與規劃管理的自動化，簡化了管理方式方法，節省了大量人工成本輸出，實現通信資源的有效利用。本系統的實現可在電網應用中進行推廣，并可以為其他電力專業規劃提供參考和借鑒。

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