基于移動終端的通信線路巡檢系統設計

周 巍

（中通服設計咨詢研究院有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

通信線路是長距離通信的主要方式，其日常維護工作對于通信企業的日常服務管理十分重要，現代通信技術的快速發展和通信線路大范圍的鋪設給當前的通信線路維護帶來了巨大的壓力。傳統的通信線路檢修維護工作主要以人工記錄上報方式為主，線路檢修效果依賴于檢修人員的經驗，難以保證路線檢修的準確度和效率[1]。隨著城市通信光纜網絡的規模不斷加大，通信網絡結構更加復雜，及時排除線路故障以確保通信線路暢通的需求與傳統的線路管理維護之間的矛盾越來越突出，對通信線路巡檢提出了更高的要求[2]。

通信線路巡檢主要是要求準確檢測和記錄線路的問題區段并及時處理。計算機技術的發展推動了通信線路巡檢系統的出現，傳統的通信線路巡檢系統通過檢測線路中的異常通信信號，結合通信線路區段劃分完成巡檢工作[3]。這種線路巡檢系統在結構比較簡單的通信網絡中具有良好的檢測效果，但是應用于復雜的通信網絡時無法實現精準定位，且檢測精度也受到線路之間的信號干擾而大幅下降。移動終端良好的便攜性能夠有效降低巡檢系統的管理安裝成本，且可以更加準確有效地獲取信息。因此綜合以上分析，本文設計了基于移動終端的通信線路巡檢系統，并對該系統的性能進行驗證性研究。

1 通信線路巡檢系統硬件部分設計

本文設計系統的硬件部分主要實現對線路信息的采集、識別以及實時數據傳輸等功能。數據采集模塊主要由不同種類的無線傳感器、數據采集器以及智能IED設備組成，移動通信終端通過USB、RS485接口以及以太網接口與各個數據采集設備實現通信，通過識別線路設備的二維碼標簽查驗設備信息并更新檢修日志。

移動通信終端的核心為工業級GSM模塊TC351，具有低功耗的特點，支持數據、語音、短消息、傳真、R&TTE認證以及GCF認證等。其正常工作環境溫度為-20～55 ℃，滿足我國大部分地區的通信線路巡檢需求。TC351模塊的15引腳外接100 ms的低脈沖電平，用以驅動模塊進入正常工作狀態[4]。在默認的9 600 b/s波特率下，實現數據的串行異步收發。TC351模塊的RXD引腳與GPS定位芯片相連，在北斗系統的服務支持下對移動終端位置進行準確定位。移動通信終端支持多種通信協議，可以通過移動通信網絡實現服務器端和移動終端之間的數據實時傳輸。TC351模塊可外接擴展存儲空間，以就地存儲線路檢修數據，避免因數據上傳失敗造成數據丟失。

2 通信線路巡檢系統軟件部分設計

2.1 數據庫設計

通信線路巡檢系統所有檢測的數據除存儲在移動終端的硬件存儲空間中，還需要通過無線網絡將數據存儲在服務器的數據庫中，以便及時對線路的巡檢工作信息進行更新和保存[5]。本設計采用SQL Server 2002搭建巡檢系統數據庫，部分數據庫表如表1所示。

表1 巡檢系統部分數據庫表

設計系統數據存儲數據庫后，對線路進行異常識別診斷。

2.2 線路異常診斷

數據采集器在采集到線路上設備和通信光纜數據后，將信號輸入至數據處理模塊。在數據處理模塊中，若t時刻采集到的信號經過濾波和轉換后為i(t)，則i(t)在時間段t0~tn內的行波能量可以表示為：

對Ei進行離散化處理，則時間段t0~tn內行波總能量為：

使用式（2）計算出所采集信號的行波能量，以此來提取線路工作狀態特征[6]。使用連續小波變換提取采集信號的固有頻率。每一小波分解尺度與中心頻率f對應，小波變換系數C(a,b)定義尺度為：

式中，a和b分別表示小波變換的尺度因子和平移因子。將提取的工作狀態特征與系統中預先裝載的專家知識庫內的線路工作狀態特征匹配，識別判斷對應區段的通信線路是否正常工作。將診斷結果存儲至數據庫和本地存儲空間中后，檢修人員按照技術手冊處理線路異常，并將對應的檢修操作更新上傳，完成對區段內通信線路的檢修[7]。至此，完成了基于移動終端的通信線路巡檢系統的設計。

3 系統功能測試

上文設計了基于移動終端的通信線路巡檢系統，在系統實際應用前需要對系統功能進行測試，以驗證前文設計的巡檢系統是否具備實際應用資格。

3.1 系統測試內容

系統功能測試采用對比的形式，將所設計的基于移動終端的通信線路巡檢系統作為實驗組，傳統的通信線路巡檢系統作為對比組。通過測試系統對不同通信線路進行檢修時的巡檢響應時間和檢測相對誤差，評價系統性能，驗證系統的可行性。

3.2 系統測試結果及分析

系統測試前對兩系統進行試運行，以免影響實驗結果。兩組系統的功能測試數據如表2所示。

表2 系統測試數據

分析表2中的數據可知，實驗組系統的檢修響應時間明顯短于對比組系統，并且實驗組對各線路檢修的誤差均小于對比組系統。進一步處理表2中的數據，實驗組系統的平均響應時間為28.43 ms，對比組系統的平均響應時間為93.60 ms，實驗組系統的巡檢效率得到了提升。綜上所述，本文設計的通信線路巡檢系統性能更佳，可以實際驗證后使用。

4 結 論

通信線路的各種缺陷故障都有可能影響人們的正常生活和企業的安全生產，為了提高線路巡檢的準確性和效率，本文研究設計了基于移動終端的通信線路巡檢系統。通過系統功能測試，驗證了該系統的可行性。未來實際使用該系統進行巡檢時，仍需根據實際情況對系統功能進行優化，以進一步提升檢修效果。