電力通信光纜資源管理數字化應用與研究

蔡瑩乾 CAI Ying-qian；張棟 ZHANG Dong；朱淵婧 ZHU Yuan-jing

（國網河南省鄭州供電公司，鄭州 450006）

0 引言

當前電網信息化建設水平不斷提高，電力通信網絡的安全穩定運行直接關系到電網的生產、經營及系統運行的穩定性、安全性。電力通信網目前主要依靠光纖網絡傳輸，光纜是通信網絡的重要組成部分，光纜的維護工作成為保證通信網傳輸質量的重要工作。

對于日益龐大且復雜的電力光纜網架，光纜運維工作必須依托可靠、直觀、高效的臺賬系統。目前，電力通信光纜路由多采用人工制表、制圖方式等記錄。雖然較為直觀，但是難以對整體通信業務路由優化、光纜資源信息、故障分析判斷等進行快速的綜合分析。運維工作的智能化、數字化程度相對較低，已漸漸不能適應當前日益龐大的電力光纜網架的運維需求。

同時，隨著鄭州在中原經濟區建設大環境下的快速發展，城市周邊軌道交通工程、市政拆遷改造等工程的力度逐年加大，電力通信光纜受外力破壞的風險也成遞增趨勢，嚴重影響了電力通信網的安全穩定運行，光纜快速搶修是亟待解決的重難點問題。隨著近幾年新建變電站、線路的投運，造成光纜的路徑、路由改造頻繁，現有的資料更新方式較為低效，已不能適應電力通信發展的需要。因此開展通信光纜資源管理數字化研究，把各種數據以直觀可視的、專題圖形的方式呈現給運維人員，有助于提高維護人員的工作效率，便于業務管理部門了解光纜資源空間分布及維護情況，提高通信光纜的維護質量和管理水平，有效提升光纜故障點處理速度。

1 光纜信息資源管理數字化系統

1.1 總體思路

系統采用先進信息通信技術，以提升管理精益化、數字化水平為目標，實現電力通信光纜運維由傳統向智能轉變，管理由規范向精益轉變。系統依據北斗魔盒建立集外業數據采集、通信光纜、光纖日常巡檢的綜合移動平臺，運用GIS 地圖信息搭建三維立體的電力通信網界面，圖形化展示光纜具體走徑與纖芯業務信息，采用基于云網絡的差分服務，使位置信息達到亞米級，運用智能算法和傳感模塊進行光纜實時監控完成故障預防感知，利用計算機和數據庫技術構建融合所有業務信息的通信光纜資源管理數字化系統平臺，實現臺賬管理明了化、光纜走徑可視化、通信設備定位精確化、排管顯示圖形化。

常規的光纖網絡資源管理方式局限于臺賬管理，只是將信息以列表形式展現，將光纜信息與地理信息系統相結合，并直觀展現在地圖上非常必要。利用后臺處理對相關光纜信息進行綜合分析，根據用戶需要生產自定義報表，滿足日常生產運行管理的需要。

1.2 總體設計

通信光纜信息資源管理數字化系統以電力通信光纜業務實際應用需求為核心，遵循實用性、平臺化、整體性與擴展性原則，具備靈活配置模塊、多種擴展接口的能力，具備支持業務功能的擴展與重構的靈活性。根據電力通信光纜在電力系統組網上的運行方式的特點，確定系統的核心、骨干、接入三層結構，主界面是電力通信光纜地理信息管理系統，在此主界面下，按照區域劃分分成幾個區域，或分成幾個環網等。公司站點按照電壓等級不同用不同顏色著色顯示，站點間組成的光環路用不同顏色標示，并在圖層設計鏈路圖層，系統主界面結構和系統的實際組網結構相互對應。該系統開發設計生產多個領域，系統數據種類繁雜，應用涉及到通信、數據庫、GIS、網絡等技術領域。

系統設計的人工界面向商業化軟件靠近，人工用戶界面友好，操作簡單，維護方便。系統基于城市電子地圖，并實時更新數據，實現了通信站、通信光纜在區域內的通信傳輸資源信息化管理與維護。

系統具備通信傳輸類型、屬性信息結合地理信息的查詢，通過設置查詢條件，查詢出符合條件的記錄，通過點擊記錄能把具體信息在文本框內顯示，并且能直觀展現在地圖上，通過傳輸資源屬性信息迅速定位其地理位置，多角度信息展現，為用戶處理故障提供的參考，提高了通信工作質量和處理突發故障的效率。

圖1 通信光纜資源管理數字化系統總體架構

圖2 通信光纜資源管理數字化系統平臺主界面

在通信光纜資源管理數字化系統整體設計時，數據分析分類非常重要。需要和用戶交流溝通并對各類型數據進行分析，對數據類型進行分類。那些數據需要重點關注，此類信息采集必須詳細。多余不重要的數據，則會給系統造成存儲浪費系統運行遲鈍。因此針對每種類型的數據，選取哪些屬性值及信息值、存儲量需要慎重考慮取舍。綜合考慮分析，該系統目前采集如下數據：

①光纜類型、架設方式、長度、運行狀態、起始站點、總芯數、衰耗、接頭盒數量以及每一芯所傳輸的業務和空余芯數等。

②敷設類型：垂直、水平、穿管、架空（走向、高度）、地埋（走向、深度），電纜隧道、電纜井、占用孔洞（敷設層）敷設轉角、中間接續盒、三跨情況（交叉跨越公路、鐵路、河流）等。

數據錄入采取多種方式，主要采取自動接入方式主要將各類數據按照固定格式從數據源導入數據分析域存儲系統，作為計算、分析的數據基礎。數據導入主要包括通信運行方式數據導入、光纜實時運行數據導入、電網地理系統參數數據導入。在通信運行方式數據導入方面，根據每年通信運行方式單，采用文件導入方式實現，重點變更的數據采用人機接口方式錄入。在通信光纜GIS 數據接入方面，采用實時參數數據更新，與互聯網數據源同步，保持地圖的實時性、實用性。

2 系統功能

2.1 基礎臺賬管理

把通信光纜資源中涉及重要數據如光纜類型、光纜長度、連接節點、接續盒、管道、桿路、光纜連接設備、傳輸設備、交換設備等通信資源的屬性信息寫進數據庫，將通信設備信息屬性集中統一管理，便于基礎臺賬管理，查詢信息更加詳實。

圖3 排管顯示及管理

在傳統地圖基礎上應用數字化技術，將運行中的通信設備虛擬進計算機中，使得光纜、接續盒、接口設備、板卡卡位等在圖上具有了空間位置信息，從而對其基于GIS 技術實現信息的錄入與維護。由于不同設備具有了矢量信息，各類設備之間的復雜拓撲連接關系可以圖形化展示。圖形化的操作平臺對大量不易見、不可見的通信傳輸資源，在保證良好的真實性及可拓性的前提下實現可視化管理，保證了設備信息錄入的正確性及直觀性。

2.2 圖形化展示

①基于GIS 提供光纜圖形顯示功能，在地圖上顯示光纜走徑和關鍵節點位置信息。提供地圖局部放大、縮小、位置移動、快速定位、坐標顯示、距離測量等地圖的基本操作功能，實現光纜走徑可視化和通信設備定位精確化。

②點擊地圖上的光纜線路，在地圖上彈出提示窗口顯示其光纜的空間地理位置信息和所有數據屬性信息、纖芯利用情況、工程資料圖等，實現排管顯示圖形化。

③基于GIS 提供排管、井顯示及管理功能，以便用戶快速地查看所要查找井內排管分布及管內光纜占用情況。

④結合輸電線路、電纜隧道以及排管分布情況綜合分層顯示，方便管理人員全局把控資源配比與線路建設。

⑤提供多種查詢、檢索功能提供多種方式實現通信光纜資源的查詢：一是通過三層運行方式結構的層次圖，用戶按照核心、骨干、接入網類型選擇查找目標；二是基于通信光纜資源實體的關鍵數據屬性，根據用戶輸入的屬性值進行匹配查詢；三是在電子地圖上用戶隨機用鼠標點擊選擇通信光纜查詢。

2.3 統計分析、實時監控、故障預測

智能化的路由分析，有效分析重要業務是否存在共路由、共光纜情況，方便運行方式的下達和檢修工作的高效處理。結合光纜防外破在線監測系統，及時發現光纜異常，通過短信方式實時將故障報警信息推送給運維人員，實現重要光纜故障的快速處置。

①靜態數據管理：實現對通信光纜相關的路由信息、桿塔溝道地理信息、通信站點、光纜類型、光纜長度、纖芯數量、接頭盒等光纜靜態數據的位置信息、屬性信息和關聯信息的統一管理。②光纜資源調配：光纖配線架管理，對光芯在用、備用和故障纖芯狀態的管理，光芯上光路方式生成、跳接、拆除等光纜資源方式管理。③光纜運維管理：日常消缺處理、故障隱患處理、光纜日常巡視、巡視數據比對、ADSS 光纜防腐蝕檢查、管道光纜路面檢查、光纜故障定位、應急預案的管理，光纜纖芯利用率、光纜故障率等指標統計分析等功能。④光纜運行監視：利用分布式光纖振動檢測原理，實現電力光纜沿線振動情況的實時檢測報警和定位，并進一步通過特征值的獲取，進行不同振動源的識別，并最終根據識別結果進行報警。通過與傳輸設備的告警聯動實現故障自動查找和故障點自動定位。

3 結語

通信光纜資源管理數字化系統可以運用GIS 與變電站地理信息相結合，展示實際光纜走向，圖形化、立體化展示纖芯業務、實時監控光纜纖芯占用狀態，提高光纜搶修速率。在日常應用過程中，面對通信光纜數量不斷增加，光纜承載業務量越來越重要的諸多困難，光纜數字化的應用，降低了通信系統的管理難度和強度，提高了運維人員的日常工作效率。同時由于此系統可將光纜屬性數字化管理，光纜路由圖形化管理，光纜數字化管理與電網生產業務密切結合，促進光纜運檢工作提質增效，為電力安全生產提供基礎。