GIS 支持下的電力通信線路管理系統開發研究

趙牛泰，馬曉藝

（國網甘肅省電力公司超高壓公司，甘肅 蘭州 730070）

0 引 言

新時期，電力通信網中的通信手段日益豐富，覆蓋面積開始擴大，進一步推動著社會經濟發展。電力通信線路的安全性直接影響著電力系統發電、配電等工作的開展，當前通信線路主要包括架空線路、埋設線路以及無線線路，不過在電力通信線路運行中也會受到自然災害、施工破壞、盜竊光纜以及線路老化等因素影響，應用地理信息系統（Geographic Information System，GIS）技術進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概述

1.1 GIS 技術分析

GIS 技術的主要作用在于采集、存儲、管理和分析地球表層的相關數據，當前已在諸多行業中得到應用，在電力行業中主要體現在電力系統線路管理方面。電力通信線路管理系統以地理空間數據庫為基礎，在計算機的數據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態及地理信息進行分析與優化，提高其運行效率和安全性，能夠推動電力系統的自動化發展。GIS 技術結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，整個電力通信線路管理系統也具有良好的保密性[1,2]。

1.2 系統簡要分析

GIS 電力通信線路管理系統具有系統性、綜合性特征，得到輸配電和通信平臺的支持并生成網絡信息模型，借助建模手段對通信網絡資源加以維護。整個管理系統包括3 個結構，分別為監控層、網絡通信層以及間隔層，其中監控層的運行通過工作站、模擬屏、打印機、網絡交換機、不間斷電源以及語音告警設備配合實現，通過上述硬件配合進行數據采集和存儲，然后通過計算機進行遠程控制。整個系統在輸配電系統平臺以及通信一體化平臺下形成功能更加完善的電力通信網絡系統，然后在建模技術下進行通信網的資源維護。設備主要作用是數據采集和存儲，能夠在計算機界面下實時監控、遠程控制查詢統計、數據匯總。網絡通信層的組成部分包括通信管理機以及通信線路，通過其運行能夠采集智能裝置的通信信息，之后將采集的信息發送到后臺監控系統。間隔層中的采集終端裝置運行對電力系統一次設備加以保護，之后實時匯總信息數據。

1.3 系統需求探討

電力通信線路管理系統根據通信邏輯電路構成的邏輯拓撲連通關系建立路由系統模型，其中包括3大模型，分別為設備資源模型、物理拓撲模型以及通路資源模型。這些模型的作用主要是對物理設備的資源進行管理，以實現內部邏輯的優化、電路的分配和電路交換等目標。電力通信線路管理系統要完成如下工作：統一管理系統的通信線路資源；得到通信線路資源表；對通信線路進行自動化管理并且自動進行資源調度；通過人機界面查詢和統計信息資源；優化管理系統的網絡業務；對通信線路資源加以分析，確保整個通信網絡正常運行。GIS 電力通信線路管理系統的運行需要將基礎數據靜態錄入，該項工作也關系著電力系統的整個運行，為此要求實時導入相關數據并且進行靜態數據維護，其中涵蓋電力系統數據和線路改建的數據，通過實時信息反映通信網絡的運行情況。而線路的管理與調度在采集信息之后進行，短時間向工作人員發出警報。在報表輸出中能夠將系統統計結果以報表、圖形、網頁文件等形式呈現出來[3]。

2 GIS 下的電力通信線路管理系統開發思路

利用網頁發布通信空間數據為用戶搭建平臺，GIS 技術能夠實現數據分享、信息瀏覽，具有分布式特點，便于維修，具有可視化特征，開發要點如下。

2.1 管理構架

利用瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）分析電網負荷，然后配置當前流量負載，通過3 個層級的結構有效降低了服務器的負擔，并通過負載均衡技術解決了運行中的問題。體系下載客戶端、GIS 中的服務器、Web 服務器、空間數據服務器都在這一框架中，體系內的客戶端和用戶銜接能夠得到多種數據，了解用戶的請求，即設定好啟動代碼響應用戶請求，空間數據搭配了服務器，能夠對現有數據加以操作[4]。

2.2 工具開發

模型視圖這種控制器接納了互聯網信息服務（Internet Information Services，IIS）框架中的信息服務，呈現出動態頁面，通過特有規格的中間件以及腳本語言運行后臺中的數據庫，涵蓋了一定的存儲空間，并且數據庫中的屬性模塊能夠存儲幾何數據、地理信息和相關數值，留存在體系內部的數據都可以通過GIS設定的渠道進行查驗[5]。

2.3 應用層級

體系中地圖和Tab 相連接，然后存儲數據，但地圖數據難以更替，并且制備的文件被保存在體系內的服務器端。在地圖中搭載了業務層，通過表格留存數據并且進行改動，通過自動控制建立相關操作。為了讓地圖具有安全性，需要在當前數據內部備份矢量圖形和對應表，并且預留數據冗余。此外，為了提升響應效率可采取逐級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模塊設計

GIS 電力通信線路管理系統設計利用互聯網技術實現，通過Web 頁面的應用數據遠程瀏覽和查詢，實現信息共享，并且對電力通信系統以及光纖設備可視化管理，整個系統模塊設計如下。

3.1 明確電力通信電路的GIS 管理系統框架

其一，系統在GIS 和開發平臺中采集整合GIS數據以及通信線路基礎數據，其中涵蓋基礎地理要素、光纜電纜設備數據、管道數據、微波線路數據以及運行維護數據等內容，GIS 平臺為系統數據來源提供支持，呈現三維可視化環境，然后對系統功能各模塊加以開發；其二，物理拓撲結構下打造了電力企業、信通分公司和運維部門的縱向結構，系統能夠在同一平臺下完成線路施工以及日常檢修工作。

3.2 系統開發環境

GIS 電力通信線路管理系統通過B/S 系統進一步提升了系統性能，節約了網絡流量，其中邏輯功能層中包括數據庫、服務器、客戶端3 大板塊，其中客戶端中的人機交互界面是核心部分，而數據庫涵蓋了系統開發的全部數據，主要作用是對數據加以存儲。該系統設計開發利用了動態服務器頁面（Active Server Pages，ASP）開發語言，通過互聯網信息服務動態界面，在開放平臺中運行服務器應用了特殊的腳本語言以及計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）軟件。GIS 電力通信線路管理系統服務器選擇戴爾品牌，中央處理器（Central Processing Unit，CPU）的內存容量為2 GB，硬盤容量為300 GB，系統包括了關系數據庫以及實時數據庫。其中，關系數據庫對不同表格的數據關系加以管理，而實時數據庫能夠實時采集數據。

3.3 設計圖形管理模塊

這一模塊能夠管理不同類別的圖形，確保設備圖形以及線路圖形能夠單獨運行，其中線路圖層為系統圖形管理的關鍵，可通過不同顏色標記，保證主干線路顏色不同于分支線路。此外，系統添加了線路以及設備增減、移動等功能。在系統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備線路坐標位置，在圖層管理中還能夠捕捉鼠標，操作人員移動鼠標到某條線路時，系統能夠呈現指定范圍內的線路斷面圖，為管理人員呈現出線路分布狀態。

3.4 設備線路查詢和管理模塊

這一模塊的設計不僅能夠實現信息輸入、信息定位以及距離測量，還可以在界面中展示信息，并且系統在網絡線路節點、光纖通信、拓撲圖支持下查詢信息，考慮系統管理以及維護需要增設了線路架空接線盒，增加管道備案管理功能，通過系統分析明確線路數據和類型。

3.5 系統邏輯框架

這一框架涵蓋了幾大模塊，分別為采集適配模塊、數據管理模塊以及應用邏輯模塊，其中數據接入以及采集由適配模塊控制，避免設備廠家接口差異影響運行。在數據整理和轉換過程中達到傳輸目標，對于系統邏輯模塊來說，能夠將數據傳輸到數據庫和控制系統，設備的數據管理層應用邏輯模塊的多種數據接口和其他模塊，關聯時能夠幫助系統設計需要數據，保證信息及時、準確傳遞，之后在查詢界面了解圖形以及數據的處理進度。

3.6 系統安全架構

在系統正常運行期間，安全設計起到了保障作用，安全架構包括2 大部分，分別為網絡安全和自身安全管理。具體說來，在網絡安全中能夠確保數據和通信的安全性，可采取物理隔離和編程隔離2 種方法實現GIS 電力通信線路管理系統的正常運行。而編程設計過程中系統安全區主要包括日常維護、核心生產以及核心交換3 個區域，在日常維護區能夠對第三方接入進行安全管理，對不同的用戶設定權限，之后在不同的系統設計接口，從而達到數據傳遞目標，通過橫向接口與縱向接口實現系統的正常運行。

4 基于GIS 的電力通信線路管理系統應用分析

GIS 技術和互聯網技術的結合能夠在發布數據后實現信息共享，并且網絡操作和維護較為便捷，已經在我國電力行業中得到了廣泛應用。與此同時，GIS技術具有數據分析能力強和直觀性的特征，便于進行通信線路檢查與維護，實際應用如下。

4.1 實現系統化管理

電力通信線路管理系統運行期間涵蓋了不同的要素，需要進行針對性處理，為此系統要進行圖層管理，要點在于根據管理需要對屏蔽功能優化，實現系統內部每個線路獨立服務設備并正常運行，能夠為客戶提供高質量信息。與此同時，為了方便用戶及時對顯示地圖進行管理，系統運行過程中依靠單線結構并根據具體需要通過不同顏色以及模塊描述線路。

4.2 圖形的系統化處理

電力通信線路管理系統還利用了鷹眼技術，在運行過程中通過顯示窗口進行圖形處理，如全景窗口和局部窗口。在管理人員應用下加以處理，關鍵在于結合實際需求確保每個環節和單元達到管理目標。實際操作期間，單元縮放、圖形移動的過程中為達到管控和優化目標要在系統管理工作以及電力通信線路中建立系統控制軟件，讓系統安全運行得到保證，有利于進行實時控制，避免由于延遲以及信息失誤導致管理失效。

4.3 系統化設備查詢

電力通信線路管理系統運行期間需要對線路、設備和運行數據加以管理，尤其是系統分析運行的數據，這樣用戶才能完成查詢以及進行功能定位。為保證用戶獲取數據信息，系統要及時將相關的查詢結果體現在界面，這也是全面進行系統管理的基礎。通過光纖通信網的運行，并結合數據和結構加以維修，由此在整體上實現正常運行。此外，電力通信線路管理系統的運行需要做好數據統計和分析工作，尤其是要及時掌握光纖通信網運行信息以及歷史信息，由此結合實際需求調整，為電力通信線路管理工作提供信息支持。

5 結 論

GIS 支持下的電力通信線路管理系統研究工作逐漸深入，要求密切關注系統組成結構和管理效果，確保數據存儲和管理工作達到相關標準，并通過圖層管理模塊設計完善體系，最后通過算法判斷路徑。此外，需要建立可視化環境，進行多功能系統模塊開發，今后需要繼續加強GIS 的研究與應用，由此實現電力通信線路管理工作的良好開展。