基于電力通信網(wǎng)絡(luò)的管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：阿拉善地區(qū)為了提高電力供應(yīng)水平，于2013年實(shí)施了14個(gè)電力基礎(chǔ)設(shè)施工程，總投資約11.7億元。其中，全年計(jì)劃竣工10個(gè)項(xiàng)目，開(kāi)工4個(gè)項(xiàng)目，進(jìn)一步優(yōu)化了阿拉善的電力網(wǎng)絡(luò)布局，促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。目前，這些工程已經(jīng)完成了一半的進(jìn)度，極大地解決了阿拉善的電力問(wèn)題。然而，隨著阿拉善地區(qū)電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)的構(gòu)成也變得越來(lái)越復(fù)雜。因此，建立一套完善的電網(wǎng)監(jiān)控體系對(duì)于促進(jìn)阿拉善地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有緊迫性。為滿足這一需求，本文對(duì)內(nèi)蒙古自治區(qū)電力公司的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對(duì)阿拉善地區(qū)的實(shí)際需求進(jìn)行了詳細(xì)研究。在調(diào)研與分析了該地區(qū)配電網(wǎng)實(shí)際情況后，本文對(duì)其整體結(jié)構(gòu)和主要職能進(jìn)行了深入討論。

關(guān)鍵詞：電力通信網(wǎng)絡(luò)；管理信息系統(tǒng)；故障信息；資源配置

電力通信網(wǎng)絡(luò)是確保電網(wǎng)穩(wěn)定、高效和可靠的重要手段，也是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。在電網(wǎng)中，電力通信扮演著關(guān)鍵角色。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)的要求也越來(lái)越高。因此，電力通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，層級(jí)也變得更加豐富，電力通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始應(yīng)用傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)、接入網(wǎng)等多種設(shè)備。

針對(duì)電力通信網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r，本文提出了一種新的電力通信網(wǎng)管理信息系統(tǒng)，擁有更好的功能和性能。該系統(tǒng)可以建立一個(gè)新的、與互聯(lián)網(wǎng)相隔離的電力通信網(wǎng)絡(luò)，并最大程度利用原有的布線系統(tǒng)。通過(guò)與互聯(lián)網(wǎng)的連接，使得電力通信網(wǎng)絡(luò)能更好地滿足需求。

一、系統(tǒng)需求分析

（一）系統(tǒng)的業(yè)務(wù)描述

本文所研究的電力通信網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)建設(shè)主要滿足以下業(yè)務(wù)需求：

①采集通信網(wǎng)絡(luò)日志：根據(jù)不同設(shè)備類型和網(wǎng)絡(luò)分布情況，可以選擇局域化記錄收集或網(wǎng)絡(luò)化記錄收集模式，以收集設(shè)備、應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況。

②管理審計(jì)記錄：針對(duì)電力通信網(wǎng)中各種設(shè)備和服務(wù)的不同報(bào)告形式和項(xiàng)目，進(jìn)行管理審計(jì)記錄的需求。

③日志過(guò)濾與歸并：通過(guò)使用日志記錄集中審核系統(tǒng)，對(duì)原始日志進(jìn)行篩選和合并，減輕日志在網(wǎng)絡(luò)上傳輸和數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)存的負(fù)擔(dān)。

④基于局部式和基于網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)日志審核：選擇不同的日志審核系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際需求采用基于局部式或基于網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)日志審核系統(tǒng)。

⑤多維關(guān)聯(lián)分析：對(duì)不同電力通信資源的記錄進(jìn)行分析，并通過(guò)事件關(guān)聯(lián)性分析，對(duì)多個(gè)設(shè)備上的事件進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，以完成事件流程的審核。

（二）核心功能需求分析

1.資源配置管理

在異常情況下，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源的調(diào)整和更改，以提供高質(zhì)量的服務(wù)并合理管理用戶需求。配置管理是網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的高級(jí)功能之一。

2.監(jiān)控信息管理

監(jiān)視模塊可以添加、修改和刪除監(jiān)視目標(biāo)，并支持遙控監(jiān)視功能。用戶可以在控制中心設(shè)置和更改設(shè)備，并可以通過(guò)遙控指令對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置和更改。

3.系統(tǒng)基本信息管理

系統(tǒng)基本信息管理包括對(duì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息進(jìn)行維護(hù)和管理，同時(shí)還涉及對(duì)系統(tǒng)使用情況的管理。系統(tǒng)管理模塊允許對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)中的客戶和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和維護(hù)，包括添加、刪除、修改和更新用戶等操作。

二、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)的體系構(gòu)架設(shè)計(jì)

電力通信網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)采用了常見(jiàn)的三層結(jié)構(gòu)，包括業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層和數(shù)據(jù)庫(kù)層。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)層的設(shè)計(jì)與實(shí)施過(guò)程中，需要對(duì)數(shù)據(jù)的添加、刪除、編輯、查詢等操作進(jìn)行封裝，以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和維護(hù)。通過(guò)封裝這些操作，可以方便未來(lái)的擴(kuò)展和維護(hù)工作，并且便于數(shù)據(jù)存取層與商業(yè)邏輯層之間的交互轉(zhuǎn)換。電力通信網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)的體系架構(gòu)如圖1所示。

（二）系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

1.資源配置信息管理

在主干網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中，資源的配置是實(shí)現(xiàn)主干網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的另一個(gè)重要的高層管理職能。主干網(wǎng)的系統(tǒng)資源配置具有以下功能：①利用各種方法建立和調(diào)整制度，以實(shí)現(xiàn)資源的合理配置；②繪制和展示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D表；③對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)體裝置進(jìn)行增加或減少；④增加或移除網(wǎng)絡(luò)傳送鏈接；⑤完善并監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)迂回。

2.監(jiān)控信息管理

該系統(tǒng)采用分散布置的傳感器、采集器和數(shù)據(jù)信道，在機(jī)房?jī)?nèi)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、門禁、濕度、電源電壓、煙霧、電源電流、機(jī)房監(jiān)控等各個(gè)方面進(jìn)行全方位的監(jiān)控。同時(shí)，該系統(tǒng)還具備多路遙測(cè)和遠(yuǎn)程控制功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)礦機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。

3.系統(tǒng)基本信息管理

通過(guò)對(duì)上述要求的分析，系統(tǒng)的基礎(chǔ)資料管理系統(tǒng)可以被分為兩個(gè)部分： ①機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)：企業(yè)的組織架構(gòu)是其最重要的基本信息。該系統(tǒng)通過(guò)代碼和樹(shù)狀結(jié)構(gòu)來(lái)表示企業(yè)的組織架構(gòu)。結(jié)構(gòu)根據(jù)2-1級(jí)的單位進(jìn)行劃分，包括“裝備運(yùn)用部”和“裝備維護(hù)部”等部門。②用戶和權(quán)限：用戶和權(quán)限模塊負(fù)責(zé)用戶的登錄、注冊(cè)、信息管理，以及對(duì)用戶權(quán)限的控制。具體功能包括：用戶登錄和注冊(cè)、用戶信息管理、角色和權(quán)限管理、密碼管理等。

（三）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

在電力通信網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中，第一步是概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是根據(jù)用戶的存儲(chǔ)需求，對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系進(jìn)行分析，并設(shè)計(jì)出一種數(shù)據(jù)的關(guān)系模式，也就是數(shù)據(jù)庫(kù)的概念結(jié)構(gòu)模型。

根據(jù)電力通信網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)各模塊之間的關(guān)系，在對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，為了方便數(shù)據(jù)的跨表查詢，本數(shù)據(jù)庫(kù)還設(shè)計(jì)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)表，以用戶以及電力系統(tǒng)資源為例，來(lái)描述數(shù)據(jù)表的具體設(shè)計(jì)，如表1、表2所示。

三、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與測(cè)試

（一）系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的環(huán)境

下面是電力通信網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境：①技術(shù)平臺(tái)：開(kāi)源的PHP技術(shù)；②開(kāi)發(fā)語(yǔ)言：PHP；③中間件：Jmail組件；④數(shù)據(jù)庫(kù)：MySQL5.6；⑤服務(wù)器操作系統(tǒng)：RED HAT LINUX6.5。

（二）系統(tǒng)核心功能模塊實(shí)現(xiàn)

1.系統(tǒng)登錄界面實(shí)現(xiàn)

當(dāng)用戶第一次與系統(tǒng)進(jìn)行交互時(shí)，需要通過(guò)用戶名進(jìn)行登錄，并驗(yàn)證用戶的身份安全性。系統(tǒng)會(huì)設(shè)定一個(gè)特定的用戶名供用戶使用。在登錄系統(tǒng)之前，用戶需要輸入與該用戶名對(duì)應(yīng)的密碼。系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行用戶名和密碼的驗(yàn)證，確保用戶的身份安全性。只有通過(guò)驗(yàn)證的用戶才能成功登錄系統(tǒng)，并開(kāi)始使用系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。

2.資源配置信息管理模塊實(shí)現(xiàn)

該函數(shù)涵蓋了設(shè)備管理、設(shè)備履歷、儀器儀表管理、布線表管理、備品備件管理、生產(chǎn)耗材管理、方式單執(zhí)行管理、缺陷分析記錄和工作記錄管理等方面。

3.監(jiān)控信息管理模塊實(shí)現(xiàn)

監(jiān)測(cè)信息管理模塊是一個(gè)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)各種資源利用率的功能，包括備品備件、信道資源、物理資源（如端口和機(jī)盤）、光纜等。該模塊會(huì)根據(jù)設(shè)定的預(yù)設(shè)閥值，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)資源利用率，一旦超出預(yù)設(shè)閥值，就會(huì)觸發(fā)警報(bào)。系統(tǒng)利用Jmail構(gòu)件發(fā)送電子郵件、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提醒和文本消息給員工。這些警報(bào)會(huì)及時(shí)提醒員工，讓他們了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)是否超出了臨界點(diǎn)。這為員工提供了及時(shí)反饋，使他們能夠立即采取措施來(lái)優(yōu)化和擴(kuò)展系統(tǒng)。通過(guò)警報(bào)提醒，員工可以及時(shí)處理并調(diào)整資源，以確保系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

4.系統(tǒng)基本信息管理模塊實(shí)現(xiàn)

（1）機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)管理實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)管理方面，主要包括企業(yè)組織機(jī)構(gòu)設(shè)置、系統(tǒng)安全設(shè)定、系統(tǒng)基本數(shù)據(jù)設(shè)定、報(bào)表管理、設(shè)備功能位置設(shè)定、用戶日志管理、系統(tǒng)異常記錄以及系統(tǒng)提示信息等。在本系統(tǒng)中，以組織機(jī)構(gòu)為基本資料，并按照等級(jí)劃分單位，形成了一個(gè)以單位為節(jié)點(diǎn)的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。通過(guò)在系統(tǒng)中創(chuàng)建組織節(jié)點(diǎn)，并將單位與其關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的組織機(jī)構(gòu)。此外，系統(tǒng)還通過(guò)設(shè)定安全策略、權(quán)限控制和用戶角色管理，確保只有授權(quán)用戶可以訪問(wèn)和操作系統(tǒng)的相關(guān)功能和數(shù)據(jù)。同時(shí)，通過(guò)設(shè)置系統(tǒng)基本數(shù)據(jù)，如單位信息和通用參數(shù)等，為系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供必要的數(shù)據(jù)參考。

（2）用戶管理實(shí)現(xiàn)。為了確保數(shù)據(jù)的安全性和機(jī)密性，該系統(tǒng)采用了分級(jí)管理和基本資料的全系統(tǒng)共享方式。在系統(tǒng)中，對(duì)于數(shù)據(jù)的讀取、查詢和修改等操作，必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)氖跈?quán)。只有被授予相應(yīng)權(quán)限的操作者才能執(zhí)行上述操作。當(dāng)需要為某個(gè)特殊用戶設(shè)定特權(quán)時(shí)，可以將該用戶分配到相應(yīng)的用戶組中。用戶組擁有特定的權(quán)限集合，當(dāng)用戶被分配到用戶組中時(shí)，就會(huì)自動(dòng)獲得該用戶組的所有特權(quán)。需要注意的是，系統(tǒng)不支持直接將特權(quán)賦予個(gè)別用戶，而是通過(guò)分配用戶組來(lái)管理特權(quán)。

（三）系統(tǒng)測(cè)試

1.測(cè)試方法選擇

系統(tǒng)測(cè)試是一項(xiàng)重要的任務(wù)，需要進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃和選擇合適的測(cè)試方法。其中，黑盒測(cè)試和白盒測(cè)試是常用的工程設(shè)計(jì)方法。

在軟件測(cè)試中，可以將其分為兩個(gè)部分：?jiǎn)卧獪y(cè)試（模塊測(cè)試）和集成測(cè)試。單元測(cè)試是對(duì)被測(cè)試元件進(jìn)行獨(dú)立測(cè)試的過(guò)程。它要求被測(cè)試元件具備特定的功能，并與其他元件有精確的接口。單元測(cè)試的目標(biāo)是驗(yàn)證被測(cè)試元件在獨(dú)立狀態(tài)下是否能夠按照設(shè)計(jì)的要求正常運(yùn)行。集成測(cè)試是將被測(cè)試元件逐步與其他元件進(jìn)行集成，以進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)別的測(cè)試。從“原子”模塊開(kāi)始，逐漸將更高層次的模塊集成，以驗(yàn)證系統(tǒng)的功能和性能。

在電力通信網(wǎng)管理信息系統(tǒng)的軟件測(cè)試中，可以按照上述方法進(jìn)行測(cè)試。首先進(jìn)行單元測(cè)試，逐個(gè)驗(yàn)證每個(gè)模塊的功能和接口是否符合要求。然后進(jìn)行集成測(cè)試，逐步將模塊進(jìn)行集成，并驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的功能和性能。

2.測(cè)試用例設(shè)計(jì)

測(cè)試用例是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的一種方法，用于說(shuō)明測(cè)試任務(wù)和系統(tǒng)需求之間的關(guān)系。在電力通信網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)中，可以從功能性測(cè)試和性能測(cè)試兩個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試的推行。

（1）功能性測(cè)試。能性測(cè)試是驗(yàn)證系統(tǒng)能否正確操作和輸出，符合需求規(guī)格說(shuō)明書中定義的功能的測(cè)試。其中，一個(gè)測(cè)試用例可以是用戶登錄測(cè)試。在這個(gè)測(cè)試中，針對(duì)不同用戶，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)定相應(yīng)的授權(quán)權(quán)限和提供相應(yīng)的提示信息，當(dāng)用戶輸入用戶名或密碼時(shí)。

（2）性能測(cè)試。性能測(cè)試用于評(píng)估系統(tǒng)在負(fù)載條件下的性能表現(xiàn)。在電力通信網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)中，可以使用流行的性能測(cè)試軟件 Load Runner 進(jìn)行測(cè)試。Load Runner 可以實(shí)時(shí)檢測(cè)和應(yīng)用系統(tǒng)的性能，通過(guò)模擬真實(shí)用戶的操作，找到和解決問(wèn)題。Load Runner 能準(zhǔn)確測(cè)量不同配置上的負(fù)載，并預(yù)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，從而進(jìn)行優(yōu)化。

3.測(cè)試結(jié)果分析

在對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)進(jìn)行全面測(cè)試時(shí)，共設(shè)計(jì)了158個(gè)測(cè)試用例，其中3個(gè)是錯(cuò)誤測(cè)試用例，意味著只有在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中才能發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。而其他155個(gè)測(cè)試用例基本符合系統(tǒng)的內(nèi)在邏輯，沒(méi)有實(shí)際漏洞。測(cè)試結(jié)果顯示，電力通信網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)的吞吐量的平均值為1668495 kb/s，平均響應(yīng)時(shí)間為0.249ms。這些指標(biāo)能夠較好地反映系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。

另外，通過(guò)增加并發(fā)用戶數(shù)量，可觀察到電力通信網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)的吞吐量和平均響應(yīng)時(shí)間也會(huì)相應(yīng)地增加，同時(shí)變化趨勢(shì)也相對(duì)穩(wěn)定。因此，可以得出結(jié)論，論文中提出的控制策略在實(shí)際應(yīng)用中非常有效。

四、結(jié)束語(yǔ)

本論文基于阿拉善地區(qū)當(dāng)前的通信資源狀況，提取了對(duì)通信資源的管理要求，并基于這些要求開(kāi)發(fā)了一套以電網(wǎng)為基礎(chǔ)的管理信息系統(tǒng)。以下是該論文的主要結(jié)果：①論述了選題的研究意義，并參考了國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。這為論文的進(jìn)一步研究提供了扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和有效指導(dǎo)。②綜合介紹了研發(fā)所使用的相關(guān)方法，例如一般數(shù)據(jù)庫(kù)和SQL等軟件，這些方法的介紹有助于讀者對(duì)論文的研究方法有更全面的理解。③對(duì)系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行了全面、系統(tǒng)地研究。這表明作者對(duì)系統(tǒng)的性能有深入的了解，并在研究過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行了全面評(píng)估。④系統(tǒng)的具體架構(gòu)主要包括登錄模塊、服務(wù)器和其他設(shè)備，以及相關(guān)的管理功能。這些模塊的設(shè)計(jì)有助于讀者對(duì)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的把握。⑤對(duì)該系統(tǒng)的架構(gòu)和實(shí)施進(jìn)行了較為完整的說(shuō)明，包括管理、數(shù)據(jù)收集和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的需求，并對(duì)各個(gè)方面做了較為詳盡的分析和設(shè)計(jì)。這為實(shí)際應(yīng)用中的系統(tǒng)實(shí)施提供了指導(dǎo)和參考。

作者單位：宋弘亮 寧波市電力設(shè)計(jì)院有限公司

廖海林 國(guó)網(wǎng)紹興供電公司

江涵 寧波市電力設(shè)計(jì)院有限公司

張文博 國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司寧波供電公司信息通信分公司（數(shù)據(jù)中心）

參考文獻(xiàn)

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