区域电力通信网光缆智能分配监测系统的设计与实现
陈刚++王肖珊
摘 要： 以区域电力通信网光缆线路为研究对象，对其智能分配监测系统的设计和实现进行了研究。根据光缆智能分配监测系统工作原理，设计了光缆智能分配监测系统结构和相关系统功能模块及软件系统，其中软件操作系统为Windows 2012 Server，选择SQL Server 2012進行数据库开发，并配合操作系统实行无缝连接，采用VB进行前台开发，在光缆智能分配监测中心选择IBM服务器进行相关工作，使用 Mapinfo Professional 12.0作为地理信息系统开发平台，开发工具使用MAP X5.0来实现，系统通过GIS功能模块实现光缆线路系统智能分配的实时监测、智能切换光、告警、预警，为今后区域电力通信网光缆智能分配监测系统的研究提供了参考。
关键词： 光缆； 智能分配； 电力通信； 监测系统
中图分类号： TN915?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）09?0166?03
Abstract： Taking the optical cable line of the regional electric power communication network as the research object， the design and implementation of the intelligent distribution monitoring system are studied. According to the working principle of the optical cable intelligent distribution monitoring system， the structure of the optical cable intelligent distribution monitoring system， related system function module and software system were designed. The Windows 2012 Server is taken as the software operating system. The SQL Server 2012 is selected to develop the database. The operating system is coordinated to implement the seamless connection. The VB is used to develop the foreground. The IBM server is adopted to carry out the related work in the optical cable intelligent distribution monitoring center. The Mapinfo Professional 12.0 is employed as the development platform of the geographic information system. The development tool is realized with MAP X5.0. The real?time monitoring， intelligent cable switchover， alarm and warning of the optical cable line system intelligent distribution are realized with the GIS function module， which provides the reference for future research on the optical cable intelligent distribution monitoring system of regional electric power communication network.
Keywords： optical cable； intelligent distribution； electric power communication； monitoring system
0 引 言
随着光纤通信的快速发展，电力区域电网信息化的稳定性、可靠性对电网的安全越来越重要。区域电网实质上属于一种区域电力的市场模式，其特点是以区域性的电力系统为基础[1]。目前光缆线路多采用架空方式，易受外界影响而造成故障，因而光缆线路是电网的薄弱环节，导致光缆故障率较高[2?5]。光缆传统维护方式的难度越来越大，需要通过先进技术实现对光缆线路的实时监测，降低光缆故障的发生率[6?9]。
随着光缆建设的日益增多，一些早期的光缆线路出现老化和电腐蚀现象，引起光缆线路故障次数增多[10]。对于传统光缆线路维护来说，存在查找故障困难、时间较长等问题，这就给电网造成安全隐患，因而，若电力通信系统能及时发现光缆故障、光缆隐患，故障时间如果能缩短，光缆阻断发生率就会大幅降低，要解决这些问题，就要建立有效的电力通信网光缆智能分配系统[11?14]。本文以区域电力通信网光缆线路为研究对象，对其智能分配监测系统的设计和实现进行研究。
1 光缆智能分配监测系统的结构
1.1 光缆智能分配监测的整体系统
电力通信网光缆智能分配监测系统由上位机监测系统、通信网络系统、监测站系统三部分组成。其中监测中心、客户端组成了上位机监测系统。上位机监测系统连接监测站，采用TCP/IP协议，图1为光缆智能分配监测系统结构示意图。
光缆智能分配监测系统工作原理如下：光缆线路的自动监测由监测站实施，同时对光纤传输损耗变化进行跟踪。对光缆线路光功率的实时监测由光功率监测模块实施。由于断线等故障，当监测到光功率比设定的阈值低时，控制模块完成光缆线路切换，同时发出告警。数据采集器件分布在光缆线路中，它将光纤基础数据发送到监测中心，同时分析并存储数据，反馈光缆运行状况给远程终端，这样故障就能被及时发现。用户可根据权限对历史告警信息、切换信息进行查看。光缆线路切换由远程控制监测站负责，通过实时监测光缆线路，能对光缆线路传输劣化情况有所察觉，从而降低光缆阻断的发生率。
1.2 光缆智能分配监测系统功能模块设计
光缆智能分配监测系统功能模块由光缆监测模块、告警处理模块、统计分析模块、故障处理模块、GIS模块、运行维护模块、资源管理模块和各模块包含的各子模块组成，图2为光缆智能分配监测系统功能模块图。
光缆监测模块主要包括实时监测、点名监测、周期监测，光缆监测可进行历史告警信息、切换信息查询、条件查询等。告警与故障处理模块主要包括告警设定、告警通知、告警处理、故障定位、故障分析、故障记录、故障恢复等。该模块可处理预告警线路、监测站延缓，切换预告警线路、控制监测站，进行周期性监测光缆线路。资源管理模块主要包括线路管理、电路管理、设备管理、拓扑管理，该模块利用TCP/IP协议连接客户端与监测中心的通信，当客户发出请求给服务器，请求收到后，服务器提供相应服务。统计分析模块主要包括光缆性能和设备性能，该模块为监测中心的核心处理模块，拆包解析监测站发的信息，并执行相应命令。GIS模块实质是进行系统的维护，进行输入数据、存贮数据、编辑数据、管理数据、空间查询、可视化输出等。运行维护模块主要包括用户管理、日常管理、派工管理、数据库管理，该模块管理用户注册、用户删除、用户信息更新等，同时对应用服务器核心数据库进行管理。
1.3 光缆智能分配监测系统GIS功能设计
图3为光缆智能分配监测系统GIS功能框架，GIS 软件系统具有五个功能，分别为数据输入、数据存贮和管理、数据编辑、可视化表达和输出、空间查询和分析。
建立GIS数据库必须要进行数据输入，即输入地图、统计、物化遥、文字报告等数据，然后转换成可处理的数字形式。包括图形数据输入、GPS测量数据输入、栅格数据输入等。数据编辑由两部分组成，即属性编辑、图形编辑。图形编辑包括图形整饰、图形变换、图幅拼接、投影变换等。属性编辑通过结合数据库管理完成相关功能。数据的存储由空间及非空间数据存储、修改、更新、查询、检索组成。GIS的核心是进行空间查询并对其分析，地理信息系统包括空间检索、空间拓扑叠加分析、空间模型分析三部分。可视化表达通常以人机交互方式进行，根据图形数据信息密集度对显示进行放大或缩小。
1.4 光缆智能实时分配监测流程设计
光缆系统智能实时监测是光缆监测系统的核心，通过光功率监测模块实现对光源传输光功率的监测，当光功率比设定门限值低时，RTU发送异常信息给监测中心，监测中心接到信息后，立即对测试程序启动中断，同时测试相关光缆线路，从而实现光缆线路系统实时监测，图4为光缆智能实时分配监测流程图。
2 光缆智能分配监测软件系统设计
2.1 软件系统图设计
光缆智能分配监测软件整个系统的操作系统为 Windows 2012 Server，选择 SQL Server 2012进行数据库开发，并配合操作系统实行无缝连接，采用VB进行前台开发，在光缆智能分配监测中心选择IBM服务器进行相关工作，工作站、数据库服务器选择的方式为客户/服务器。使用 Mapinfo Professional 12.0作为地理信息系统开发平台，开发工具使用MAP X5.0来实现。光缆智能分配监测软件整个系统由数据库系统、光缆监测系统软件、地理信息系统GIS、资源管理软件等组成，图5为光缆智能分配监测软件系统图。
2.2 光缆资源软件系统设计
光缆资源管理系统由三层组成，分别为数据存储层、界面层、逻辑处理层。在光缆资源软件系统的体系结构模型中，包含三个组成部分：资源管理客户端、资源数据库、应用服务器，地图功能通过对GIS服务器地图信息的调用实现。对通信网络资源数据的存储，以及对资源管理系统中各种系统信息的存储均由数据存储层完成。界面层主要提供各种功能界面给系统用户。处理网络资源统计调配、分析等逻辑业务由逻辑处理层完成，软件系统具有较好的重用性、可调整性、维护管理较容易等优点，图6为光缆资源软件系统体系结构模型。
在光缆网资源管理系统的数据存储层中，数据库存放全部数据，数据存储层中包含一系列数据表，这些数据表用量存储各类资源对象，同时，系统运行、管理一些需要的数据，例如，用户管理信息和系统日志等也保存在数据库中。逻辑处理层位于中间，主要分析和处理各种业务。应用服务器上通过一定接口提供相关功能界面给客户端，进而使各种资源管理功能得到进一步的实现。系统全部数据都提交到逻辑处理层，然后逻辑处理层对数据库进行访问，进而得到相关信息，经分析和处理后给客户端返回。这样保证数据库安全，降低了复杂度。 系统全部界面功能由界面层负责实现，界面功能由各种资源维护、管理、统计、查询、调配、图形化展现等组成。
3 光缆智能分配监测系统应用分析
在光缆智能分配监测系统中，当用户到监测网络登录后，通过访问客户端软件可完成监测站预告警光缆线路切换工作，进行远程控制。系统实现了对光缆实时监测，通过智能切换光缆线路实现告警和预警。通过监测光缆线路光功率，实现线路智能切换，同时分析告警信息并进行处理。监测中心服务器对监测站发的信息进行分类，并储存到数据库，为客户端提供登录请求，用户信息更新，信息查询等服务。客户端实现界面交互，完成告警信息查询，根据预告警实现光缆线路的智能切换。通过GIS功能模块实现光缆线路系统智能分配的实时监测。
4 结 语
本文以区域电力通信网光缆线路为研究对象，对其智能分配監测系统的设计和实现进行研究。根据光缆智能分配监测系统工作原理，设计了光缆智能分配监测系统结构、系统功能模块、软件系统。通过GIS功能模块实现光缆线路系统智能分配的实时监测、智能切换光、告警、预警，为今后区域电力通信网光缆智能分配监测系统的研究提供了参考。
参考文献
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[2] 任敬斌，杨振伟.电力通信监测技术在电力通信网中的应用[J].通讯世界，2015（6）：102?103.
[3] 程岩.电力通信网中通信监测技术及应用研究[J].无线互联科技，2014（7）：33.
[4] 巢玉坚.电力通信网远动通道监测的实现方式[J].价值工程，2012（26）：189?191.
[5] 张锡市.光缆监测系统在电力通信网络中的研究与应用[J].信息通信，2011（6）：39?41.
[6] 姚佩阳，万路军，孙鹏，等.基于RHP?IVFSA的多智能体编组任务分配动态优化[J].系统工程与电子技术，2014，36（7）：1309?1320.
[7] 王庆红，陈瑞，王景.集成电源变换装置智能分配电技术研究[J].船电技术，2015（5）：48?51.
[8] 杨传旭，蒋渊.建设基于配网GIS的电力通信光缆自动监测管理系统的探讨[J].电力科技，2013（12）：279?280.
[9] 健骄生，周斌.昆山有线智能光纤分配系统[J].通讯世界，2016（3）：53.
[10] 杨艳春.内蒙古电力通信网综合监测系统的研究[J].内蒙古石油化工，2012（7）：30?33.
[11] 殷明春，谢联群.四川电力通信光缆自动监测系统的建设[J].四川电力技术，2011，34（2）：65?69.
[12] 吴耀宗.研究分析电力通信网络中的光缆监测系统及其应用[J].电力建设，2012（5）：68.
[13] 罗晓云.刍议电力通信网的发展及监测技术应用[J].通讯世界，2013（10）：106?108.
[14] 陈宇航.有关电力通信网光缆监测方案的分析与探讨[J].信息通信，2012（4）：180?182.
摘 要： 以区域电力通信网光缆线路为研究对象，对其智能分配监测系统的设计和实现进行了研究。根据光缆智能分配监测系统工作原理，设计了光缆智能分配监测系统结构和相关系统功能模块及软件系统，其中软件操作系统为Windows 2012 Server，选择SQL Server 2012進行数据库开发，并配合操作系统实行无缝连接，采用VB进行前台开发，在光缆智能分配监测中心选择IBM服务器进行相关工作，使用 Mapinfo Professional 12.0作为地理信息系统开发平台，开发工具使用MAP X5.0来实现，系统通过GIS功能模块实现光缆线路系统智能分配的实时监测、智能切换光、告警、预警，为今后区域电力通信网光缆智能分配监测系统的研究提供了参考。
关键词： 光缆； 智能分配； 电力通信； 监测系统
中图分类号： TN915?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）09?0166?03
Abstract： Taking the optical cable line of the regional electric power communication network as the research object， the design and implementation of the intelligent distribution monitoring system are studied. According to the working principle of the optical cable intelligent distribution monitoring system， the structure of the optical cable intelligent distribution monitoring system， related system function module and software system were designed. The Windows 2012 Server is taken as the software operating system. The SQL Server 2012 is selected to develop the database. The operating system is coordinated to implement the seamless connection. The VB is used to develop the foreground. The IBM server is adopted to carry out the related work in the optical cable intelligent distribution monitoring center. The Mapinfo Professional 12.0 is employed as the development platform of the geographic information system. The development tool is realized with MAP X5.0. The real?time monitoring， intelligent cable switchover， alarm and warning of the optical cable line system intelligent distribution are realized with the GIS function module， which provides the reference for future research on the optical cable intelligent distribution monitoring system of regional electric power communication network.
Keywords： optical cable； intelligent distribution； electric power communication； monitoring system
0 引 言
随着光纤通信的快速发展，电力区域电网信息化的稳定性、可靠性对电网的安全越来越重要。区域电网实质上属于一种区域电力的市场模式，其特点是以区域性的电力系统为基础[1]。目前光缆线路多采用架空方式，易受外界影响而造成故障，因而光缆线路是电网的薄弱环节，导致光缆故障率较高[2?5]。光缆传统维护方式的难度越来越大，需要通过先进技术实现对光缆线路的实时监测，降低光缆故障的发生率[6?9]。
随着光缆建设的日益增多，一些早期的光缆线路出现老化和电腐蚀现象，引起光缆线路故障次数增多[10]。对于传统光缆线路维护来说，存在查找故障困难、时间较长等问题，这就给电网造成安全隐患，因而，若电力通信系统能及时发现光缆故障、光缆隐患，故障时间如果能缩短，光缆阻断发生率就会大幅降低，要解决这些问题，就要建立有效的电力通信网光缆智能分配系统[11?14]。本文以区域电力通信网光缆线路为研究对象，对其智能分配监测系统的设计和实现进行研究。
1 光缆智能分配监测系统的结构
1.1 光缆智能分配监测的整体系统
电力通信网光缆智能分配监测系统由上位机监测系统、通信网络系统、监测站系统三部分组成。其中监测中心、客户端组成了上位机监测系统。上位机监测系统连接监测站，采用TCP/IP协议，图1为光缆智能分配监测系统结构示意图。
光缆智能分配监测系统工作原理如下：光缆线路的自动监测由监测站实施，同时对光纤传输损耗变化进行跟踪。对光缆线路光功率的实时监测由光功率监测模块实施。由于断线等故障，当监测到光功率比设定的阈值低时，控制模块完成光缆线路切换，同时发出告警。数据采集器件分布在光缆线路中，它将光纤基础数据发送到监测中心，同时分析并存储数据，反馈光缆运行状况给远程终端，这样故障就能被及时发现。用户可根据权限对历史告警信息、切换信息进行查看。光缆线路切换由远程控制监测站负责，通过实时监测光缆线路，能对光缆线路传输劣化情况有所察觉，从而降低光缆阻断的发生率。
1.2 光缆智能分配监测系统功能模块设计
光缆智能分配监测系统功能模块由光缆监测模块、告警处理模块、统计分析模块、故障处理模块、GIS模块、运行维护模块、资源管理模块和各模块包含的各子模块组成，图2为光缆智能分配监测系统功能模块图。
光缆监测模块主要包括实时监测、点名监测、周期监测，光缆监测可进行历史告警信息、切换信息查询、条件查询等。告警与故障处理模块主要包括告警设定、告警通知、告警处理、故障定位、故障分析、故障记录、故障恢复等。该模块可处理预告警线路、监测站延缓，切换预告警线路、控制监测站，进行周期性监测光缆线路。资源管理模块主要包括线路管理、电路管理、设备管理、拓扑管理，该模块利用TCP/IP协议连接客户端与监测中心的通信，当客户发出请求给服务器，请求收到后，服务器提供相应服务。统计分析模块主要包括光缆性能和设备性能，该模块为监测中心的核心处理模块，拆包解析监测站发的信息，并执行相应命令。GIS模块实质是进行系统的维护，进行输入数据、存贮数据、编辑数据、管理数据、空间查询、可视化输出等。运行维护模块主要包括用户管理、日常管理、派工管理、数据库管理，该模块管理用户注册、用户删除、用户信息更新等，同时对应用服务器核心数据库进行管理。
1.3 光缆智能分配监测系统GIS功能设计
图3为光缆智能分配监测系统GIS功能框架，GIS 软件系统具有五个功能，分别为数据输入、数据存贮和管理、数据编辑、可视化表达和输出、空间查询和分析。
建立GIS数据库必须要进行数据输入，即输入地图、统计、物化遥、文字报告等数据，然后转换成可处理的数字形式。包括图形数据输入、GPS测量数据输入、栅格数据输入等。数据编辑由两部分组成，即属性编辑、图形编辑。图形编辑包括图形整饰、图形变换、图幅拼接、投影变换等。属性编辑通过结合数据库管理完成相关功能。数据的存储由空间及非空间数据存储、修改、更新、查询、检索组成。GIS的核心是进行空间查询并对其分析，地理信息系统包括空间检索、空间拓扑叠加分析、空间模型分析三部分。可视化表达通常以人机交互方式进行，根据图形数据信息密集度对显示进行放大或缩小。
1.4 光缆智能实时分配监测流程设计
光缆系统智能实时监测是光缆监测系统的核心，通过光功率监测模块实现对光源传输光功率的监测，当光功率比设定门限值低时，RTU发送异常信息给监测中心，监测中心接到信息后，立即对测试程序启动中断，同时测试相关光缆线路，从而实现光缆线路系统实时监测，图4为光缆智能实时分配监测流程图。
2 光缆智能分配监测软件系统设计
2.1 软件系统图设计
光缆智能分配监测软件整个系统的操作系统为 Windows 2012 Server，选择 SQL Server 2012进行数据库开发，并配合操作系统实行无缝连接，采用VB进行前台开发，在光缆智能分配监测中心选择IBM服务器进行相关工作，工作站、数据库服务器选择的方式为客户/服务器。使用 Mapinfo Professional 12.0作为地理信息系统开发平台，开发工具使用MAP X5.0来实现。光缆智能分配监测软件整个系统由数据库系统、光缆监测系统软件、地理信息系统GIS、资源管理软件等组成，图5为光缆智能分配监测软件系统图。
2.2 光缆资源软件系统设计
光缆资源管理系统由三层组成，分别为数据存储层、界面层、逻辑处理层。在光缆资源软件系统的体系结构模型中，包含三个组成部分：资源管理客户端、资源数据库、应用服务器，地图功能通过对GIS服务器地图信息的调用实现。对通信网络资源数据的存储，以及对资源管理系统中各种系统信息的存储均由数据存储层完成。界面层主要提供各种功能界面给系统用户。处理网络资源统计调配、分析等逻辑业务由逻辑处理层完成，软件系统具有较好的重用性、可调整性、维护管理较容易等优点，图6为光缆资源软件系统体系结构模型。
在光缆网资源管理系统的数据存储层中，数据库存放全部数据，数据存储层中包含一系列数据表，这些数据表用量存储各类资源对象，同时，系统运行、管理一些需要的数据，例如，用户管理信息和系统日志等也保存在数据库中。逻辑处理层位于中间，主要分析和处理各种业务。应用服务器上通过一定接口提供相关功能界面给客户端，进而使各种资源管理功能得到进一步的实现。系统全部数据都提交到逻辑处理层，然后逻辑处理层对数据库进行访问，进而得到相关信息，经分析和处理后给客户端返回。这样保证数据库安全，降低了复杂度。 系统全部界面功能由界面层负责实现，界面功能由各种资源维护、管理、统计、查询、调配、图形化展现等组成。
3 光缆智能分配监测系统应用分析
在光缆智能分配监测系统中，当用户到监测网络登录后，通过访问客户端软件可完成监测站预告警光缆线路切换工作，进行远程控制。系统实现了对光缆实时监测，通过智能切换光缆线路实现告警和预警。通过监测光缆线路光功率，实现线路智能切换，同时分析告警信息并进行处理。监测中心服务器对监测站发的信息进行分类，并储存到数据库，为客户端提供登录请求，用户信息更新，信息查询等服务。客户端实现界面交互，完成告警信息查询，根据预告警实现光缆线路的智能切换。通过GIS功能模块实现光缆线路系统智能分配的实时监测。
4 结 语
本文以区域电力通信网光缆线路为研究对象，对其智能分配監测系统的设计和实现进行研究。根据光缆智能分配监测系统工作原理，设计了光缆智能分配监测系统结构、系统功能模块、软件系统。通过GIS功能模块实现光缆线路系统智能分配的实时监测、智能切换光、告警、预警，为今后区域电力通信网光缆智能分配监测系统的研究提供了参考。
参考文献
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[6] 姚佩阳，万路军，孙鹏，等.基于RHP?IVFSA的多智能体编组任务分配动态优化[J].系统工程与电子技术，2014，36（7）：1309?1320.
[7] 王庆红，陈瑞，王景.集成电源变换装置智能分配电技术研究[J].船电技术，2015（5）：48?51.
[8] 杨传旭，蒋渊.建设基于配网GIS的电力通信光缆自动监测管理系统的探讨[J].电力科技，2013（12）：279?280.
[9] 健骄生，周斌.昆山有线智能光纤分配系统[J].通讯世界，2016（3）：53.
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