谈GIS系统在电力通信中的应用＊

程路明

（湖州电力局,浙江 湖州 313000）

谈GIS系统在电力通信中的应用＊

程路明

（湖州电力局,浙江 湖州 313000）

针对GIS系统在电力通信管理中日趋广泛应用的趋势,介绍了GIS系统的基本概念和主要原理,并结合工作实际,介绍了GIS系统在电力通信资源管理方面的主要功能及其具体应用情况.

GIS;通信网络;资源管理

1 GIS系统简介

1.1 GIS系统的概念

GIS（Geographic Information System）,中文简称“地理信息系统”,是融合计算机科学、地理学、测量学和信息学于一体,存储和处理空间资源信息的高新技术.它利用地理学、测量学和计算机科学把地理位置和相关业务属性信息紧密结合.使用者可以借助其特有的空间资源分析功能和可视化表达效果,进行各种辅助决策.GIS信息技术自上个世纪60年代以来己经广泛应用于电力、水利、地质勘探、市政规划、农业、通信和国防航空等领域.

1.2 GIS系统的组成

GIS系统以地理空间数据库为基础,在计算机硬件设备和软件系统的支持下,对地理空间数据及相关属性数据进行采集、输入、存储、编辑、查询、分析、显示输出和更新的应用技术系统.系统由以下三个部分组成：

（1）硬件：GIS系统的硬件构成包括：数据服务器、磁盘存储阵列、数字化仪和扫描仪.其中数据服务器和存储磁盘用来处理和存储数据和程序,数字化仪和扫描仪用来搜集数据,显示器和绘图仪用来显示与输出数据.

（2）软件：GIS系统软件部分包括数据输入和格式转换模块、数据编辑模块、数据管理模块、数据操作模块以及数据显示和输出模块五个部分.数据输入和转换模块负责空间数据及属性数据的输入,实现不同的GIS数据格式之间的转换.和资源数据的输入和格式转换;数据编辑模块负责建立空间数据的拓扑关系,实现空间数据和资源数据的关联,完成数据的增加、删除和修改;数据管理模块负责数据库的建立、访问和维护;数据操作模块负责空间数据的放大、缩小和漫游操作功能,以及对数据的双向查询、缓冲区分析、叠加分析和网络分析操作;数据显示和输出模块负责显示和输出空间地理图形、专题图、文档与表格.

（3）数据：GIS系统数据按类型分为空间数据和资源数据.空间数据包括几何图形和图像数据;文档数据包括文档和表格数据.GIS数据按内容可分为基础数据,如地质、地貌、地形数据;专题数据,如规划、站点和设备数据;宏观数据,如综合统计指标数据.GIS系统的结构如图1所示.

1.3 GIS基本原理

1.3.1 数据采集

建设GIS系统首先要建立地理数据库,确定数据源并获取数据.在完成收集各种数据资料之后,需要对数据资料进行分类和标准化处理,即将数据按客观的特征进行归纳、分层和分级,并确定数据的统一格式编码,以便系统对数据进行更新和维护,从而保证数据的正确性和可操作性.

1.3.2 空间数据结构

GIS系统地理数据库的空间数据结构是指空间数据在地理信息系统内的组织和编码形式,具体分为空间数据表示、栅格数据结构和矢量数据结构三个部分.

（1）空间数据表示.要使计算机能够识别地理空间信息,必须将信息和实物抽象化,通过几何图形和图像数据加以数字化描述之后,才能让计算机进行了识别.空间数据有两种基本形式：栅格数据和矢量数据.

（2）栅格数据结构.栅格数据是对地理空间信息的量化和离散描述,其每个像元的值可以用一位二进制数、一个字节或三个字节来表示.栅格数据结构强调图像表达,其结构数据简单、直观,便于进行识别,适合用作GIS系统背景显示.

（3）矢量数据结构.矢量数据结构即坐标集合,通过坐标集可以精确定义图形的位置、形状和大小.矢量数据结构强调几何图形.这种结构的数据相对栅格结构的数据精度高,占用空间小,是高效的图形数据结构.它可以清楚地表示点、线、面各空间实体之间的关系,便于在GIS系统中进行空间查询与分析.

1.3.3 数据编辑与管理

地理数据通过数据采集并按既定的数据结构输入到GIS系统中后,需要对其进行编辑与管理.其中编辑的主要任务为建立空间数据的拓扑关系,即几何图形元素之间的链接关系.空间数据拓扑关系可有效加强GIS系统的查找和分析功能.数据管理功能实现空间数据和属性数据的关联.空间数据和资源数据在GIS系统中以不同的形式分别存储,因此需要通过建立可以统一的空间数据和属性数据公共标识符来完成GIS系统对这些数据的综合处理,从而进一步完成数据的增加、删除和修改操作.

2 GIS系统在电力通信资源管理中具体运用

电力通信资源管理系统是电力信息化战略的重要环节,是电力通信现代化管理的重要组成部分.该系统旨在为电力通信专业建立一套功能完备的运行支持系统,以适应电力企业对通信网络规划和管理的需要.

系统的建设目标是：根据电力通信工作的特点,从设备、线路资料的电子化管理入手,结合地理信息系统（GIS）技术,建立统一的图形化、智能化的电力企业通信网络资源管理系统,对通信的物理和逻辑资源进行高效管理.同时,和现有其他电力信息系统（如ERP系统、调度MIS、输配电系统）充分融合,使其成为综合信息管理与服务平台的组成部分.系统在功能实现上要求具备实用性、先进性、开放性和安全可靠性.

2.1 GIS系统管理对象

GIS系统的管理对象包括通信的逻辑资源、机房设备、线缆资源、物理资源几个部分.层次结构如图2所示.

结合电力企业调度管理和信息化建设的特点,现阶段GIS系统的管理对象主要以通信传输网络、通信机房设备、通信光路及电路资源为主,管理方式以资源的数字化描述及基础应用为主,在此基础上提供综合应用.系统的功能结构如图3所示.2.1.1 系统管理

系统管理包括：系统登录、权限管理、日志管理、数据源管理、系统参数管理、消息管理、报表管理等几个不同的功能模块.此外,系统所决定的通用辅助功能还包括：风格设置、地图装载、图层控制、图形测量工具、图形绘制工具及图形打印工具.

2.1.2 数据维护

数据维护模块提供对地图、站点、设备、线缆等资源数据进行维护操作的功能.包括地图信息的修改,站点和站内设备的新增、修改、删除,以及对线路架设和变更的管理.数据维护可以使用单个设备维护和批量设备维护两种不同方式.其中批量维护方式帮助用户快速地维护相关数据,缩短时间,提高效率.

2.2 资源管理

资源管理是GIS系统在电力通信运用中的一个重要功能模块,主要包括站点管理、机房设备管理、光缆资源管理、光路电路管理、查询统计和业务分析以及故障缺陷管理.

2.2.1 站点管理

站点管理对象包括局大楼、各级变电所、电厂及其它通信站点.其中对于一个站点的管理,具体包括站点的创建、修改、删除、查询操作,以及站点属性数据的维护和站内通信设备数据的操作.通过站点管理的定位功能,能够迅速地在地理信息图上确定被查询站点的地理位置,并可查看站点的各类资源数据.

2.2.2 机房设备管理

机房设备管理主要包括通信机房设备属性、设备位置、设备结构及设备之间连接信息的管理.其管理对象包括：传输网设备（光端机、PCM）、交换设备（网络交换机）、接入设备、配线设备（ODF、DDF、VDF）、通信监控设备和电源设备.机房设备结构的描述采用“机柜-设备-板卡-端子”模式.机房设备连接信息的描述主要指不同设备端子、光缆纤芯以及电缆之间的物理连接和逻辑关联.此外,根据设备与电缆之间的关系,系统还可以生成设备电源连接图.

2.2.3 光缆资源管理

光缆资源管理包括光缆、纤芯、光路、光接头盒、光终端盒、光缆接头以及光缆预留、光缆盘留和相关的附属设备资源的管理.光缆资源的维护包括基础图形资料维护、属性资料维护和光缆连接资料维护.其对象包括：光缆与ODF、光接头盒、光终端盒的连接,光缆与光缆的连接.

在进行光缆线路的设计和规划时,系统可以详细查看光缆和光接头盒的内部结构信息和传输设备端子与光缆纤芯的连接情况,对于光缆接头,可以查看光缆在接头内部的熔纤情况.同时,系统还提供了光缆网络路由图管理功能,帮助工作人员查看通信光缆地理和拓扑分布.

2.2.4 光路管理

光路通道是指用于传输电力通信业务,由一段或多段光缆路由组成的传输通道.光路两端物理上与光传输设备连接.光路管理包括光路调整和配置、光路路由查询、传输系统拓扑图管理.

光路规划和调整是光路管理的一个重要功能,可以根据光传输网的结构规划对光路的路由进行更改.同时,光路路由的查询功能可以在地图上高亮显示所查询的光路路径,同时显示相应光缆路由信息.配置光路的操作完成后,系统可创建传输系统图.

2.2.5 电路管理

电路是指为了完成某一传输等级的通信业务而开通的逻辑信息通道.电路管理包括电路配置、电路路由查询.电路配置指对通信传输网的逻辑电路的配置,具体包括高阶和低阶电路配置.电路查询功能可以在传输系统图上高亮显示电路路径,同时显示所经过的光缆纤芯、传输网元、设备板卡、端子、逻辑时隙的详细信息.

2.2.6 查询统计和业务分析

查询统计和业务分析模块包括全网资源统计、线路资源统计、站点资源统计、设备资源统计、板卡资源统计和点图查询、设备定位查询、关联查询、多向交叉信息提取、分类查询及管道资源分析、光缆资源分析、光纤分析等各项功能.

通过该功能模块的运用,可以方便快捷地对电力系统通信网络从站点的地理分布到板卡的规格属性等各个等级资源信息进行查询和统计.同时,也可以对通信网络的物理光缆资源和逻辑光路和电路资源使用情况做出统计,为通信机房建设、通信设备升级以及光缆线路规划施工提供决策帮助.

2.2.7 故障缺陷管理

故障管理主要包括故障定位、故障分析以及故障查询.GIS系统根据通信网拓扑关系,进行物理光缆、逻辑光路和电路的故障影响范围分析,通过界定故障点的物理位置和逻辑位置,找出故障点上、下游的所有受影响的光缆线路以及逻辑光路和电路,对故障进行定位、分析,对缺陷故障及其处理信息进行保存,为电力通信检修部门准确掌握设备动态信息,及时制定故障处理应急预案提供有效帮助.

3 结束语

电力通信GIS系统完整地构建了通信网络资源的图纸库和属性库,为通信资源的调度及业务部门的使用提供了全面支撑,为规划和决策部门提供可靠的数据参考.通过使用GIS系统,可以实现对通信传输网络、交换网络、接入网络、光缆线路支撑网络及数据网络等平台的统一化、智能化管理,并进一步帮助我们进行通信资源的重组优化.可以说,电力通信GIS系统的开发和应用,为电力通信资源管理工作提供了一种创新和高效的管理手段.

[1]刘明德,林杰斌.地理信息系统GIS理论与实务[M].北京：清华大学出版社,2006.

[2]李功新.基于GIS的电网生产管理系统建设与应用[M].北京：科学出版社,2008.

[3]伏玉琛周洞汝.地理信息系统（GIS）技术及其在配电管理中的应用[M].武汉：武汉水利电力大学出版社,2000.

TN915.853

A

1009-1734（2010）S0-0285-04

2010-05-10

程路明,助理工程师,从事电力通信工程研究.