基于北斗的光缆巡线管理系统设计

乔小瑞++吴挺++谈芳吟

摘 要 简要地分析了目前国内光缆所采用的巡线管理方式，发现基本还处于人工巡线，费时费力。随着北斗定位系统的精确定位功能不断发展，其在测量仪器、移动设备等方面得到了广泛的应用。结合其特点，提出了一种基于北斗的光缆巡线管理系统，并给出了系统总体的设计方案。

【关键词】光缆巡线系统 北斗定位系统 管理系统

1 引言

为加快信息化建设，采用信息化手段对光缆的巡线管理是非常必要的。目前，仍采用巡线人员亲自到现场巡视线路，通常以纸介质方式记录巡视情况，再人工录入计算机，这种相对落后的巡线方法有以下几方面的弊端：

（1）传统的人工巡线受地形环境、人员素质、天气状况等不确定因素的影响，效率低。

（2）复巡周期长，巡检数据准确率不高。

（3）巡线人员是否巡视到位无法进行有效监督，巡视质量得不到保障，线路安全亦得不到保证。

（4）采用比较先进的巡线技术大多基于GPS系统，该系统属于美国的军民两用卫星，受制于人，特别是在我国军用方面，存在着巨大的漏洞隐患；另外通信方式大多采用移动通讯网络，不适应野外信号差、不稳定的特点，而且在战时更容易瘫痪。

基于以上分析，本文旨在开发一种基于我国自主研发的北斗卫星导航定位系统的光缆巡线管理系统。该系统结合北斗卫星定位技术、GIS地理信息系统技术，对光缆路由区域的光缆线路、施工点及相关设备的巡检工作进行实时监控，实现对巡检人员的位置查询、轨迹跟踪以及监察预警等功能。

2 系统总体架构设计方案

基于北斗定位系统的光缆巡线系统主要由便携式巡检仪、服务器、后台GIS系统组成，其中前端手持便携式北斗定位仪的功能是对光缆位置的定标、记录和信息存储，配合管理人员制定巡检作业计划，并对巡检人员的计划执行情况进行实时监控分析；

后台GIS系统的功能是与便携式北斗定位仪连接后进行数据通信，然后通过在北斗定位仪上获得的数据在地图上对巡线人员的巡线轨迹进行记录、标定、显示和管理，它的核心技术是GIS系统（地理信息系统）和MIS系统（管理信息系统）的综合实现。

根据本系统的特点，系统技术数据是光缆设备信息的采集数据，通过采集设备将数据集中到数据库中，然后才能提供给光缆线路巡检系统，数据在专网和内部网络交互，所以系统的网络结构也是专网和内部网混合的方式。系统的整体架构图如图1所示。

系统主要由三个模块组成：

2.1 后台指挥终端模块

功能为向指挥部展示便携式巡检人员的动态位置或者历史路径信息，同时可以通过服务器向巡检人员发送命令。该子系统可以使用PC上的浏览器来访问。

2.2 服务器模块

功能是为便携式巡检仪和后台指挥终端提供服务。服务器通过串口与北斗短报文通讯板相连，接收便携式巡检仪发送的位置信息并存储，接收后台指挥终端的请求，并返回查询的便携式巡检仪的经讳度信息或者路径信息；同时完成后台指挥终端和便携式巡检仪通讯内容的转发。该系统部署Web服务器，方便后台指挥终端通过浏览器査询便携式巡检仪的位置或者路径。

2.3 便携式巡检仪模块

其中，便携式巡检仪的工作流程为，通过北斗系统终端芯片获取经纬度度坐标和速度信息，并使用AES算法进行加密然后通过短报文发送到服务器。为保证系统的实时性和稳定性。服务器采用以数据库为中心的设计模式，为追踪目标终端和指挥调度终端提供服务。接收追踪目标终端发送的地理坐标，解密之后存储于数据库。根据指挥调度终端的请求从数据库中取出坐标信息展示在地图组件上。

3 系统设计

3.1 系统功能架构设计

本系统主要分为5个功能块。

3.1.1 基础数据管理模块

该模块下又有光缆管理、光缆段管理、设备信息管理、设备资源定位数据、首页地图配置五个小模块，每个小模块执行不同的功能。

3.1.2 巡检管理模块

共有光缆段认领、巡检工作周期管理、巡检线路管理、巡检计划管理、巡检任务管理五大功能。

3.1.3 数据查询模块

课对巡检数据、盯防数据、设备采点数据进行查询。

3.1.4 应用管理模块

分故障监控定位和隐患点信息管理两大功能。

3.1.5 系统管理模块

主要是对系统本身的权限设置和维护，如图2所示。

3.2 系统技术架构

应用系统的开发主要有B/S结构和C/S结构两种模式。C/S模式是客户端/服务器端，客户端需要安装程序，处理简单业务；B/S模式采用浏览器作为客户端，只要能和服务器应用程序在同一网络中即可访问应用系统，如图3所示。

应用系统整体上采用J2EE技术架构，这种成熟的技术架构能够保证应用系统良好的安全性、可扩展性。采用MVC设计模式保证系统数据、视图的分离，保证系统的可维护性。

4 结论

笔者设计了一种基于北斗的光缆巡线系统，系统最终实现了基于北斗的光缆线路巡检管理各项功能，利用该系统在信息安全的前提下实现了对光缆线路的有效巡线和监控，可以有效掌控光缆运行状态，提高通信精确化保障水平，满足了信息化条件下通信保障的需要，促进国内建设安全发展、科学发展。

在战时巡线过程中，一旦发现有敌人破坏我方通信光缆，就可以利用该系统中北斗的传送简讯的特点来向上级进行紧急汇报，根据光缆被破坏的情况，请求总部派遣战斗国内或者维修国内支援；巡线过程中，一旦有战斗发生，巡线员可立刻发信到通信站的数据终端，通信站收到精确的紧急的信息后立刻向上级汇报情况，可快速派出机动国内到事发点，达到用最小的时间换来最大的利益，极大的保障了战时的通信网络的畅通。

参考文献

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[2]张书毕，刘作才.基于GIS的GPS车辆监控系统设计与实现[J].测绘通报，2012（06）.

[3]李强.基于GPS技术光缆定位巡线系统的设计[J].兰州交通大学学报（自然科学版），2007（03）：116-118

[4]董哲.基于北斗导航的军队车辆监控系统的设计与实现[D].济南：山东大学，2014.

作者简介

乔小瑞（1983-），男，山西省洪洞县人。硕士学位。现为海军工程大学讲师，主要从事通信线路维护、设计。

作者单位

海军工程大学 湖北省武汉市 430033