GIS模型接入管理平台的设计与实现

钟少军，刘磊，周艳平，李滢洁，智煜博

（昆明供电局云南昆明，云南 昆明 650011）

0 引言

配电网图模是通过对实际配电网连接特征进行抽象化描述，建立配网系统的图形、模型。配网图模的准确性及自动维护是影响配网自动化系统实现使用高效发展的至关重要的影响因素，同时对于系统本身的建设效果也有着决定性的影响，反映其建设成败[1]。当前配电网图模存在的主要问题：图模管理意识不足，运行管理多头，图模的制作质量不够理想，存在比较明显的偏低的情况，同时在对其进行维护的过程中有工作量增大的情况。另外在对其进行改造的过程中，往往出现更新频繁等相关方面的问题，在具体的运行过程中，不同类型的系统在数据的标准方面往往不能有效融合协同推进，更无法在实际的操作中实现资源和信息的共享。

在建设配网自动化系统的过程中，需要充分进行配网的有效维护，在这样情况下需要着重做好GIS系统维护，再通过接口导入配网自动化系统。当前GIS系统水平参差不齐，在具体操作过程中，如果网模存在不同程度的问题或者矛盾，对于整个配网系统的运行都会造成十分严重的影响，无法安全稳定地调度，这对于电网的运行质量会造成严重影响，甚至可能出现不同程度的安全事故。

当前GIS图模质量水平偏低，系统维护人员校核压力大等一系列问题一直存在，本文设计和实现了一种GIS模型接入管理平台。该平台实现了自动获取图模文件、进行图模校核等功能，减轻了工作人员压力，保证了配网图模质量，提高了图模运维的智能化水平。

1 系统设计

1.1 GIS模型类型

（1）拓扑关系数据模型：以拓扑关系为基础组织，功能是存储各个几何要素的GIS模型成为拓扑关系数据模型，该模型具有以点、线、面间的拓扑连接关系为中心的特点，应用过程中，拓扑关系数据模型具有结构紧凑、关系明了的优势，系统中预先存储的拓扑关系能促进系统在拓扑查询与网络分析方面效率的提高。

（2）面向实体数据模型：该GIS模型与上述拓扑模型相反，其具有完整、独立的特点，以具有地理意义的实体为基本单位，表达地理空间。在组织与存储过程中，可在文件系统和关系数据库中分别存储实体的坐标数据及属性数据，也可以基于关系数据库将二者统一存放在一个表内，或者分成两个表存放。面向实体数据模型有着系统维护与扩充方面的优势，也是当前GIS模型中常见数据模型。

1.2 系统基本体系结构

以ITU为依据，构建TMN标准体系的网络管理技术模型，基于此，不同厂商提供的设备功能存在差异，运行模型中的网络管理呈现TMN分层结构形态，结构内部包括网络管理层等相关内容。各个层次的发展效果如何，在很大程度上是由硬件设备的运行质量决定的，与设备的运行情况有着息息相关的关系。具体信息由设备厂商提供。在具体操作过程中，可以在网络管理层面进一步实现业务管理，还具备对接入网的接入设备进行监管的功能，从而便于网络级故障的实时监控，以此分析和统计网络级性能，了解用户分布情况与流量数值做好记录，为后续设计和系统优化提供参考依据[2]。

基于SNMP网络管理标准和相关协议，可以更有效地连接相对应的网络管理平台，依次实现针对性的时效性操作，在网络管理体系方面更为优化完善，并且通过管理模式的创新推动各项工作顺利进行深层次的推进，与此同时也可以有效分解网络平台功能，使相关管理者落实各项管理对策，在域内网进一步落实相对应的逻辑任务。同时中层管理者在具体的操作过程中也可以融入其中，这样可以减轻中层管理人员的负担，减少网络传输压力，打破了从前的管理困境，使系统扩展性增强，整个网络管理平台更加可靠。

1.3 系统各层功能设计

（1）数据层：近年来，基于GIS模型接入管理平台的前提下，层次式、分布式管理系统呈现普遍化发展，在网络各个节点中，异构数据源系统广泛分布，它们间具有相互独立的关系，确保网络管理系统能够充分发挥应有的作用和价值，形成一个独特的空间集成体系，这样可以实现各类信息和数据的共享，同时为访问者更有效的访问提供必要的条件。要想统一管理异构数据，首先应按照功能差异将数据层划分为数据存储层、采集层、处理层三部分，从而通过发送请求命令形式在数据层进行查询操作。

（2）被管对象层：GIS接入网络管理系统时，将基层设备网管、IP网络等与WAN或者LAN结合，在管理网络中进一步融合相对应的子网或者子网管网系统同时匹配与之相对应的交换机和路由器等。基层网管系统管理异种设备，则CORBA、SNMP、RMI等协议与GIS模型接入网络管理平台设计存在必要联系。

（3）客户端表示层：客户端表示层在运营情况中，用户通过相对应的网络系统和操作功能，可以及时有效地实现信息的查询，并且在线发现系统可能存在的问题或者不足，对于数据库的某些异常信息进行及时有效的清除，这样可以更有效地实现地理信息的应对处理，使各项关联设备操作更加切实可行[3]。

1.4 管理平台系统设计内容

GIS模型接入管理平台；采用图形化界面的操作方式，对GIS模型接入配网主站进行流程化管理，包括文件更新监视、模型变更和校验、文件导入管理、边界配置管理和模型文件版本管理五大部分。

（1）文件更新监视：文件更新监视能够利用文件监视进程，自动扫描监视目录，解析新模型文件或图形文件，分析文件更新状态。

（2）模型变更和校验：当新图模文件更新时，平台自动将新模型与上次入库模型进行对比并进行图模一致性校验、全网校验和本文校验。

（3）文件导入管理：文件导入管理能够筛选未自动导入或导入异常的馈线图模，支持手动导入。

（4）边界配置管理：边界配置管理实现按厂站对馈线进行分类，自动筛选需要人工配置边界的图模。

（5）模型文件版本管理：平台支持对所有馈线历史版本信息的查询。

1.5 接入设计中应用的技术

（1）地理信息与设备关联技术：地理信息与管理系统相结合，关系到GIS管理系统功能相关模块在预存时要融入相对应的地图综合系统，实现各类数据信息的有效融合，这样可以确保地理信息和相关设备充分连接并实现有效互动，进而使整个网络体系可以更安全稳定地运行；在对其进行设计的过程中，需要读入和显示相关数据信息，并且使其在网络系统中能进行有效传输，便于其在网络中传输，这里需要注意，必须支持多边形、弧形等图形的编辑和显示，同时借助图形分层管理技术转换地理元素，使其在系统中形成独特的标识符号，在数据存储层内记录好标识符与标识符内的设备信息，确保地理信息和相关设备能够实现有效关联。

（2）告警、性能信息统计技术：SNMP管理接口有十分显著的功能，可以充分确保整个网络体系和相对应的被管控系统及时有效地进行通信，同时也可以充分确保管理者和接入设备，在实际的运行过程中可以充分融合以实现信息的共享，且在设备连接失败的情况下，可以进行自动化的启动和自动化的恢复。另外也可以进行及时有效的监控管理工作，针对各类异常信息在客户端的表示层进行显示，在系统的运行过程中以实现制定的策略为基本依据，对各类漏洞消息进行及时有效的分析和过滤处理，确保各类消息的性质得到有效明确，并及时有效地检测可能出现的问题，然后对各类信息进行接收效果的分析、应对和处理，确定信息传送给告警监听线程。

2 系统实现

GIS模型接入管理平台包括文件更新监视、模型变更和校验、文件导入管理、边界配置管理和模型文件版本管理五大部分。主要处理流程如图1。

图1 配电网GIS 图模校核流程图

2.1 开发文件更新监视功能

文件更新监视程序能够自动启动文件监视进程，监视原始GIS模型文件存放目录和原始GIS图形文件存放目录，每30分钟扫描一次。若有新模型文件或图形文件出现，监视进程会解析出当前馈线的信息，如归属厂站、名称等，然后与管理表中的该馈线信息比较，分析文件的更新状态。

模型更新状态共有三种情况：无效图模、问题图模、新增图模。同时，文件更新监视程序支持对馈线模型的手动更新和删除，程序只将判定为合法的模型文件更新到导入区，对判断为不合理的模型文件在监视区执行删除操作。此外，程序兼具一键处理所有文件的功能，其能自动处理监视区文件，将合法的文件更新到导入区、非法文件删除、人工处理的移入人工区。上述功能实现了对模型文件的自动化和精细化处置[4]。

2.2 开发模型比较与模型校验功能

（1）模型比较功能。在有新图模文件需更新时，后台会自动对馈线对应的新模型和上次入库的模型进行比较，并支持界面查看所有变更信息。图模文件变更信息主要包括以下三类：

①自动化终端变更；

②重大变更；

③常规变更。

（2）模型校验功能。在有新图模文件需更新时，后台会自动对馈线进行图模一致性校验、全网校验和本文件校验，并支持界面查看所有校验信息。图模文件校验信息主要包括以下三类：

①自动化终端图模一致性校验；

②全网校验；

③馈线校验。

2.3 开发文件导入管理功能

文件导入管理功能支持显示所有馈线导入信息，包括馈线名、对应导入去模型文件、图形文件、文件导入状态、文件更新状态、导入时间、文件更新时间等；支持按厂站查询馈线信息并手动导入图模、查询日志、查看变更等常规操作。此外可根据是否完整导入来筛选显示图模信息。

2.4 开发边界配置管理功能

边界配置管理功能实现了按厂站直接显示馈线是否进行了边界配置，支持对馈线所属厂站、设备类型等边界信息进行查询显示与管理配置。

2.5 开发模型文件版本管理功能

GIS图模接入管理平台支持对模型文件的版本进行管理，可查询馈线的所有版本信息，并实现对历史版本的回退。此外，版本管理支持查询模型校验的相关信息。

3 系统模块的功能设计

在开放系统互联OSI的MFA FCAPS模型中，按照功能划分，网络管理分为故障管理、配置管理、计费管理、性能管理与安全管理几个部分。对GIS模型接入网络管理平台期间网络具体情况进行分析，同时对于设计过程中可能存在的问题或者不足进行及时有效的发现和解决，且融入相对应的网络系统连接技术进一步有效通过GIS模型接入管理平台，进而有效进行相对应的性能管理、故障应对处理工作，同时匹配与之相对应的安全管理功能模块等等。

3.1 故障管理模块

该功能主要是针对系统的运行情况进行全面细致的监控和处理，进一步明确相对应的故障或者问题的根源，然后为管理者提供必要的辅助，及时有效地做好故障的定位和诊断处理工作，过滤和屏蔽告警信息。

3.2 配置管理模块

同时在实践的过程中也要匹配与之相对应的网元管理系统，对相应的参数要有效检测，做好匹配和应对工作，这样才能更有效地进行网络的信息调度和管控。在GIS模型接入管理平台的过程中，配置管理模块功能发生了改变，实现了增加和删除网元的功能，并且可以进行网元参数配置、编辑配置数据等。

3.3 安全管理模块

安全管理模块涵盖权限管理、用户管理、日志管理等，可以在其中查询、维护和统计用户信息、操作日志信息、系统日志等内容，管理用户权限、业务权限和功能权限[5]。

3.4 性能管理模块

该管理模块的管理水平可以更充分地体现出网络的具体运行状态，对于相应的指标参数可以进行充分分析，使相关数据更为精准可靠、网络运行更加顺畅，且可针对管理系统性能数据进行采集和分析，为系统管理者提供网络运行状况、状态、效率评估信息。

4 系统应用

GIS图模接入管理平台在多个现场有着十分广泛的应用，并且在具体的操作过程中有十分显著的应用价值，可以使校准的正确率得到显著提升，甚至达到99%左右，可以大幅地节省校图时间，在具体的操作过程中能更及时有效地完成相关工作任务，进而为整体工作质量、工作效率的提升提供必要的支持，使图模的质量得到有效强化，为整个配网自动化系统的良性运行和高质量操作都提供了必要的保障。

但是，平台受原始图模质量影响较大，后续应不断提高图模制作水平，或调整开发方向，使其转为自动修正原始图模，也可采用集群算法和蚁群算法等改良图模布局，提高图模导入的通适性和校核的准确性。

5 结语

总而言之，从上面的分析中我们能够充分看出，在当前配电网图模的运行过程中，往往存在不同程度的问题，在这样的情况下需要进一步匹配与之相对应的GIS图模的自动导入系统，同时对于相对应的数据进行完善和优化，这样才能推动配网自动化系统安全稳定地运行，为其提供必要的支撑，进而有效推动我国配网建设，充分实现自动化智能化的发展，为我国电力事业的可持续运营和健康发展奠定基础。