电力通信光缆资源管理数字化应用与研究

蔡莹乾 CAI Ying-qian；张栋 ZHANG Dong；朱渊婧 ZHU Yuan-jing

（国网河南省郑州供电公司，郑州 450006）

0 引言

当前电网信息化建设水平不断提高，电力通信网络的安全稳定运行直接关系到电网的生产、经营及系统运行的稳定性、安全性。电力通信网目前主要依靠光纤网络传输，光缆是通信网络的重要组成部分，光缆的维护工作成为保证通信网传输质量的重要工作。

对于日益庞大且复杂的电力光缆网架，光缆运维工作必须依托可靠、直观、高效的台账系统。目前，电力通信光缆路由多采用人工制表、制图方式等记录。虽然较为直观，但是难以对整体通信业务路由优化、光缆资源信息、故障分析判断等进行快速的综合分析。运维工作的智能化、数字化程度相对较低，已渐渐不能适应当前日益庞大的电力光缆网架的运维需求。

同时，随着郑州在中原经济区建设大环境下的快速发展，城市周边轨道交通工程、市政拆迁改造等工程的力度逐年加大，电力通信光缆受外力破坏的风险也成递增趋势，严重影响了电力通信网的安全稳定运行，光缆快速抢修是亟待解决的重难点问题。随着近几年新建变电站、线路的投运，造成光缆的路径、路由改造频繁，现有的资料更新方式较为低效，已不能适应电力通信发展的需要。因此开展通信光缆资源管理数字化研究，把各种数据以直观可视的、专题图形的方式呈现给运维人员，有助于提高维护人员的工作效率，便于业务管理部门了解光缆资源空间分布及维护情况，提高通信光缆的维护质量和管理水平，有效提升光缆故障点处理速度。

1 光缆信息资源管理数字化系统

1.1 总体思路

系统采用先进信息通信技术，以提升管理精益化、数字化水平为目标，实现电力通信光缆运维由传统向智能转变，管理由规范向精益转变。系统依据北斗魔盒建立集外业数据采集、通信光缆、光纤日常巡检的综合移动平台，运用GIS 地图信息搭建三维立体的电力通信网界面，图形化展示光缆具体走径与纤芯业务信息，采用基于云网络的差分服务，使位置信息达到亚米级，运用智能算法和传感模块进行光缆实时监控完成故障预防感知，利用计算机和数据库技术构建融合所有业务信息的通信光缆资源管理数字化系统平台，实现台账管理明了化、光缆走径可视化、通信设备定位精确化、排管显示图形化。

常规的光纤网络资源管理方式局限于台账管理，只是将信息以列表形式展现，将光缆信息与地理信息系统相结合，并直观展现在地图上非常必要。利用后台处理对相关光缆信息进行综合分析，根据用户需要生产自定义报表，满足日常生产运行管理的需要。

1.2 总体设计

通信光缆信息资源管理数字化系统以电力通信光缆业务实际应用需求为核心，遵循实用性、平台化、整体性与扩展性原则，具备灵活配置模块、多种扩展接口的能力，具备支持业务功能的扩展与重构的灵活性。根据电力通信光缆在电力系统组网上的运行方式的特点，确定系统的核心、骨干、接入三层结构，主界面是电力通信光缆地理信息管理系统，在此主界面下，按照区域划分分成几个区域，或分成几个环网等。公司站点按照电压等级不同用不同颜色着色显示，站点间组成的光环路用不同颜色标示，并在图层设计链路图层，系统主界面结构和系统的实际组网结构相互对应。该系统开发设计生产多个领域，系统数据种类繁杂，应用涉及到通信、数据库、GIS、网络等技术领域。

系统设计的人工界面向商业化软件靠近，人工用户界面友好，操作简单，维护方便。系统基于城市电子地图，并实时更新数据，实现了通信站、通信光缆在区域内的通信传输资源信息化管理与维护。

系统具备通信传输类型、属性信息结合地理信息的查询，通过设置查询条件，查询出符合条件的记录，通过点击记录能把具体信息在文本框内显示，并且能直观展现在地图上，通过传输资源属性信息迅速定位其地理位置，多角度信息展现，为用户处理故障提供的参考，提高了通信工作质量和处理突发故障的效率。

图1 通信光缆资源管理数字化系统总体架构

图2 通信光缆资源管理数字化系统平台主界面

在通信光缆资源管理数字化系统整体设计时，数据分析分类非常重要。需要和用户交流沟通并对各类型数据进行分析，对数据类型进行分类。那些数据需要重点关注，此类信息采集必须详细。多余不重要的数据，则会给系统造成存储浪费系统运行迟钝。因此针对每种类型的数据，选取哪些属性值及信息值、存储量需要慎重考虑取舍。综合考虑分析，该系统目前采集如下数据：

①光缆类型、架设方式、长度、运行状态、起始站点、总芯数、衰耗、接头盒数量以及每一芯所传输的业务和空余芯数等。

②敷设类型：垂直、水平、穿管、架空（走向、高度）、地埋（走向、深度），电缆隧道、电缆井、占用孔洞（敷设层）敷设转角、中间接续盒、三跨情况（交叉跨越公路、铁路、河流）等。

数据录入采取多种方式，主要采取自动接入方式主要将各类数据按照固定格式从数据源导入数据分析域存储系统，作为计算、分析的数据基础。数据导入主要包括通信运行方式数据导入、光缆实时运行数据导入、电网地理系统参数数据导入。在通信运行方式数据导入方面，根据每年通信运行方式单，采用文件导入方式实现，重点变更的数据采用人机接口方式录入。在通信光缆GIS 数据接入方面，采用实时参数数据更新，与互联网数据源同步，保持地图的实时性、实用性。

2 系统功能

2.1 基础台账管理

把通信光缆资源中涉及重要数据如光缆类型、光缆长度、连接节点、接续盒、管道、杆路、光缆连接设备、传输设备、交换设备等通信资源的属性信息写进数据库，将通信设备信息属性集中统一管理，便于基础台账管理，查询信息更加详实。

图3 排管显示及管理

在传统地图基础上应用数字化技术，将运行中的通信设备虚拟进计算机中，使得光缆、接续盒、接口设备、板卡卡位等在图上具有了空间位置信息，从而对其基于GIS 技术实现信息的录入与维护。由于不同设备具有了矢量信息，各类设备之间的复杂拓扑连接关系可以图形化展示。图形化的操作平台对大量不易见、不可见的通信传输资源，在保证良好的真实性及可拓性的前提下实现可视化管理，保证了设备信息录入的正确性及直观性。

2.2 图形化展示

①基于GIS 提供光缆图形显示功能，在地图上显示光缆走径和关键节点位置信息。提供地图局部放大、缩小、位置移动、快速定位、坐标显示、距离测量等地图的基本操作功能，实现光缆走径可视化和通信设备定位精确化。

②点击地图上的光缆线路，在地图上弹出提示窗口显示其光缆的空间地理位置信息和所有数据属性信息、纤芯利用情况、工程资料图等，实现排管显示图形化。

③基于GIS 提供排管、井显示及管理功能，以便用户快速地查看所要查找井内排管分布及管内光缆占用情况。

④结合输电线路、电缆隧道以及排管分布情况综合分层显示，方便管理人员全局把控资源配比与线路建设。

⑤提供多种查询、检索功能提供多种方式实现通信光缆资源的查询：一是通过三层运行方式结构的层次图，用户按照核心、骨干、接入网类型选择查找目标；二是基于通信光缆资源实体的关键数据属性，根据用户输入的属性值进行匹配查询；三是在电子地图上用户随机用鼠标点击选择通信光缆查询。

2.3 统计分析、实时监控、故障预测

智能化的路由分析，有效分析重要业务是否存在共路由、共光缆情况，方便运行方式的下达和检修工作的高效处理。结合光缆防外破在线监测系统，及时发现光缆异常，通过短信方式实时将故障报警信息推送给运维人员，实现重要光缆故障的快速处置。

①静态数据管理：实现对通信光缆相关的路由信息、杆塔沟道地理信息、通信站点、光缆类型、光缆长度、纤芯数量、接头盒等光缆静态数据的位置信息、属性信息和关联信息的统一管理。②光缆资源调配：光纤配线架管理，对光芯在用、备用和故障纤芯状态的管理，光芯上光路方式生成、跳接、拆除等光缆资源方式管理。③光缆运维管理：日常消缺处理、故障隐患处理、光缆日常巡视、巡视数据比对、ADSS 光缆防腐蚀检查、管道光缆路面检查、光缆故障定位、应急预案的管理，光缆纤芯利用率、光缆故障率等指标统计分析等功能。④光缆运行监视：利用分布式光纤振动检测原理，实现电力光缆沿线振动情况的实时检测报警和定位，并进一步通过特征值的获取，进行不同振动源的识别，并最终根据识别结果进行报警。通过与传输设备的告警联动实现故障自动查找和故障点自动定位。

3 结语

通信光缆资源管理数字化系统可以运用GIS 与变电站地理信息相结合，展示实际光缆走向，图形化、立体化展示纤芯业务、实时监控光缆纤芯占用状态，提高光缆抢修速率。在日常应用过程中，面对通信光缆数量不断增加，光缆承载业务量越来越重要的诸多困难，光缆数字化的应用，降低了通信系统的管理难度和强度，提高了运维人员的日常工作效率。同时由于此系统可将光缆属性数字化管理，光缆路由图形化管理，光缆数字化管理与电网生产业务密切结合，促进光缆运检工作提质增效，为电力安全生产提供基础。