信息通信:基于智能移动终端的电力通信管网资源管理系统

　　信息通信:基于智能移动终端的电力通信管网资源管理系统

　　研究背景

　　电力通信链路及其系统是电网运行过程中实现调度自动化、保障智能化、运营市场化以及管理现代化的基础载体，也是确保电网系统安全、服务优质、成本经济、环保运行的重要方式。电力通信链路有别于传统通信方式，它广泛敷设在不同电压等级电力管道之内，是电力通信系统中较为普遍的一种信息传输通道，其承担的电力系统生产业务具有链路建设与管理、电力传输业务支持、运维自动化等。电力通信链路承载诸多的电力办公业务，主要有视频通信、语音传输、办公系统支撑等等[1]。因此，电力通信链路已经成为保障电网安全、稳定、优质运行不可或缺的重要组成部分。近年来，社会电能使用需求的普遍快速增长，电网技术也得到了高速的发展，行业对电力通信链路的可靠性及安全性要求也是越来越高。

　　传统的电力通信链路资源管理模式较为落后，主要依靠电力管理部门及现场操作人员的记录和经验，普遍采用报表记录的形式，链路资料的更新和数据维护往往缺乏统一的标准，因此管理存在不科学的现象，而且由于工作量较大，准确度和效率也非常不乐观[2]。为了解决上述问题，应用计算机、通信相关技术，构建一个采用智能移动终端的通信管网资源系统，可以实现电网通信链路资源的智能综合管理，有效提升链路资源的利用率，切实提高链路的运行维护水平。

　　传统管理模式

　　传统的电力系统通信链路资源管理模式为链路运维检测人员通过日常巡查形成链路巡查记录数据，根据巡视数据以规定的数据格式形成链路资源报表。随着通信井道、通信链路的新建、改建、迁建等业务的不断增多，传统的链路资源管理方式完全不能符合现有需求，无法满足新时期的通信链路运维要求[3]。

　　通过业务与流程分析，总结传统链路资源管理模式普遍存在如下问题：

　　（1）光缆基础资料录入不规范且不准确，造成了工作效率低、人力成本高的运维痛点。具体表现为：光缆资源的更新维护缺乏专业人员，不同的人员有着不同的维护标准，导致了资料录入的不规范；同时，部分站点间光缆杂而多，资料维护人员由于不熟悉该缆段就会造成资料录入的不准确。

　　（2）光缆巡视的工作量大。现阶段，日常光缆巡视的工作模式多为巡视人员根据纸质资料和人为记忆展开巡视，每个人员熟悉的缆段不同，增加了巡视的工作量，甚至导致某些杆塔和管道出现漏巡或错巡的问题。

　　（3）光缆故障的快速定位较难。特别是入城光缆运行环境差且路径复杂，由于市政建设施工频繁，造成重要入城光缆多次被挖断。紧急抢修人员根据 OTDR（光时域反射仪，Optical Time Domain Reflectometer）的事件点信息，由于光缆故障测试信息与空间地理信息未实现关联，只能凭借人为经验在事件点附件寻找断点，难以在短时间内准确快速定位断点，延长了故障抢修时间，从而降低了电力通信网的可靠性[4]。

　　（4）光缆资源的统计、分析不方便，无法快速有效开展光缆资源的实时监控、数据分析、建设规划和管理调度。

　　基于新技术的管理系统设计

　　3.1系统概述

　　本系统用于通信井道及其内部通信线缆的日常巡检与管理。

　　通信井道为通信线缆埋设的载体，一般位于马路人行道附近，通信井位于地面以下，用专用井盖进行封闭。

　　井盖/井道电子标签一般安装于井盖反面或井口附近的井道内壁上，起到通信井的信息识别作用。该电子标签具有极强的信号发射与接收能力，在实测的水泥混凝土通信井道与水泥/钢混井盖的环境下能够达到开盖8米、闭盖1-2米的读写距离。

　　扎带式线缆电子标签固定在某一条线缆上，用于单条通信线缆的信息识别。该电子标签具有良好的防水性能，具有读写距离远、稳定高、抗干扰能力强的诸多特点。

　　移动式智能巡检终端（简称手持终端或手持巡检终端），是一种内置多种传感器与操作系统的便携式微计算机设备，具备电子标签信息采集、读取、写入等数据交互功能，具备一定的数据处理能力。该设备具有便携、使用方便等特点，实测中具有最大十米左右的特定电子标签读写距离，并具有较好的读写稳定性。

　　3.2系统架构与功能角色

　　图1 系统架构图

　　通信井道线缆链路物联网综合巡检系统具有系统层、设备层、用户层等三层结构。最下层为系统层，由运行在使用单位内网或者云服务器内的软件系统服务器端和系统数据库组成，主要起到系统后台支撑与数据处理存储的作用。往上为设备层，主要包含手持终端、计算机、手机等系统运行与数据处理载体，起到用户使用媒介的作用。最上层为用户层，主要分为巡检员、巡检事务管理员、系统管理员等几个角色，巡检员负责日常的实地巡检工作，巡检事务管理员负责分配和管理巡检任务，系统管理员具有系统管理的完整权限，能够实时监测到巡检的进度和质量，起到对整体事务最高管理的作用。

　　3.3系统使用场景

　　通信井道线缆链路物联网综合巡检系统的使用场景由前端（巡检人员）使用场景与后端（管理人员）使用场景组成，巡检人员使用前端系统进行日常巡检工作，管理人员使用后端系统进行日常管理工作，前后端系统联动组成完成系统，实现数据与功能的互联互通。

　　3.4前端使用场景

　　图2 巡检员巡检流程

　　巡检功能有日常巡检与高级巡检之分，日常巡检模式下只对线缆、井道等基本信息进行信息核对、修改，具体信息的展示模式、信息维度等细节应有使用单位论证提出后软件进行适配与实现。前端功能使用者为巡检工作人员，过程中巡检人员手持智能巡检终端，在被检井盖附近读取RFID信号，识别当前位置井盖电子标签，手持终端立刻展示该通信井的基本信息，巡检人员即可核对检查相关信息。读取被检井盖电子标签信息时若读取到非本次被检的井盖电子标签信号，应根据信号强度判断当前巡检人员所处位置（即手持终端与井盖的距离关系），选定需要检测的井盖标签进行数据读取与功能操作。读取井盖电子标签信息时也能读到部分该井所属的扎带式线缆电子标签的信号，系统自动加以区别与判断。

　　巡检工作人员检查核对基本信息后，在必要的情况下会打开井盖进行单一或全部通信线缆的巡检流程。手持智能巡检终端伸入井道口之内读取各线缆的具体信息，并与原先设置时应有的线缆进行对比，提示正常、缺失、破损、异常等状态。巡检工作人员可以手动设置该井道内线缆的状态，系统自动记录变动信息，并将数据安全保存在手持机端（或直接后端服务器内），并在联网状态下实时完成数据交换与同步。

　　高级巡检功能会选配功能，主要是为高层级巡检人员提供基于手持巡检终端的高级功能，提供一般巡检人员的日常巡检之外的操作功能，如线路详细信息设置、手持终端信息设置以及使用单位需求的其他功能实现等等。

　　3.5后端使用场景

　　后端系统主要供管理人员进行系统综合管理，分为两个不同角色场景。

　　图3 巡检管理员功能

　　场景一为巡检管理员使用场景，主要面向巡检管理员角色，提供巡检任务分配与管理的功能，包括人员管理、任务管理、井道管理、线缆管理等主要功能。

　　图4 系统管理员功能

　　场景二为系统管理员使用场景，主要面向系统管理员角色，提供系统设置、任务管理、巡检管理、分析决策、综合管理等功能，能够极好地简化目前通信线缆管理部门的巡检管理与故障处理流程，快速提升实际工作效率，并为使用单位拓展智能巡检与故障检测模式提供技术支撑。

　　3.6智能移动终端系统功能设计

　　用户登录时自动判断用户角色并配套权限，巡检用户点击“登录”按钮或者图片直接进入系统即可；下一个界面为“井盖定位与扫描”界面；

　　3.6.1井盖定位与扫描

　　本功能内嵌式了WebGIS动态地图，标注了前地图范围内的井盖分布情况，此功能要求前期数据未对接，由用户单位进行前期坐标定位或数据输入。下部为“扫描井盖节点”按钮，点击后触发手持机RFID扫描功能，直接进入信号最强的井盖RFID标签（即靠近）所属的信息页面；下一页面为“当前井道详细信息页面”。

　　3.6.2当前井道详细信息

　　该界面中部显示井盖编号，该编号来自当前井盖的EPC或者TID号（需预先用手持机中读写APP对测试用井盖标签进行EPC或TID号植入）；界面下部显示当前应有的所属线缆信息，此信息来自APP预置信息，测试时需做测试数据；如下图，点击“节点所属光缆”按钮进行所属光缆标签的识别，读到后在标签右侧显示“✔”，读不到显示“×”，点击任意一条所属线缆的信息列表进入该线缆详细信息显示界面；巡检记录不可点，点击“巡检标注”按钮，进入线缆标签信息编辑界面，巡检人员点击“正常“、”缺失“、“破损”、“异常”等按钮直接标注状态后返回上一级页面。

　　3.7 后台系统功能设计

　　3.6.3系统管理功能

　　系统管理功能包括：系统基本参数设置、数据备份与还原、使用访问控制、手持终端接入认证等功能。基本参数设置用来管理系统运行相关的基本参数，数据备份与还原提供系统运行日志与巡检运维数据的备份与还原等综合性管理功能，使用访问控制面向管理员角色进行权限控制，手持终端接入认证可以进行详细的终端统一管理。

　　图7 巡检管理功能的基本信息显示

　　巡检管理功能提供新建、修改、删除、管理巡检任务的功能，可以对单次或批量巡检选定巡检部门、巡检人员、巡检时间要求、巡检质量要求、巡检细节要求等多种精细化操作。管理员能够查看单次或批量巡检作业的完成情况，包含巡检员实时定位、巡检轨迹、巡检质量等。

　　巡检管理功能的基本信息显示图示如上，管理员能够快速掌握本次巡检/抢修的具体信息，包括巡检人员信息与当前状态，巡检任务信息、巡检井道信息以及巡检的线缆信息等。

　　图8 实时巡检任务管理界面

　　人员管理功能分为管理权限管理、巡检权限管理等两方面，前者用来对使用后台系统的人员账号进行综合权限管理，后者对使用手持终端的巡检人员账号进行综合权限管理。

　　数据决策功能能够对一个时间阶段内某个指定区域内的井道/线缆的故障概率进行统计与大数据分析，形成完整的报表文档，可以对管理员对该时段该区域内相关的井道/线缆故障进行预判，起到合理调配巡检资源、技术配套等作用，能够极大地缩短故障解决的时间，提高作业效率与用户满意度[5]。

　　数据决策的数据维度信息由用户单位论证后确定，数据的显示方式可以按照用户需求进行定制，系统支持多种自定义模式的报表显示与导出支持功能。

　　图9 数据决策平台

　　研究结论

　　本文围绕着解决电力通信链路资源管理过程中一些共性痛点问题为出发点，剖析了传统链路资源管理存在的各种弊端，本着解决实际问题、提高线缆管理科学性的目的，设计了一种基于智能移动终端的电力通信线缆链路资源管理系统。该系统将线缆资源信息与空间地理信息实现关联，并以 Web 页面进行展示。建设此平台能够有效地规范线缆基础资料的录入维护，减少线缆巡视的工作量，提高线缆故障的处理速度，提供线缆资源规划和调度的数据支撑，多维度提升线缆资源精益化管理的水平。该技术的应用和推广将有效推动智能电网的快速发展。