面向电力配线调运检的交互式移动运维平台的设计

，

(国网安徽省电力有限公司信息通信分公司，安徽 合肥 230022)

0 引言

电力通信配线的运行和维护，是在一系列综合管理的基础上确保电力信息系统的稳定运行[1]。电力通信配线运维主要的内容包括[2-3]通信运维调度(系统运行监控、故障管理、通信资源管理等)和通信运行操作(电力通信数据分析、技术管理、安全管理等)、通信检修维护(日常信息收集、定期检查、故障排除等)。

目前，电力通信和维护作业的实施和管理存在一系列问题[4-5]。第一，缺乏统一的管理平台。不同省市采用的管理模式、软件、硬件系统和媒体形式不尽相同。多模式共存不利于国家电网公司的所有通信系统的集中管理，并且离散数据很容易导致信息孤岛[6-9]。第二，部分电力通信运维和通信服务仍处于离线操作状态。目前离线的运维流程是管理系统先将工单分配给操作和运维人员，然后操作员携带打印的工单来同时进行检查和记录，最后将检查结果输入到系统中。这种离线方法降低了运维人员的工作效率，增加了管理员的验证工作量。而对故障或隐患的描述取决于操作维护人员的个人书面表达能力。第三，运维人员缺乏直观的可视化数据支持。通信资源、故障和维护人员巡视记录的本地化，分别取决于管理终端、故障报告书面描述和工作日志。在需要时，通信资源、故障和维护人员无法快速定位。

针对上述问题，设计一种采用电力GIS、GPS定位和物联网识别技术，面向通信调度、运行、检移的移动运维平台，并将该平台应用于电力通信配线的管理运维领域。

1 平台设计

1.1 系统整体设计

电力通信配线系统的运维人员在线路运维现场使用移动终端进行操作和维护，移动终端使用无线VPN通过AP接入无线网络。无线网络连接到VPN防火墙。根据操作和维护数据所属的安全区域，数据通过特定安全区域的防火墙之后连接到服务器集群。服务器集群包括移动运维服务器、数据服务器等。管理终端通过交换机等网络设备连接到服务器[9]。平台整体设计如图1所示。

图1 移动运维平台的设计

1.2 移动终端的功能

移动终端包含以下硬件模块：GPS定位模块、无线通信模块、按键模块、处理器模块、电源模块、流媒体模块和存储器模块。处理器模块实现移动终端的软件功能，包括终端管理、信号处理、数据加密、日志管理、安全管理、流媒体和信息推送。移动终端的设计如图2所示。

图2 移动终端的设计

运维人员通过移动终端接收管理终端下发的工单，并做出相应回应。运营商根据移动终端发布的推送清单、安全通知和操作指令，现场进行维护操作，并实时上报通信设备、电路状态等信息。当操作维护站点发现故障或需要在线处理时，可通过移动终端的在线通话和在线视频模块与其他操作人员或管理人员进行通信。工单执行的UML用例如图3所示。

图3 工单执行的UML用例

1.3 管理终端的功能

管理终端包括以下硬件模块：附加功能接口、附加数据接口、通信模块、处理器模块、电源模块、多媒体模块和数据服务器。处理器模块实现管理终端的软件功能，包括信号处理、数据加密、网络管理、人员管理、云卫计划管理、报表管理、故障管理、资源管理、通信管理、流媒体信息发布、GIS管理、云卫系统管理、终端管理、日志管理和安全管理。管理终端的设计如图4所示。

图4 管理终端的设计

在整体调度协调中，管理员通过使用终端管理，可以规划运行和维护、管理系统中的所有通信资源，并且还能够控制故障和线路状态，并根据不同的级别生成相应的报告和要求。

在管理单个任务时，管理员将工单分配给运维操作员，然后，管理员可以通过人事管理模块和运维计划管理模块，查询人员的当前位置和计划的执行情况。

2 关键技术在系统中的应用

2.1 系统问题和解决方案

为了解决目前操作维护所面临的问题，提高设备的智能化水平，移动运维系统不仅实现了基本功能，而且着重研究和实现了以下功能：

a.画面显示。此功能有助于提高所有类型报告的可读性。如果发生故障，可通过管理终端直观地查看受影响的区域和线路，并尽快将操作人员派往现场。运营商可以通过移动终端快速查询故障位置。最终减少失败的持续时间。

b.移动终端的高精度定位功能。 该功能有助于快速定位故障，管理通信资源，并检查操作员的工作纪律。

c.智能通信资源识别与标记。采用更高效、智能的设备或线路识别技术，避免人工登记造成的错误。然后，可以在线记录当前资源的状态，并可以实时访问历史信息，从而提高通信资源管理的效率。

为了实现上述功能，系统采用电力GIS、GPS定位和物联网设备识别技术。

2.2 关键技术的应用

2.2.1 电力GIS

GIS(地理信息系统)是一个数据管理系统，可以集中、存储、查询、编辑、处理和显示地理信息[10]。电力GIS是GIS在电力系统应用中的一个例子，可以整合和显示道路、普通建筑物、电力系统建设(变电站和发电厂等)、塔架、输电线路，以及通信资源(通信设备、通讯线路等)与现实的地理环境。

在移动运维平台中，服务器管理和移动终端都可以通过电力GIS功能进行可视故障跟踪和资源调度。

2.2.2 定位技术

为了实现移动终端的高精度和实时定位，研究了几种主流的定位技术。几种主流定位技术的优缺点如表1所示[11]。

考虑到：大部分电力通信运行维护工作在地面进行，可选择支持户外定位技术;电力通信运行和维护工作有一定的持续时间，因此不需要快速定位; 结合电力GIS，10 m的精度已达到使用要求; 方便和经济。因此，所设计的平台最终选择了GPS定位技术。操作员填写巡视记录时的界面如图5所示。

图5 移动终端上显示的运维路线

2.2.3 物联网设备识别技术

物联网识别技术可以在移动终端上快速查询和编辑通信资源信息，并且可以通过管理服务器上的数据库来维护资源的所有历史信息[12]。研究了当前主流的设备识别技术，包括条码、二维码和射频识别技术。考虑到实施的难度和成本，选择条形码和二维码识别方法。

现有通信设备和电路的固定资产标签上的条码容量可以扩展或替换为二维码。在操作维护现场，操作员通过移动终端组装的摄像头扫描条码或二维码，进入资源信息库。运营商根据现场实际情况更新资源的相应属性。管理终端将信息更新到数据服务器以避免出现信息孤岛。

3 结束语

该设计可以解决目前电力通信配线运维中遇到的一系列问题。为保证电网和通信网络运行的稳定性，提出的设计采用了成熟的技术。扩展功能和数据接口保留在终端的软硬件模块中，以提高设备的功能适应性。

另外，移动终端和管理终端的设计基于独立设备，因此它包含硬件模块和软件。在实际的应用中，需要依据实际需求来确定具体的实施形式，如移动终端采用安装在Android或IOS等系统终端上的应用程序，管理端采用在Windows或Linux等系统中安装可执行程序的形式。