电力通信机房数字化转型实践

张 岩

（对外经济贸易大学统计学院，北京 100070）

0 引 言

随着信息化的迅猛发展和5G、物联网、云计算、大数据以及人工智能等新一代信息技术产业的涌现，国内各互联网企业、金融行业、广电行业等纷纷提出了异地灾备、通信机房互联等大带宽需求。通信机房作为电力通信行业业务运行的中枢系统，具有极高的价值。业务的有序开展取决于通信机房的正常运行，而通信机房的正常运行则取决于机房中各支撑系统设备及传感器能否正常工作。一方面，需要采取多种手段保证机房各项支撑系统的稳定运行，包括动力系统、空调系统、环境系统、安防系统以及IT系统，机房管理人员需要详细掌握上述系统的实时运行状况以及告警信息，实现对机房的精细化管理[1]；另一方面，针对机房设备运行故障告警能有序开展运维工作，下发工单至运维人员或代维人员，管理员可对维护质量进行全方位监督，实现智能化运维管理。

为了保障系统的正常运行，现已建设资产管理系统、动环监控系统等运维支撑平台，并实现良好应用。但由于资产配置系统、动环系统等监控系统部署较为分散，导致系统间数据不通，而且没有一个统一平台整合实时更新配置、性能数据以及告警数据，缺乏从统一可视化的角度整合监控数据，因此需构建整合的可视化操作平台。

本项目实践研究智能化运维技术，通过梳理已有运维业务数据与运维工作潜在的问题，集中多方平台能力，完成多系统多业务的整合与知识库对接，以加强数据之间的关联分析，实现运维管理的数据统一，可为智能化运维的数据分析、自动化处理提供原始模型数据信息。基于机房三维可视化的运维应用场景将极大地方便运维人员在日常检查时的浏览、信息检索、图档预览等工作，提高了运维工作效率和工作质量，大大降低了运维管理技术难度，有助于管理人员全面掌控运行情况[2]。

1 传统通信机房面临的机遇和挑战

当前电力通信机房管理、运行维护的方法仍然较为传统，面临巨大的挑战，主要问题在于以下4个方面。一是难知，即电力通信机房结构复杂，难以被评估；二是难变，即通信机房架构结构复杂，难以被透析；三是难维，即网络和业务无序和错综，难以定位故障；四是难治，即电力通信机房完善缺少依据，难以被治理。

为解决机房运维管理的问题，国家电网公司正在加快建设“管理集约、运行精益、作业智能、服务敏捷”的一体化信息通信运维体系，以确保信息通信安全运行可视、可信、可管、可控，这对于通信机房运维管控提出了更高的标准和要求。同时，随着三维数字化设计、数字化移交等工作的全面推进，利用数字化设计成果构建全数据融合的可视化智能运维系统使实现运维管控的可视化、智能化成为可能。

2 通信机房的数字化智能化实践

随着通信机房管理越来越精细化、专业化、规范化，利用可视化管理已经成为提升通信机房管理水平的重要手段之一。3D仿真技术作为可视化管理的主要手段，已经全面融入到通信机房管理中。凭借强大的信息可视化能力和创新的交互方式，3D仿真技术被更多地用来整合各种专业系统和管理工具的多样化信息，构建通信机房的全息图景。本文研究内容将围绕通信机房三维建模技术、通信机房三维可视化精细展示技术、通信机房通信线缆三维路径可视化展示技术、通信机房三维模型与通信机房设备实时交互与仿真技术以及电力通信机房智能化运维平台开发展开。

2.1 通信机房三维建模技术

开展通信机房设备、设施三维建模技术研究，包括机柜设计、供电设备设施设计、线缆通道设计以及线缆敷设等，可以实现通信机房完整的三维建模，满足数字化移交要求，同时为智能化、精益化运维应用奠定基础[3,4]。根据已有的机房工程设计模型，对其基本图形、图形间融合等表达方式进行研究。归纳总结三维设计模型的可输出信息，包括三维模型及关联的结构化数据、非结构化数据表达方式。将三维设计模型信息的表达方式与机房运维业务场景相结合，从运维的角度出发，研究提出符合通信机房运维的三维模型建模深度及数字表达方式。输出机房三维建模要求，根据通信机房三维建模要求制作机房典型设备设施三维模型资源。根据试点通信机房工程实际情况，按照深度要求完成通信机房三维布置建模，包括服务器设备、数据存储设备、直流电源设备、光传输设备、光配线架设备、音频配线架、语音交换设备、自动化信息设备、光缆以及电缆等[5]。将三维模型与相关的设备设施属性信息、图纸文件建立关联，形成完整的通信机房三维模型数据。通信机房三维模型如图1所示。

项目实现通信机房完整的三维建模，满足数字化移交要求，同时为智能化、精细化运维应用奠定基础。

2.2 通信机房三维可视化精细展示技术

开展通信机房三维可视化渲染与展示技术研究，包括通信机房设备、设施、线缆、通道等三维模型的可视化以及各种设备、设施关联的数据展示，实现基于三维可视化的机房模型与信息展示，为智能化运维提供直观可视、操作便捷的应用支持[6]。根据通信机房运维业务要求和软件开发规范等，开展业务需求分析。根据需求分析成果完成软件的需求规格编制，明确业务需求、数据项、业务流程等。根据项目需求规格完成软件系统原型设计，通过直观、可操作的原型设计确定需求。根据软件需求成果完成软件概要设计，包括软件技术路线、框架设计、数据库设计等。通过软件研发项目评审，完成软件框架编码开发，包括软件主框架界面构建、数据管理以及运行配置等。将通信机房三维模型数据（包括模型信息、关联文件）导入软件，并完整解析数据进行存储。研究通信机房三维模型高效可视化渲染方法，实现通信机房三维模型在软件窗口中的展示。此外，开发三维模型基本操作浏览、属性信息查询以及关联图纸查询等功能。

项目实现了基于三维可视化的通信机房模型与信息展示，如图2所示，为智能化运维提供直观可视、操作便捷的应用支持。

2.3 通信机房通信线缆三维路径可视化展示技术

开展基于三维可视化的通信机房线缆路径可视化技术研究，包括线缆起点端口、终点端口、经过关键点等完整的路径真实模拟展示，为通信机房运维的路径搜索等提供支撑[7]。解析机房完整三维模型数据，构建线缆端口连接关系，并记录相关信息。根据起点端口、终点端口、经历节点信息以及指定线缆等完成线缆路径搜索，实现线缆路径真实三维模拟展示。

2.4 通信机房三维模型与通信机房设备实时交互及仿真技术

开展通信机房设备实时数据接收与状态仿真模拟展示研究，包括在机房三维可视化场景中接收设备运行监测信息等实时信息。研究通信机房设备实时数据接收方法，将接收的机房设备运行监测等实时信息与设备三维模型建立关联关系，直观、动态地仿真模拟通信设备运行状态，例如设备信号灯状态模拟、防尘与温湿度监控展示、设备故障展示以及控制信号通断模拟等。

2.5 电力通信机房智能化运维平台开发

研发通信机房智能化运维平台，提高通信机房数字化、精益化管理水平，提升通信机房风险预警与故障处置能力，打造通信机房智能管控新模式[8]。通过设计通信机房三维模型与通信机房设备实时交互与仿真技术方案，建立实时监测数据与模型的交互接口，实现机房与模型实时动态映射与仿真，辅助通信机房精准运维[9]。通信机房实时监控界面如图3所示。

图3 通信机房实时监控界面

3 智能化通信机房下一步研究方向

通过电力通信机房数字化的技术研究，智能化的三维运维提升了传统的运维服务满意度及运维效率，提高了电力通信网络的服务质量，为其承载的业务应用系统提供了便捷高效的基础环境，为公司未来的云网融合业务落地提供了更好的保障。

本项目是从基础设施环境角度考虑的智能运维，下一步将从业务角度考虑智能运维，基于深度学习技术优化决策集合，实现电网业务通道智能规划和分析研究[10]。此外，还将研究支持控制类业务通道路由独立性规划和智能调节算法、SDH与POTN融合组网仿真建模方法。以设备、光缆的故障率作为评价状态指标，开展单设备、单光缆的运行状态评价研究。对于设备，通过站内运行状态、历史运行状态、历史故障缺陷、运行寿命等因素进行评价；对于光缆，通过光缆故障率、光缆运行年限、历史故障缺陷、光缆类型以及光路承载情况等因素进行评价。

随机抽取通信管理系统数据和运行台账，利用神经网络等深度学习算法运行状态评价模型，形成以评价因素和其权重为因子的决策集合，如图4所示。

图4 设备、光缆等运行状态评价模型

以决策集合为基础，构建电力通信网业务规划模型。结合业务路由调配符合多约束条件的路由路径，设定节点不重复、路由不重复、设备不重复以及负载均衡等限制条件，利用蚁群等启发式算法，在保障业务主备用通道或具有主备用关系的业务通道独立性的同时，实现全网业务通道最优和智能规划。

4 结 论

通过对智能化运维技术的研究梳理，构建多个平台，完成多系统、多业务的整合及其与知识库的对接。通过加强对数据之间关联性的分析，实现运维管理的数据统一，为智能化运维的数据分析、自动化处理提供原始模型数据信息，提高通信机房数字、精益化管理水平，打造通信机房智能管控新模式，为通信机房智能决策提供支撑。