基于GIS地图可视化呈现方式的通信网络 与二次业务的关联

侯若英 侯捷 杨乐 磨唯

摘 要：电力通信网络的快速发展，对业务的安全性和可靠性提出了更高的要求。而在电力通信网络规划中离不开通信网络与二次业务的关联性;文章旨在通过通信网络承载业务发展的预测、城市建设规划与电力设施建设的关联以及基本风险管控等模型算法，以GIS地图可视化方式呈现网络通信及相关业务的关联;在此基础上完成通信网络安全风险可视化推演，输出不同专业网络平面下的通信网络建设规划成果并进行人工微调，最终完成电力通信智能规划应用系统的建设。

关键词：通信规划;二次业务关联;GIS可视化呈现;风险可视化

中图分类号：TM73;TM764 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2021）07-0181-04

The Relationship Between Communication Network and Secondary Business Based on GIS Map Visualization

Hou Ruoying1， Hou Jie2， Yang Le1， Mo Wei1

（1.Electric Power Dispatching Control Center of Guangxi Power Grid Co.， Ltd.， Nanning 530000， China;

2.Guangxi New Power Investment Group， Nanning 530000， China）

Abstract：With the rapid development of power communication network， higher requirements are put forward for the security and reliability of services. In the planning of electric power communication network， the connection between communication network and secondary business is indispensable; this paper aims to present the connection between network communication and related business in the way of GIS map visualization through model algorithms such as the prediction of the development of communication network bearer services， the relationship between urban construction planning and power facility construction， and basic risk management; on this basis， complete the visual deduction of communication network security risks，， output the communication network construction planning results under different professional network plane and conduct manual fine-tuning， and finally complete the construction of power communication intelligent planning application system.

Key words：communication planning; secondary business association; visual presentation of GIS; risk visualization

0 引言

随着智能电网的稳步推进，在进行电力二次系统在通信网络中的承载方案设计时，主要依据《电力二次系统安全防护规定》和《电力二次系统安全防护总体方案》的相关规定制定相关策略，以达到在不同业务执行时的安全分区、网络专用、横向隔离和纵向认证目标，加强电网二次系统的安全性。然而，由于电力通信网络子网形态多样化和数量增长，配电二次系统涉及面日益广泛，各平面业务量和实施难度也不断增长。因此，在规划过程考虑的因素繁多，数据参考量大，在较大程度上造成了技术人员工作难度的增加，同时，工作量也比较繁重，对于规划之后的目標网络而言，其可维护性、可拓展性以及可靠性等各项指标均受到相应的影响。基于此，本文利用大数据分析、机器学习、BI商业智能和微服务等信息化技术，实现系统数据的提取、存储和计算。并在二次业务以及通信网络匹配规则的基础之上，输出合理的、规范性的网络规划成果，最大限度地保证电力通信网络规划的有效性，使其真正地做到对实际需求的满足。

1 电力通信网络规划现状

在以往的电力通信网络规划过程中，通常采用手工搜集业务数据，参考既有的规划经验、网络运行状况和一二次网架建设规划内容，重新设计新的方案。这种规划模式导致数据准确性差、不够全面，编制效率较低。另外，缺乏对风险类型全面、有效的预判，这就要求在实施过程中不断进行调整，不但增加了人工资源和时间成本的消耗，还使得规划理论严重脱离实际。

同时，在信息化技术快速发展的今天，众多电网公司在进行通信网络规划时以通信数据为研究核心，而往往忽略了与业务数据关联、构建智能规划模型的重要性，更无法形成一套成熟的研究体系。因此，本文设计一种基于GIS地图可视化呈现方式的通信网络与二次业务关联系统，通过数据统计、分析和挖掘输出规划结果，提高电力通信网络建设规划质量。

2 通信网络与二次业务关联技术研究

2.1 关键技术

（1）大数据分析。电力通信网络中引入大数据分析，可对相关网络资源、通信数据和业务承载数据进行高效分析和提取，结合电力通信数据库应用、人工智能成果输出和BI可视化展现应用，创建一个效率高、可靠性强的规划系统数据结构，如图1所示。

上述电力通信规划系统标准数据库实现了传统以“流程”为核心到以“数据”为核心的改变。将具体的“数据”作为云计算以及人工智能等信息化得以实施的基础，以此为前提进行相应的探索，发现过程中存在的问题，并寻求问题的具体解决办法。

（2）机器学习。基于AdaBoost决策算法的“机器学习”可对海量样本数据进行总结，并模仿其中先进而具有积极意义的决策经验，以此实现对多变量规划决策模型的有效构建。在此过程中，数据发挥着机器学习核心的重要作用，通常情况下具有一定的规律性和特征，方便统计和分析，可以概括抽象出数据模型，完成对未知数据的分析预测。

在机器学习方法中，多数情况下会采用监督式学习方法。該方法常用于回归问题和分类问题场景下，结合逻辑回归和反向传递神经网络算法，可将输入的“训练数据”进行特性提取并分组;通过逐步对比学习预测结果和原始“训练数据”调整预测模型，直至得到预期的结果，完成模型建立并停止对比。监督式学习方式示意图如图2所示。

（3）BI商业智能。指的是基于现代化数据仓库、联机分析处理以及数据挖掘等技术的支持，执行对数据中所包含的各种信息的分析任务，以此将相应的商业价值发挥出来。在本设计中可利用决策树和罗吉斯等核心算法进行数据的深度挖掘和渲染，最终呈现目标网络图形化的整体规划、通信设施与业务的匹配关系及变化趋势，并根据参数的实时变动，动态展示通信网络资源利用率和相关集中性指标。

（4）微服务。微服务（Microservices）的基本思想是一种使用一套小服务围绕业务领域组件来开发单个应用的方式途径。每个应用可实现独立的开发、管理和运行，在微服务支持下的云平台和系统架构大大方便了系统组件的部署、管理和服务功能交付。

2.2 标准数据库及二次业务对通信网络需求模型

（1）进行电力通信规划标准数据库的构建。以电网各级单位为对象，对其展开细致的调查与研究，在调查与研究过程中获取并整理相关的参考数据、设计图纸、第三方数据维护材料等。形成统一的通信规划数据库，用于规划系统运行和项目设计的数据支持。

（2）确定通信网络与二次业务的关联模型。分析二次业务对电网一次业务发展的影响，并确定二次业务对通信网络需求的关联模型，将其作为开展具体网络规划活动所需要的一个基础模型。对其中任意的一次、二次业务进行选择，以此将对于传输网以及光缆网等不同网络通道所具有的资源需求实际情况真实地反映出来。

（3）构建城市建设规划以及电力设施建设两者之间的相互关联模型。具体地，对城市建设规划以及电力设施建设各自的系统算法模型进行分析，并将二者整合在一起，固化它们之间关联关系，以具体的建设规划作为参考依据，对关联模型所输出的相关结果进行动态而又实时化的调整。

2.3 电力通信规划结果输出算法模型

（1）将通信网络承载业务预测模型构建与明确下来。以国家以及电网所制定的相关政策和整体层面上的发展计划等作为参考依据，同时，与历史电力通信网络的实际发展路线以及所取得的相应技术创新及进步等相结合，构建通信网络所承载业务按时间维度滚动发展的预测模型，并可实现动态调整。

（2）针对不同专业网络平面的通信网络建设规划算法模型。通过机器学习实现大样本量历史决策经验的总结，建立可以应用于不同专业网络平面上的通信网络建设规划算法模型。

（3）实现在建网络规划中的参考数据与现网的协调性，实时掌握在开展中的工程建设进度和成果进行规划时间调整。

（4）建立不同专业网络规划过程中的硬件设备的规划模型，便于对硬件设施等资源的统筹调整，以此实现对不同专业网络所提出来的具体需求的有效满足。

（5）建立相关约束与评价的算法模型。研究各专业网络网元规划过程中需要考虑的要求，进行基础性评估约束算法模型的有效构建。

3 可视化的通信网络与二次业务关联应用

（1）建立起通信网络同二次业务之间的相互联系，同时，以GIS技术为支持达到可视化目的。对专业网络平面同二次业务之间的相互关联方式进行详细的分析，对GIS技术加以应用，在图层控制原理的指导之下进行界面排版与分布，通过“分层选点-分片布点-互联关系融合”的呈现模式，展示全域下的二次业务点及通信设施分布情况。可视化通信业务与资源的匹配示意图如图3所示。

（2）利用BI将通信设施与业务之间的相互比配关系及它们之间关系的变化趋势反映出来。设置搜索条件和对比条件实现特定信息检索和对比。应用效果如图4所示。

（3）对规划结果安全风险的可视化推演与人工调整。使用基于地图和拓扑图的形式的推演方法，实现按区域、风险评估标准和专业类型进行电力通信网络建设规划结果的可视化安全风险推演，得到风险发生概率和影响程度结合下的风险值结果。为保证最终的推演结果是准确的，对采用人工方式进行调整的窗口加以保留，以此在较小的范围内完成对部分规划结果的微调目的。

（4）输出规范式的规划成果。基于电网的相关成果提交标准，完成电力通信网络建设规划结果的标准化输出。

4 结论

对通信网络与二次业务的可视化呈现，有助于提高智能电力通信建设规划结论的合理性和准确度，以精细化、直观化的规划输出结果用于指导电力通信业务的发展方向，实现通信网络的分析与规划管理的自动化，简化了管理方式方法，节省了大量人工成本输出，实现通信资源的有效利用。本系统的实现可在电网应用中进行推广，并可以为其他电力专业规划提供参考和借鉴。

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