论文部分内容阅读
[摘要]本文在综合学习和研究了各种巡检技术和平台，分析各种技术的优点和不足后，提出综合利用地理信息系统（GIS）、全球卫星定位系统（GPS）、射频识别（RFID）技术管理电力光缆的思想和方法，设计并实现了基于MAPX二次开发的电力光缆综合管理系统。
[关键词]光缆管理；GIS；巡检
1、引言
电力通信网是电力系统的重要基础设施，是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础，是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段。目前厦门电力通信光缆总长度2900多公里，光缆巡视周期以每月为单位，日均巡视的公里数为132公里，因为巡检的任务繁重，实际作业中错漏现象难以避免，巡检的完整性无法得到保证，巡检的标准缺乏可靠有效的依据。另外路径资源的异动从收资到传达至所有巡检人员需要一个较复杂的过程，这样一来，光缆信息的完整性、准确性难以及时到位，直接影响到巡检的质量。
2、业务需求分析
业务需求主要分为以下几个方面：（1）光纤台账、拓扑管理。系统可以实现光缆台账的新建、修改和删除工作，同时不仅可以显示光缆自身的技术参数、管理信息等基础的台账信息，还可以图形展示光缆的路径走廊信息和拓扑信息，实现光缆的可视化管理。（2）巡检管理。光缆巡检的目的是监控光缆的运行状态，及时掌握影响光缆安全运行的自身及周边情况，为光缆的运维提供重要的支撑，是保障其安全稳定运行的基础工作。
3、系统架构
电力光缆综合管理系统的主要目标是力图实现监视光缆资源的运行状态，主要是通过设计一套基于GIS，RFID和GPS相结合的电力光缆综合管理系统，实现光缆一体化管理，能够建立对通信光缆巡检结果更加可信及有效评估的工作机制，协助巡检人员进行快速、有效、不遗漏的巡检解决方案。在本系统中，光缆资源是指光缆自身的基本属性（如光缆类型、缆长、所有权属等）和运行状态（正常运行、存在缺陷或检修中、待报废等），以及光缆首尾的站点、机房、杆塔、人井等关键节点的相关信息和光缆网络的拓扑结构。系统架构规划图如图1所示。由于系统应提供给光缆管理人员、分析人员、外包维护人员等不同角色的人员使用，同时根据网络现状，光缆信息的数据量将会很大，并且对数据的准确性和安全性也有现实的需求。这些都决定了电力光缆综合管理系统必须使用大型的数据库，如SQL SERVER，并采用C/S的方式进行构建以降低网络通信流量，提高系统的响应速度。
硬件结构的设计主要如图2所示，其主要设备实现功能如下：中心服务器主要实现功能：（1）用规范的描述和记录预制常见的故障，使现场检查管理，故障管理的信息化，规范化。（2）用户能够根据需要设置光缆台帐数据库、工作任务及对应的人井、杆塔地理信息。（3）按照手持机上报的数据搜集统计巡检工作情况（如到位情况、到位时间和检查结果）。（4）管理工作任务，检查任务实施情况，能够查看巡线人员的工作进度和质量。
手持机主要实现功能：（1）自动更新光缆台帐和故障数据，并能够按照当前正在巡检的光缆类型，提供对应的数据录入模板；（2）现场工作数据记录和上传：包括任务记录、故障记录、光缆台帐、线路条图等；（3）通过GPS模块获取当前的经、纬度数据，自动完成与目标位置距离的量测，按照预设条件进行是否到位的判定；通过RFID刷卡器采集被检设备上的数码卡的ID数据，与预设值比对后进行是否到位的判定。判定完成后自动记录确认时间；（4）支持电子地图的展示和导航功能；（5）手持机的程序能够按照需求进行调整和更新。
4.系统功能模块设计
4.1GIS应用模块
手持维护巡检机的GIS应用框架，支持GIS地图显示，地图基本操作工具集，地图超级操作工具集，矢量地图、DOM影像地图组合与切换，光缆及巡检点对像地图操作与显示功能。
4.2光缆巡检点维护模块
与GIS应用模块相配合，实现光缆、巡检点的增删改功能；能进行录入错误或缺失信息提示；能进行巡检点自动地址生成；能自动进行空间分析，自动实现光缆关联；能进行地图空间选择、文本模糊查询及光缆产权与巡检点类型过滤条件相结合、地图点取、RFID查询等多种地图对象选择，实现光缆、巡检点的快速选择与地图关联弹出；能进行GPS跟踪，实现对光缆及巡检点的现场外业辅助测绘。
4.3现场巡检模块
与GIS应用模块相配合，支持RFID设备识别、GPS空间分析、巡检点对象点取、光缆对象点取、鼠标空间点取、检后空间分析、GIS空间趋势分析等多种巡检点检取技术相结合的巡检点自动选择与巡检数据输入；支持RFID设备识别对巡检状态过滤条件自动屏蔽；支持RFID与GPS巡检自动录入等巡检数据快速录入技术，同时可以手工输入故障描述，能自动进行巡检点故障识别，实现快速巡检。最终通过RFID和GPS信号双重认证，确保巡检人员到岗到位，巡检结果真实可信。
4.4巡检任务发布模块
能从3.1相关的巡检点选择结果中生成巡检任务，指定巡检任务的最后完成时限，对于巡检机操作即生成本机巡检任务，对于桌面发布机则可由巡检机导入。
4.5中心巡检数据管理模块
实现从巡检机中导入巡检数据；对巡检数据进行批次、产权、运行状态、巡检状态等多种条件组合过滤查询；将查询结果输出到任意指定的EXCEL电子表格上。
5.应用情况
本系统开发成功后，使用该系统提供的各项功能在厦门岛内进行光缆维护建模和巡检测试管理等操作。情况如下：（1）能够方便的利用PDA进行现场光缆路径维护，可以在矢量地图的背景下利用地图参考地标或GPS手段进行路径的绘制，保证及时、准确、完整及方便的进行光缆信息的录入、更新。（2）通过设置检查点类型来区分架空、管道、OPGW或直埋，直观的提供了光缆的重要信息。根据检查点的重要程度及GPS信号情况，可以决定巡检点是否采用RFID技术，保证了巡检点覆盖的完整性。（3）GPS与RFID的综合应用确保了巡检人员的到位率，这样也就保证了光缆缺陷可以被及时发现和处理。（4）在巡检的过程中，巡检点的情况描述可以通过点击“下拉菜单”的简易操作即可保存在系统中，避免手工记录的不准确性，同时减少了手工记录的时间。（5）在巡检任务结束的同时，巡检报表已自动生成，为报表数据的整理存档提供了便利，为管理人员全程监控巡检人员的巡检质量提供有效的依据，大幅提升了巡检全过程无纸化作业的工作效率。
[关键词]光缆管理；GIS；巡检
1、引言
电力通信网是电力系统的重要基础设施，是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础，是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段。目前厦门电力通信光缆总长度2900多公里，光缆巡视周期以每月为单位，日均巡视的公里数为132公里，因为巡检的任务繁重，实际作业中错漏现象难以避免，巡检的完整性无法得到保证，巡检的标准缺乏可靠有效的依据。另外路径资源的异动从收资到传达至所有巡检人员需要一个较复杂的过程，这样一来，光缆信息的完整性、准确性难以及时到位，直接影响到巡检的质量。
2、业务需求分析
业务需求主要分为以下几个方面：（1）光纤台账、拓扑管理。系统可以实现光缆台账的新建、修改和删除工作，同时不仅可以显示光缆自身的技术参数、管理信息等基础的台账信息，还可以图形展示光缆的路径走廊信息和拓扑信息，实现光缆的可视化管理。（2）巡检管理。光缆巡检的目的是监控光缆的运行状态，及时掌握影响光缆安全运行的自身及周边情况，为光缆的运维提供重要的支撑，是保障其安全稳定运行的基础工作。
3、系统架构
电力光缆综合管理系统的主要目标是力图实现监视光缆资源的运行状态，主要是通过设计一套基于GIS，RFID和GPS相结合的电力光缆综合管理系统，实现光缆一体化管理，能够建立对通信光缆巡检结果更加可信及有效评估的工作机制，协助巡检人员进行快速、有效、不遗漏的巡检解决方案。在本系统中，光缆资源是指光缆自身的基本属性（如光缆类型、缆长、所有权属等）和运行状态（正常运行、存在缺陷或检修中、待报废等），以及光缆首尾的站点、机房、杆塔、人井等关键节点的相关信息和光缆网络的拓扑结构。系统架构规划图如图1所示。由于系统应提供给光缆管理人员、分析人员、外包维护人员等不同角色的人员使用，同时根据网络现状，光缆信息的数据量将会很大，并且对数据的准确性和安全性也有现实的需求。这些都决定了电力光缆综合管理系统必须使用大型的数据库，如SQL SERVER，并采用C/S的方式进行构建以降低网络通信流量，提高系统的响应速度。
硬件结构的设计主要如图2所示，其主要设备实现功能如下：中心服务器主要实现功能：（1）用规范的描述和记录预制常见的故障，使现场检查管理，故障管理的信息化，规范化。（2）用户能够根据需要设置光缆台帐数据库、工作任务及对应的人井、杆塔地理信息。（3）按照手持机上报的数据搜集统计巡检工作情况（如到位情况、到位时间和检查结果）。（4）管理工作任务，检查任务实施情况，能够查看巡线人员的工作进度和质量。
手持机主要实现功能：（1）自动更新光缆台帐和故障数据，并能够按照当前正在巡检的光缆类型，提供对应的数据录入模板；（2）现场工作数据记录和上传：包括任务记录、故障记录、光缆台帐、线路条图等；（3）通过GPS模块获取当前的经、纬度数据，自动完成与目标位置距离的量测，按照预设条件进行是否到位的判定；通过RFID刷卡器采集被检设备上的数码卡的ID数据，与预设值比对后进行是否到位的判定。判定完成后自动记录确认时间；（4）支持电子地图的展示和导航功能；（5）手持机的程序能够按照需求进行调整和更新。
4.系统功能模块设计
4.1GIS应用模块
手持维护巡检机的GIS应用框架，支持GIS地图显示，地图基本操作工具集，地图超级操作工具集，矢量地图、DOM影像地图组合与切换，光缆及巡检点对像地图操作与显示功能。
4.2光缆巡检点维护模块
与GIS应用模块相配合，实现光缆、巡检点的增删改功能；能进行录入错误或缺失信息提示；能进行巡检点自动地址生成；能自动进行空间分析，自动实现光缆关联；能进行地图空间选择、文本模糊查询及光缆产权与巡检点类型过滤条件相结合、地图点取、RFID查询等多种地图对象选择，实现光缆、巡检点的快速选择与地图关联弹出；能进行GPS跟踪，实现对光缆及巡检点的现场外业辅助测绘。
4.3现场巡检模块
与GIS应用模块相配合，支持RFID设备识别、GPS空间分析、巡检点对象点取、光缆对象点取、鼠标空间点取、检后空间分析、GIS空间趋势分析等多种巡检点检取技术相结合的巡检点自动选择与巡检数据输入；支持RFID设备识别对巡检状态过滤条件自动屏蔽；支持RFID与GPS巡检自动录入等巡检数据快速录入技术，同时可以手工输入故障描述，能自动进行巡检点故障识别，实现快速巡检。最终通过RFID和GPS信号双重认证，确保巡检人员到岗到位，巡检结果真实可信。
4.4巡检任务发布模块
能从3.1相关的巡检点选择结果中生成巡检任务，指定巡检任务的最后完成时限，对于巡检机操作即生成本机巡检任务，对于桌面发布机则可由巡检机导入。
4.5中心巡检数据管理模块
实现从巡检机中导入巡检数据；对巡检数据进行批次、产权、运行状态、巡检状态等多种条件组合过滤查询；将查询结果输出到任意指定的EXCEL电子表格上。
5.应用情况
本系统开发成功后，使用该系统提供的各项功能在厦门岛内进行光缆维护建模和巡检测试管理等操作。情况如下：（1）能够方便的利用PDA进行现场光缆路径维护，可以在矢量地图的背景下利用地图参考地标或GPS手段进行路径的绘制，保证及时、准确、完整及方便的进行光缆信息的录入、更新。（2）通过设置检查点类型来区分架空、管道、OPGW或直埋，直观的提供了光缆的重要信息。根据检查点的重要程度及GPS信号情况，可以决定巡检点是否采用RFID技术，保证了巡检点覆盖的完整性。（3）GPS与RFID的综合应用确保了巡检人员的到位率，这样也就保证了光缆缺陷可以被及时发现和处理。（4）在巡检的过程中，巡检点的情况描述可以通过点击“下拉菜单”的简易操作即可保存在系统中，避免手工记录的不准确性，同时减少了手工记录的时间。（5）在巡检任务结束的同时，巡检报表已自动生成，为报表数据的整理存档提供了便利，为管理人员全程监控巡检人员的巡检质量提供有效的依据，大幅提升了巡检全过程无纸化作业的工作效率。