GIS 支持下的电力通信线路管理系统开发研究

赵牛泰，马晓艺

（国网甘肃省电力公司超高压公司，甘肃 兰州 730070）

0 引 言

新时期，电力通信网中的通信手段日益丰富，覆盖面积开始扩大，进一步推动着社会经济发展。电力通信线路的安全性直接影响着电力系统发电、配电等工作的开展，当前通信线路主要包括架空线路、埋设线路以及无线线路，不过在电力通信线路运行中也会受到自然灾害、施工破坏、盗窃光缆以及线路老化等因素影响，应用地理信息系统（Geographic Information System，GIS）技术进行电力通信线路管理具有积极意义。

1 GIS 支持下的电力通信线路管理系统概述

1.1 GIS 技术分析

GIS 技术的主要作用在于采集、存储、管理和分析地球表层的相关数据，当前已在诸多行业中得到应用，在电力行业中主要体现在电力系统线路管理方面。电力通信线路管理系统以地理空间数据库为基础，在计算机的数据处理功能和地理模型分析方法支持下对电力通信线路不同空间动态及地理信息进行分析与优化，提高其运行效率和安全性，能够推动电力系统的自动化发展。GIS 技术结合电力特种光缆能够提升电力通信线路的容量和抗干扰能力，整个电力通信线路管理系统也具有良好的保密性[1,2]。

1.2 系统简要分析

GIS 电力通信线路管理系统具有系统性、综合性特征，得到输配电和通信平台的支持并生成网络信息模型，借助建模手段对通信网络资源加以维护。整个管理系统包括3 个结构，分别为监控层、网络通信层以及间隔层，其中监控层的运行通过工作站、模拟屏、打印机、网络交换机、不间断电源以及语音告警设备配合实现，通过上述硬件配合进行数据采集和存储，然后通过计算机进行远程控制。整个系统在输配电系统平台以及通信一体化平台下形成功能更加完善的电力通信网络系统，然后在建模技术下进行通信网的资源维护。设备主要作用是数据采集和存储，能够在计算机界面下实时监控、远程控制查询统计、数据汇总。网络通信层的组成部分包括通信管理机以及通信线路，通过其运行能够采集智能装置的通信信息，之后将采集的信息发送到后台监控系统。间隔层中的采集终端装置运行对电力系统一次设备加以保护，之后实时汇总信息数据。

1.3 系统需求探讨

电力通信线路管理系统根据通信逻辑电路构成的逻辑拓扑连通关系建立路由系统模型，其中包括3大模型，分别为设备资源模型、物理拓扑模型以及通路资源模型。这些模型的作用主要是对物理设备的资源进行管理，以实现内部逻辑的优化、电路的分配和电路交换等目标。电力通信线路管理系统要完成如下工作：统一管理系统的通信线路资源；得到通信线路资源表；对通信线路进行自动化管理并且自动进行资源调度；通过人机界面查询和统计信息资源；优化管理系统的网络业务；对通信线路资源加以分析，确保整个通信网络正常运行。GIS 电力通信线路管理系统的运行需要将基础数据静态录入，该项工作也关系着电力系统的整个运行，为此要求实时导入相关数据并且进行静态数据维护，其中涵盖电力系统数据和线路改建的数据，通过实时信息反映通信网络的运行情况。而线路的管理与调度在采集信息之后进行，短时间向工作人员发出警报。在报表输出中能够将系统统计结果以报表、图形、网页文件等形式呈现出来[3]。

2 GIS 下的电力通信线路管理系统开发思路

利用网页发布通信空间数据为用户搭建平台，GIS 技术能够实现数据分享、信息浏览，具有分布式特点，便于维修，具有可视化特征，开发要点如下。

2.1 管理构架

利用浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）分析电网负荷，然后配置当前流量负载，通过3 个层级的结构有效降低了服务器的负担，并通过负载均衡技术解决了运行中的问题。体系下载客户端、GIS 中的服务器、Web 服务器、空间数据服务器都在这一框架中，体系内的客户端和用户衔接能够得到多种数据，了解用户的请求，即设定好启动代码响应用户请求，空间数据搭配了服务器，能够对现有数据加以操作[4]。

2.2 工具开发

模型视图这种控制器接纳了互联网信息服务（Internet Information Services，IIS）框架中的信息服务，呈现出动态页面，通过特有规格的中间件以及脚本语言运行后台中的数据库，涵盖了一定的存储空间，并且数据库中的属性模块能够存储几何数据、地理信息和相关数值，留存在体系内部的数据都可以通过GIS设定的渠道进行查验[5]。

2.3 应用层级

体系中地图和Tab 相连接，然后存储数据，但地图数据难以更替，并且制备的文件被保存在体系内的服务器端。在地图中搭载了业务层，通过表格留存数据并且进行改动，通过自动控制建立相关操作。为了让地图具有安全性，需要在当前数据内部备份矢量图形和对应表，并且预留数据冗余。此外，为了提升响应效率可采取逐级缩放的方法来显示地图底图[6]。

3 基于GIS 的电力通信线路管理系统模块设计

GIS 电力通信线路管理系统设计利用互联网技术实现，通过Web 页面的应用数据远程浏览和查询，实现信息共享，并且对电力通信系统以及光纤设备可视化管理，整个系统模块设计如下。

3.1 明确电力通信电路的GIS 管理系统框架

其一，系统在GIS 和开发平台中采集整合GIS数据以及通信线路基础数据，其中涵盖基础地理要素、光缆电缆设备数据、管道数据、微波线路数据以及运行维护数据等内容，GIS 平台为系统数据来源提供支持，呈现三维可视化环境，然后对系统功能各模块加以开发；其二，物理拓扑结构下打造了电力企业、信通分公司和运维部门的纵向结构，系统能够在同一平台下完成线路施工以及日常检修工作。

3.2 系统开发环境

GIS 电力通信线路管理系统通过B/S 系统进一步提升了系统性能，节约了网络流量，其中逻辑功能层中包括数据库、服务器、客户端3 大板块，其中客户端中的人机交互界面是核心部分，而数据库涵盖了系统开发的全部数据，主要作用是对数据加以存储。该系统设计开发利用了动态服务器页面（Active Server Pages，ASP）开发语言，通过互联网信息服务动态界面，在开放平台中运行服务器应用了特殊的脚本语言以及计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）软件。GIS 电力通信线路管理系统服务器选择戴尔品牌，中央处理器（Central Processing Unit，CPU）的内存容量为2 GB，硬盘容量为300 GB，系统包括了关系数据库以及实时数据库。其中，关系数据库对不同表格的数据关系加以管理，而实时数据库能够实时采集数据。

3.3 设计图形管理模块

这一模块能够管理不同类别的图形，确保设备图形以及线路图形能够单独运行，其中线路图层为系统图形管理的关键，可通过不同颜色标记，保证主干线路颜色不同于分支线路。此外，系统添加了线路以及设备增减、移动等功能。在系统图形中包括全景显示以及部分显示方式，还具有局部放大的效果，便于管理人员明确设备线路坐标位置，在图层管理中还能够捕捉鼠标，操作人员移动鼠标到某条线路时，系统能够呈现指定范围内的线路断面图，为管理人员呈现出线路分布状态。

3.4 设备线路查询和管理模块

这一模块的设计不仅能够实现信息输入、信息定位以及距离测量，还可以在界面中展示信息，并且系统在网络线路节点、光纤通信、拓扑图支持下查询信息，考虑系统管理以及维护需要增设了线路架空接线盒，增加管道备案管理功能，通过系统分析明确线路数据和类型。

3.5 系统逻辑框架

这一框架涵盖了几大模块，分别为采集适配模块、数据管理模块以及应用逻辑模块，其中数据接入以及采集由适配模块控制，避免设备厂家接口差异影响运行。在数据整理和转换过程中达到传输目标，对于系统逻辑模块来说，能够将数据传输到数据库和控制系统，设备的数据管理层应用逻辑模块的多种数据接口和其他模块，关联时能够帮助系统设计需要数据，保证信息及时、准确传递，之后在查询界面了解图形以及数据的处理进度。

3.6 系统安全架构

在系统正常运行期间，安全设计起到了保障作用，安全架构包括2 大部分，分别为网络安全和自身安全管理。具体说来，在网络安全中能够确保数据和通信的安全性，可采取物理隔离和编程隔离2 种方法实现GIS 电力通信线路管理系统的正常运行。而编程设计过程中系统安全区主要包括日常维护、核心生产以及核心交换3 个区域，在日常维护区能够对第三方接入进行安全管理，对不同的用户设定权限，之后在不同的系统设计接口，从而达到数据传递目标，通过横向接口与纵向接口实现系统的正常运行。

4 基于GIS 的电力通信线路管理系统应用分析

GIS 技术和互联网技术的结合能够在发布数据后实现信息共享，并且网络操作和维护较为便捷，已经在我国电力行业中得到了广泛应用。与此同时，GIS技术具有数据分析能力强和直观性的特征，便于进行通信线路检查与维护，实际应用如下。

4.1 实现系统化管理

电力通信线路管理系统运行期间涵盖了不同的要素，需要进行针对性处理，为此系统要进行图层管理，要点在于根据管理需要对屏蔽功能优化，实现系统内部每个线路独立服务设备并正常运行，能够为客户提供高质量信息。与此同时，为了方便用户及时对显示地图进行管理，系统运行过程中依靠单线结构并根据具体需要通过不同颜色以及模块描述线路。

4.2 图形的系统化处理

电力通信线路管理系统还利用了鹰眼技术，在运行过程中通过显示窗口进行图形处理，如全景窗口和局部窗口。在管理人员应用下加以处理，关键在于结合实际需求确保每个环节和单元达到管理目标。实际操作期间，单元缩放、图形移动的过程中为达到管控和优化目标要在系统管理工作以及电力通信线路中建立系统控制软件，让系统安全运行得到保证，有利于进行实时控制，避免由于延迟以及信息失误导致管理失效。

4.3 系统化设备查询

电力通信线路管理系统运行期间需要对线路、设备和运行数据加以管理，尤其是系统分析运行的数据，这样用户才能完成查询以及进行功能定位。为保证用户获取数据信息，系统要及时将相关的查询结果体现在界面，这也是全面进行系统管理的基础。通过光纤通信网的运行，并结合数据和结构加以维修，由此在整体上实现正常运行。此外，电力通信线路管理系统的运行需要做好数据统计和分析工作，尤其是要及时掌握光纤通信网运行信息以及历史信息，由此结合实际需求调整，为电力通信线路管理工作提供信息支持。

5 结 论

GIS 支持下的电力通信线路管理系统研究工作逐渐深入，要求密切关注系统组成结构和管理效果，确保数据存储和管理工作达到相关标准，并通过图层管理模块设计完善体系，最后通过算法判断路径。此外，需要建立可视化环境，进行多功能系统模块开发，今后需要继续加强GIS 的研究与应用，由此实现电力通信线路管理工作的良好开展。