电力通信资源管理系统中的光纤资源管理和线路规划方法研究

摘要:为了克服传统的电力通信资源管理系统中对资源管理的费时费力的问题，本文提出了一种新型的电力通信资源管理系统中的光纤资源管理方法和线路规划方法，该方法基于在子站中安装的一种全交换设备，由中心站向子站下发相应的控制指令，自动完成对光纤使用情况的定期查询、连接在子站之间的冗余光纤巡检等操作，另外通过本文提供的电力通信资源管理系统也可以实现线路规划等操作，由此大大节省了资源管理和线路规划所需的人力和物力。

关键词:全交换设备;冗余光纤巡检;线路规划

Abstract: in order to overcome the problem of traditional electric power communication resource management system for resource management time-consuming, this paper presents a model of electric power communication resource management system of optical fiber resource management method and a route planning method, the method based on installed a full exchange of equipment in sub station, by the center station to standing under the corresponding control commands, automatic complete the optical fiber use regular inquiry, connected to the redundant optical inspection operation between the station, in addition through the electric power communication resource management system provided by this paper can also achieve the line planning of operations, which greatly saves resources management and line planning for human and material force.

Key words: complete exchange equipment; redundant optical inspection; route planning

中图分类号：TN915.853 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

1 引言

如何把电力系统中的资源快速、优质地提供给用户，是电力通信资源管理系统中需要不断解决的重要课题。电力通信资源管理的对象涵盖很广，传输、交换、数据等资源都有相应的专业网管作为底层支持，但是线缆以及相关的配线系统等哑设备的管理至今人为手工进行，其管理效率和准确性很低。

传统的光纤资源管理方式是由人工对子站之间的光缆使用情况以及冗余光缆的情况进行采集，这种方案不仅费时费力，而且对现场操作人员的技术水平要求也比较高。为了提高现场操作人员的知识水平以及心理素质，还需要网络监控维护部门定期组织相关维护人员进行仪表、调度等方面的培训，并定期进行演练，从而造成更大程度的资源消耗。

另外，由人工去现场采集的光缆的使用情况还需要由人工输入到上位机中，这种信息的输入方式很容易导致信息更新不及时，或者由于人为偷懒导致采集到的数据根本就没被输入到上位机中，甚至有时由于人为疏忽导致输入到上位机中的数据出现错误，导致系统对光纤资源信息的判断产生错误。

2 正文

2.1电力通信资源管理系统的网络架构

图1示出了本文提供的电力通信资源管理系统的系统网络架构图，在电力通信资源管理系统中，中心站与每个子站连接，中心站可以从子站自动获取子站中以及子站之间的光缆的使用情况。

图1 系统架构图

2.2子站中的光纤全交换设备

为了使得中心站能够远程操控各个子站中的相应资源，并且能够及时获取光纤资源的使用情况，进一步对光纤资源进行调度，在子站中需要如图2中的光纤全交换设备。

图2 光纤全交换设备立体图

图2中交换板上1上具有的8x4排列的交换孔，交换孔的一侧用于插入绳路光纤链接器，另一侧用于插入线路光纤链接器。可以设置为将每根外部线路光纤对应一行交换孔，每根绳路光纤对应一列交换孔，固定每根外部线路光纤一端的线路光纤链接器只能限制在该外部线路光纤对应的行上移动，并只能插入该行中的交换孔中，而固定一根绳路光纤两端的一对绳路光纤链接器只能限制在该绳路光纤对应的列上移动，并只能插入该列的交换孔中。由于图2中的交换板具有8行交换孔，因此只能最大接入8根外部线路光纤，外部线路光纤总共为8根，记为A01~A08，每根外部线路光纤的一端分别固定在一个链接器上，图2中仅示出了其中的两个链接器，即固定外部线路光纤A02的链接器（图2中记为32）和固定外部线路光纤A05的链接器（图2中记为35）。每行交换孔对应一根外部线路光纤。驱动装置包括第一驱动装置和第二驱动装置，其中，第一驱动装置用于驱动线路光纤链接器移动到目标交换孔处，并从用于插入线路光纤链接器的一侧插入其中，第二驱动装置用于驱动绳路光纤链接器移动到目标交换孔处，并从用于插入绳路光纤链接器的一侧插入其中。在第一驱动装置包括可以驱动线路光纤链接器从用于插入线路光纤链接器的一侧插入到交换孔11中或者从交换孔11中拔出的第一移动装置51、以及控制该第一移动装置51沿着平行于交换板1的平面方向上移动的第一驱动电机52、第二驱动电机53、第一丝杆54和第二丝杆55。第一驱动电机52和第一丝杆54相互配合可以使第二驱动电机53和第二丝杆55以及第一移动装置51沿着图5中的X方向前后移动（即在行所在的方向上移动），第二驱动电机53和第二丝杆55的配合，使第一移动装置51可以沿着Y方向前后移动（即在列所在的方向上移动）。第二驱动装置具体包括：可以驱动绳路光纤链接器从用于插入绳路光纤链接器的一侧插入到交换孔11中或者从交换孔11中拔出的第二移动装置61、以及控制该第二移动装置61沿着平行于交换板1的平面方向上移动的第三驱动电机62、第四驱动电机63、第三丝杆64和第四丝杆65。具体地，第三驱动电机62和第三丝杆64相互配合可以使第四驱动电机63和第四丝杆65以及第二移动装置61沿着图5中的X方向前后移动（即在行所在的方向上移动），第四驱动电机63和第四丝杆65相互配合，使第二移动装置61可以沿着Y方向前后移动（即在列所在的方向上移动）。另外，光纤全交换设备还包括查找装置（图2中未示出），该查找装置在需要进行交换的外部线路光纤各自对应的一行交换孔中，查找在用于插入线路光纤链接器的一侧是空闲并且位于同一列的两个交换孔，并且该查找的两个交换孔所在的同一列对应的一对绳路光纤链接器未被占用，将查找到的两个交换孔作为一对目标交换孔。由于图2中的两根外部线路光纤通过一根绳路光纤实现光学通路，从而达到交换的目的，并且本实施例中又进一步限制固定每根绳路光纤的一对绳路光纤链接器只能插入到该绳路光纤对应的一列中的交换孔中，所以本实施例中在为需要进行交换的两根外部线路光纤查找一对目标交换孔时，必须首先保证这对目标交换孔分别位于该两根外部线路光纤对应的行上，而且还要保证位于同一列上，另外由于一列上最多只有一根绳路光纤可以使用，因此还要保证该对目标交换孔所在列对应的绳路光纤未被占用，或者可以表示为所对应的一对绳路光纤链接器未被占用。查找装置在查找到满足要求的目标交换孔后，驱动装置驱动固定需要进行交换的两根外部线路光纤的两个线路光纤链接器分别移动到各自对应行中的目标交换处，并从用于插入线路光纤链接器的一侧插入其中，驱动该对目标交换孔所在列对应的固定一根绳路光纤两端的一对链接器分别移动到所述一对目标交换孔处，并从用于插入绳路光纤链接器的一侧插入其中，这样固定在插入到目标交换孔中的两个线路光纤链接器中的两根外部线路光纤的一端分别与从另一侧插入到目标交换孔中的绳路光纤链接器中的绳路光纤的两端对接。

以下以一个具体的例子说明图2中的交换板的工作过程。如果需要实现外部线路光纤A02和A05之间的交换，则需要查找装置在外部线路光纤A02和A05对应的第2行和第5行交换孔中查找一对目标交换孔，假设查找到的一对目标交换孔仍然是第2行第4列的交换孔11g和第5行第4列的交换孔11h，则通过第一驱动电机52、第二驱动电机53、第一丝杆54和第二丝杆55的驱动，第一移动装置51将固定外部线路光纤A02的线路光纤链接器32和固定外部线路光纤A05的线路光纤链接器35分别移动到交换孔11g和11h处，并且第一移动装置51将线路光纤链接器32和35从用于插入线路光纤链接器的一侧分别插入到交换孔11g和11h中。通过第三驱动电机62、第四驱动电机63、第三丝杆64和第四丝杆65的驱动，第二移动装置61将固定绳路光纤2d两端的绳路光纤链接器4g和4h分别移到交换孔11g和11h处，并且第二移动装置61将绳路光纤链接器4g和4h从用于插入绳路光纤链接器的一侧分别插入到交换孔11g和11h中，使得线路光纤链接器32中的外部线路光纤A02的一端与绳路光纤链接器4g中的绳路光纤2d的一端对接，线路光纤链接器35中的外部线路光纤A05的一端与绳路光纤链接器4h中的绳路光纤2c的另一端对接，这样，外部线路光纤A02和A05之间通过一根绳路光纤2d形成光学通路，可以互相交换光信号。插入了线路光纤链接器的交换孔11g和11h在用于插入线路光纤链接器的一侧不再空闲。而将绳路光纤链接器4g和4h插入到目标交换孔后，绳路光纤链接器4g和4h的状态转变为被占用。

由于不管接入到全交换设备上的外部线路光纤总数有多少，对于任何两根外部线路光纤的全交换，光在全交换设备中都只在两个交换孔处产生衰减，因此相对于现有技术中光信号的衰减随着可以接入的外部线路光纤的数目增大而急剧增大相比，本文中的光纤全交换设备的光信号衰减很小。

上述全交换设备的外部线路光纤可以与另一个子站中的全交换设备的外部线路光纤通过传输光缆连接，也可以与本子站中的光源或者光功率计相连，以便实现两个子站之间的光纤链路测试。

由此可见，当子站中通过图2中的全交换设备连接子站之间的光纤以后，可以由上位机向子站中的全交换设备发送相关指令，使得该子站中的全交换设备将要实现光信号交换的两根外部线路光纤通过一根绳路光纤连接起来，不需要人工去现场完成光纤跳纤操作。

2.3光纤使用情况的查询

当上位机每次向子站中的全交换设备发送相应的连接指令时，上位机对发送的指令都进行保存，尤其是对指令执行所要达到的结果进行保存，以此更新子站之间的光纤的使用情况。

例如，为了实现子站A到子站C之间的链路连接，由于网络拓扑为环状结构，子站A与子站C之间的连接需要经过子站B，当系统发现在网络规划时，子站A中的第1号外部线路光线已经通过传输光缆与子站B中的第2号外部线路光纤连接，子站B中的第3号外部线路光纤已经通过传输光缆与子站C中的第4号外部线路光纤连接，因此上位机可以向子站B下发指令，命令子站B中全交换设备将接入其中的第2号外部线路光纤和第3号外部线路光纤实现交换，从而最终建立起子站A与子站C之间的连接。在中心站向子站B下发指令之后，中心站更新其自身存储的子站A、B和C之间的光纤的使用情况，由于子站之间的每根光纤与子站中与该光纤连接的外部线路光纤一一对应，因此中心站只需要记录每个子站中的全交换设备的外部线路光纤连接情况即可。

2.4冗余光纤的定期巡检

上位机除了通过在下发指令时更新光纤的使用状况，还可以定期巡检各个子站之间的终端设备的连接状态详情。定期巡检允许用户在中心站的控制软件界面中对连接两个子站的全交换设备的外部线路光纤的传输光缆进行定期测试，但是需要说明的是，上位机对子站之间的光纤使用情况的定期巡检仅限于对还没有建立业务的光纤进行巡检，即对冗余光纤进行巡检。上述设置定期巡检的过程可以通过下图中的设备管理界面完成。

图3 设备管理界面

以测试冗余光纤的光传输损耗为例，在每个子站中的全交换设备中都预留有两个端口（即两根外部线路光纤）用来分别连接本子站中的测试用的光源和光功率计，例如通常将全交换设备中的第26号外部线路光纤作为收信号用，即第26号外部线路光纤与光功率计相连，将第25号外部线路光纤作为发信号用，即第25号外部线路光纤与光源相连。在中心站巡检子站A和子站B之间的第N根冗余光纤的状态时，中心站已知该第N根冗余光纤一端与子站A中的第5根外部线路光纤连接，另一端与子站B中的第6根外部线路光纤连接，则要想实现子站A发射而子站B接收的测试，则中心站向子站A下发指令，使子站A中的全交换设备实现接入其中的第5根外部线路光纤与第25号外部线路光纤之间的交换，使得子站A中的第5根外部线路光纤与该子站中的光源连接，中心站向子站B下发指令，使得子站B中的全交换设备实现接入其中的第6根外部线路光纤与第26号外部线路光纤之间的交换，使得子站B中的第6根外部线路光纤与该子站中的光功率计相连；然后，中心站向子站A和子站B分别下发发送信号和接收信号的指令，并采集子站A发送的光信号强度和子站B接收的光信号强度，由此计算通过被测试的光纤从子站A向子站B传输信号的光传输损耗。当然，也可以测试通过此光纤从子站B向子站A传输信号的光传输损耗，此时需要控制子站A中的第5根外部线路光纤与该子站中的功率计相连，控制子站B中的第6根外部线路光纤与该子站中的光源相连。

由此可见，通过上述方法可以实现系统自动地对子站之间的冗余光纤进行定期的自动巡检，不需要人工到现场去检测，节省了人力和时间成本。

2.5线路规划实现方法

通过本文中的电力通信资源管理系统可以实现电力通信系统的线路规划。

在管理系统的界面中，针对各个子站之间的通信连接提供了如下图所示的形象表示方式。

图4 拓扑图

在网络规划过程中，当建立新的子站（例如新的变电站或发电厂，或者将未曾联网的变电站或发电厂并网中）时，需要对新加入的子站与其他子站之间建立通信连接。在物理层面上，需要人工架设传输光缆将两个子站之间连接起来，具体地，将传输光缆中的各个光纤芯的两端分别与两个子站中的外部线路光纤相连。两个子站之间通过物理方式建立连接后，需要向电力通信资源管理系统中更新子站之间的连接信息。

最直观地可以在图4中的界面中通过绘图辅助工具，连接代表两个子站的圆点。而后通过其他的详细信息设置界面，将通过传输光缆连接的两个子站中的每对外部线路光纤编号输入到管理系统中。以此完成对新加入子站的连接信息更新。

线路规划除了包括上文中描述的新加入子站的情况，还包括对已经通过光缆连接的子站之间建立新的业务。由于上文中已经提到，管理系统可以查询到连接子站之间的冗余光纤以及相应的状态，所以系统内部查询机制的设计，实现了如下功能：

a.当用户选中单个子站时，可以查看与该子站的外部线路光纤连接的冗余光纤信息（或者可以直接显示与这些冗余光纤连接的该子站中的外部线路光纤编号）；

b.当用户选中多个相邻的子站时，可以查看连接这些子站之间的冗余光纤信息（或者可以直接显示与这些冗余光纤两端连接的对应的子站中的外部线路光纤编号）。

用户可以通过通信资源管理系统对上述显示的冗余光纤进行测试，测试过程的原理与上一节中描述的对冗余光纤进行定期巡检的原理相同。

用户可以根据测试的结果选择最适合所建立业务的光纤连接方式，例如将所建立的业务所要求的最高光传输损耗与测试的各个空闲链路的光传输损耗比较，根据选择策略，将最适合的链路作为建立该业务的链路，以此人工在下图中示出的光纤操作界面中，将所选择链路对应的传输光缆连接的外部线路光纤在当前子站中的光全交换设备中实现对接。

图5 光纤操作界面

另外，通信资源管理系统也可以通过根据用户所要建立连接的两个子站，从冗余光纤自动选择一条链路，当然，该链路的选择过程应该至少考虑了要建立业务的要求。用户可以接收由系统自动选择的连接方案，也可以自行更改。

3 结论

由上文描述的电力通信资源管理系统可以实现光纤资源的自动管理和维护，可以实现对光纤使用情况的自动采集；并且在网络规划更改或者建立新的业务时，还可以灵活方便地实现线路规划，减少人工参与的过程，节省人力和时间成本。

4 参考文献

[1] 董强; 电力通信资源管理系统的开发应用. 黑龙江科技信息2010年30期

[2] 马远东; GIS技术在电力通信网资源管理系统中的应用. 电力系统通信2009年19期