CN111082987B - 一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及配线网络运维技术领域，首先通过电子识别技术对运维实际操作对象进行唯一性标定，包括前端、中间、终端所涉及的链、路、端以及相应的设备，再基于GIS技术标定运维实际操作对象所在的地理位置建立运维拓扑，再根据业务或者数据链路建立逻辑拓扑到物理拓扑，再从物理拓扑到运维拓扑的对应关系，通过业务、数据链路的故障或者检测故障确定运维具体的对象，运维对象的具体位置，该运维对象的运维步骤、方法以及远程知识库、专家库的智能化的精准信息支持，并在系统的支持下实现故障发现和运维对象的精准快速定位及可视化。

Description

一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统及方法
技术领域
本发明涉及配线网络运维技术领域，尤其是涉及到一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统及方法。
背景技术
泛在电力物联网(Ubiquitous Internet of Things Electronics，UIoTE)是在智能电网实践多年的基础上提出的新的概念，现有的配线网路主要支撑工业内网，只接入经过信息安全认证的终端。未来配线网路要适应泛在电力物联网建设需要还要对电力物联网的专用网进行支撑，将会有海量的用户侧数据、电力系统边缘数据和智慧能源新技术及新业务数据需要被采集、传输和分析应用。物联终端几何级数的增长将对配线网络的负载能力、稳定性、连接的有效性和准确性提出更高的要求，运维管理的难度将进一步增大。随着物联终端的急剧增长使得配线网络不断扩容，网络、网络设备及网络终端的状态信息数目激增，系统发生异常后，网络及节点信息复杂繁多，精准故障物理位置定位、诊断和排除难度大、效率低。
“泛在网”即广泛存在的网络，它以无所不在、无所不包、无所不能为基本特征，以实现在任何时间(Anytime)、任何地点(Anywhere)、任何人(Anyone)、任何物(anything)的“4A”通信能力为目标。现有的配线网络已经具备了万物互“连”的物理基础，但是要实现泛在电力物联网的万物互“联”，还要通过物联网的技术使得配线具备自我感知和自我发现的能力，部署配线网络信息采集终端，实现对整个配线网络的运行信息、故障信息、设备信息的全面感知，智能精准维护和及时修复，实现泛在电力物联网真正意义上“4A”的互联互通。
面向泛在电力物联网，现有的配线网络运维存在以下问题：
1、配线网络物理链路以及物理链路的端点、节点、接点还都没有泛在接入，配线网路自身还无法实现泛在电力物联网建设所要求的各个环节万物互联。运维时无法通过自我感知，第一时间精准定位物理链路发生故障的精确点位，存在泛在接入的盲区。
2、配线网络不仅仅是物联终端和应用平台的数据交互基础，其自身的感知与发现更是UIoTE中“物物相连”的重要内容，同时也是提升和保证运维效果的重要支撑。现有的电力配线网络是无源网络，资源管理主要依赖于人工巡检和纸件台账完成。配线网络运维数据采集、核准由人工完成，不具备自动采集能力，时效性和准确性差，尤其是在运维对象密集或可视环境较差的前提下难以精准定位。
3、配线网络运维的现场实施人员无法通过人机交互获得远程知识库、专家库的智能化的精准信息支持。
4、配线网络的基础设备，到直接支撑业务的链、路、端，接入往往根据经验完成，运维管理规范化不足，新旧设备更迭、物理链路变化、基础设备位置变化等事件数据量不足，数据的准确程度不高，难以通过数据实现对应用的支持，以及对应用的拓展。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：提供一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统及方法，首先通过电子识别技术对运维实际操作对象进行唯一性标定，包括前端、中间、终端所涉及的链、路、端以及相应的设备，再基于GIS技术标定运维实际操作对象所在的地理位置建立运维拓扑，再根据业务或者数据链路建立逻辑拓扑到物理拓扑，再从物理拓扑到运维拓扑的对应关系，通过业务、数据链路的故障或者检测故障确定运维具体的对象，运维对象的具体位置，该运维对象的运维步骤、方法以及远程知识库、专家库的智能化的精准信息支持，并在系统的支持下实现故障发现和运维对象的精准快速定位及可视化。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案提供一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统，包括:配线网络远程监控服务模块(1)、光缆故障检测模块(2)、配线网络监控移动交互终端模块(3)、监控信息采集模块、电子标签(5)、电子标签读取机(6)、传感器、无线局域网路连接设备和/或Internet网络(7)、以及各设备和模块的供电模块(9)，所述配线网络远程监控服务模块(1)包括服务器集群(10)、显示终端模块(11)，所述的光缆故障检测模块(2)为一个或者多个光波时域反射计(OTDR)(12)，所述电子标签读取机(6)连接至无线局域网路连接设备和/或Internet网络(7)，在配线网络远程监控服务模块(1)或配线网络监控移动交互终端模块(3)的指令信息后读取电子标签(5)的信息，传感器连接至无线局域网路连接设备和/或Internet网络(7)，接受配线网络远程监控服务模块(1)或配线网络监控移动交互终端模块(3)的指令信息，并上传采集信息。
进一步地，配线网络远程监控服务模块(1)包括GIS服务器(13)、运维监控台账数据服务器(14)、电子标签管理服务器(15)、APP管理服务器(16)、显示终端模块(17)。
进一步地，所述的监控信息采集模块包括具有RFID读取功能的配线理线装置、二维码信息读取设备、视频采集器，监控信息采集模块接收配线网络远程监控服务模块(1)的控制指令，并向其推送采集信息，配线网络监控移动交互终端模块(3)根据配线网络远程监控服务模块(1)的授权权限，可以通过配线网络远程监控服务模块(1)向监控信息采集模块发送控制和采集信息指令，也可以直接向监控信息采集模块发送控制和采集信息。
进一步地，所述的传感器为温湿度传感器和/或可燃气体传感器、有毒气体传感器、氧气传感器、位移传感器。
进一步地，所述运维监控台账数据服务器(14)包括分布式配线网络端口状态历史数据库、运维记录电子台账信息数据库。
进一步地，所述电子标签管理服务器(15)包括配线网络端口ID数据库、配线架端口ID数据库、理线设备端口ID数据库。
进一步地，所述APP管理服务器(16)包括配线网络端口信息推送/通知SDK模块、采集数据接收服务模块、数据储存服务模块、用户基本信息数据库、用户注册服务模块、现场配线端口的查找和识别视觉提醒服务模块、配线网络物理链路拓扑可视化服务模块、配线网络的端接设备容量负载分析和展示服务模块、用户权限分级管理服务模块、基于工作流的人工、周期、定时、事件的配线网络运维服务模块、端到人和人到人设备异常接入自动定位服务模块。
进一步地，所述的配线网络监控移动交互终端模块(3)包括：配线网络端口信息储存和查询模块、用户注册信息查询模块、运维计划查询和任务受领模块、故障信息和状态信息采集和上报模块。
进一步地，所述的配线网络监控移动交互终端模块(3)为智能手机(46)、平板电脑(47)、智能眼镜(48)。
一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统的实现方法，包括以下实施步骤：步骤S1，建立配线网络物理链路拓扑接线图，其为正常显示端到端物理链路状态图，其用于配线网络运维系统端到端物理链路状态集中可视化显示；步骤S2，建立配线网络的端接设备容量负载表，在表中设置配线网络的端接设备的负载字段，包括交换机或集线器的端口信息字段，配线装置的端口信息字段，温度字段和湿度字段，以及未处理信息字段，其中，交换机或集线器的端口信息字段和配线装置的端口信息字段，还包括层级信息和地理位置信息字段，所述交换机或集线器的端口信息字段，与配线装置的端口信息字段列表左右分布并相互对应，该两个列表位于一个界面中并按照一一对应进行排序；步骤S3，建立配线网络的端接跳线卡环信息表，包括端接跳线卡环的RFID信息字段，二维码信息字段，监控状态字段，其中，所述端接跳线卡环的RFID信息字段，二维码信息字段列表左右分布并相互对应，该两个列表位于一个界面中并按照一一对应进行排序；步骤S4，建立用户基本信息表，包括用户ID字段，用户RFID工牌字段，权限分级字段，其中用户ID字段，用户RFID工牌字段列表左右分布并相互对应，该两个列表位于一个界面中并按照一一对应进行排序；步骤S5，根据运维计划查询和任务受领、故障信息和状态信息的采集和上报的工作任务，以及人工、周期、定时、事件的工作方式，建立基于工作流的数据传递表；步骤S6，建立工单数据信息表，包括端接跳线卡环到用户工作方式和用户到用户的工作方式的数据信息。
进一步地，一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统的实现方法，其特征在于所述的步骤S1的网络物理链路拓扑接线图中的各个连接点和数据段都支持超链接，直接点击连接点或数据段，点击连接点则打开该连接点的所有前端和后端连接点的状态，右键点击数据段则可以打开该数据段的状态信息统计检索表。
进一步地，一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统的实现方法，其特征在于所述的步骤S2在建立配线网络的端接设备容量负载表时需要对端接设备容量进行计算，包括以下步骤：
步骤S2.1确定级联端接设备的交换机或集线器种类，若级联模式中采用的设备类型为N(端口数)+1(级联口)个端口，则跳转至步骤S2.2，若级联模式中采用的设备类型为N(端口数包含1个级联口)个端口，则跳转至步骤S2.3；
步骤S2.2，若共有m层级联关系，在考虑满负载的情况下所需端接设备数E满足公式(1)所示关系：
Figure SMS_1
其中，i为层数变量满足i＝1,…,m；
步骤S2.3，若共有m层级联关系，在考虑满负载的情况下所需端接设备数E满足公式(1)所示关系：
Figure SMS_2
其中，i为层数变量，当i＝1有(2)式关系，当i＞1，有(3)式关系；
步骤S2.4，根据计算结果确定建立配线网络的端接设备容量负载表的字符串长度和字段定义。
进一步地，一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统的实现方法，其特征在于所述的步骤S3的监控状态字段包括：信息链路状态字段，理线装置的连接状态字段，端接的RFID信息读取状态字段，端口指示LED的工作状态字段；
进一步地，一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统的实现方法，其特征在于所述的步骤S5包括如下步骤：步骤S5.1，获取所述用户的用户信息，并确定权限；步骤S5.2，依次对所述用户信息进行文本分析，分别得到反映各个所述用户的在不同工作流中启动、流转工作的多个条件特征；步骤S5.3，根据不同任务确定不同的工作流，由工作流确定岗位需求，由岗位需求确定人员条件特征要求；步骤S5.4，根据在监控系统中获取的监控信息，确定所要启动的工作流；步骤S5.5，根据不同的工作流确定对应的特征信息，根据所述条件特征和用户权限进行映射关联；步骤S5.6，根据与所述用户权限相对应的所述条件特征以及与所述工作流对应的条件特征要求，得出所述用户与所述工作流的匹配程度；步骤S5.7，根据所述用户与所述工作流的匹配程度向所述用户推送相关指令信息。
本发明与现有技术相比，具有以下显著优点：
1.本发明的采用了虚实相结合的可视化定位方法，用户可以根据任务指令或故障信号迅速定位；
2.本发明采用基于工作流的控制方式，可以根据客户的实际业务流程建立系统不同条件触发的工作流，实现智能监控系统端到人、人到人的信息传递；
3.本发明的服务移动交互终端模块可以通过应用软件在智能手机或平板电脑上部署实现，具有良好的用户可操作性和易用性，用户体验性好、通用性强、智能化高。
附图说明
图1面向泛在电力物联网的配线网络运维系统的连接图
图2配线网络远程监控服务模块拓扑连接图
图3配线网络监控移动交互终端模块连接图
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
根据本发明的一个实施方式，结合图1本发明的一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统，包括:配线网络远程监控服务模块(1)、光缆故障检测模块(2)、配线网络监控移动交互终端模块(3)、监控信息采集模块、电子标签(5)、电子标签读取机(6)、传感器、无线局域网路连接设备(8)、Internet网络(7)，所述配线网络远程监控服务模块(1)包括服务器集群(10)、显示终端模块(11)，所述的光缆故障检测模块(2)为一个或者多个光波时域反射计(OTDR)(12)，所述电子标签读取机(6)连接至无线局域网路连接设备(8)，在配线网络远程监控服务模块(1)或配线网络监控移动交互终端模块(3)的指令信息后读取电子标签(5)的信息，传感器连接至无线局域网路连接设备(8)，接受配线网络远程监控服务模块(1)或配线网络监控移动交互终端模块(3)的指令信息，并上传采集信息。
根据本发明的一个实施方式，结合图2本发明的一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统，配线网络远程监控服务模块(1)包括GIS服务器(13)、运维监控台账数据服务器(14)、电子标签管理服务器(15)、APP管理服务器(16)、显示终端模块(17)。
根据本发明的一个实施方式，结合图3本发明的一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统，配线网络监控移动交互终端模块(3)为智能手机(46)、平板电脑(47)、智能眼镜(48)。
根据本发明的一个实施方式，一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统的实现方法，包括以下步骤：
步骤S1，建立配线网络物理链路拓扑接线图，其为正常显示端到端物理链路状态图，其用于配线网络运维系统端到端物理链路状态集中可视化显示，根据设备监控的需要和基于业务工作流控制的需要，确定配线网络运维系统的物理链路的端接关系，包括设备的物理端接关系，还包括用户的端接关系，并确定连接端的数据信息表，按照数据信息表确定连接端工作状态，再根据连接端工作状态确定链路工作状态，并区别于不同颜色，实现端到端物理链路状态集中可视化显示；
步骤S2，建立配线网络的端接设备容量负载表，在表中设置配线网络的端接设备的负载字段，包括交换机或集线器的端口信息字段，配线装置的端口信息字段，温度字段和湿度字段，以及未处理信息字段，其中，交换机或集线器的端口信息字段和配线装置的端口信息字段，还包括层级信息和地理位置信息字段，所述交换机或集线器的端口信息字段，与配线装置的端口信息字段列表左右分布并相互对应，该两个列表位于一个界面中并按照一一对应进行排序；
步骤S3，建立配线网络的端接跳线卡环信息表，包括端接跳线卡环的RFID信息字段，二维码信息字段，监控状态字段，其中，所述端接跳线卡环的RFID信息字段，二维码信息字段列表左右分布并相互对应，该两个列表位于一个界面中并按照一一对应进行排序；
步骤S4，建立用户基本信息表，通过用户注册服务模块完成个人信息，包括技术类型、工龄、级别的录入和注册登记，在完成用户基础信息的录入后，将该数据推送到用户基本信息数据库，系统根据用户权限分级管理服务，建立权限到用户ID和RFID工牌，再到个人信息的映射关系。
步骤S5，根据运维计划查询和任务受领、故障信息和状态信息的采集和上报的工作任务，以及人工、周期、定时、事件的工作方式，建立基于工作流的数据传递表，设定基于工作流的托肯跃迁条件，系统根据监控的数据字段，确定监控端口的工作状态，根据端口的工作状态和设定的业务流程，确定所要运行的工作流，根据所要运行的工作流，确定指令信息和数据信息的传递方式和传递路径，在完成对物理端接设备或者端点的实施处理后，按照原定工作流的设定，完成电子台账数据的处理和储存，并更新相应的数据库信息；
步骤S6，建立工单数据信息表，包括端接跳线卡环到用户工作方式和用户到用户的工作方式的数据信息。
提供以上实施例仅仅是为了描述本发明的目的，而并非限制本发明的范围。在不脱离本发明的精神和原理而做出的各种等同替换和修改，均应涵盖在本发明的范围之内。

Claims (9)

1.一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统，包括：配线网络远程监控服务模块(1)、光缆故障检测模块(2)、配线网络监控移动交互终端模块(3)、监控信息采集模块、电子标签(5)、电子标签读取机(6)、传感器、无线局域网路连接设备和/或Internet网络(7)、以及各设备和模块的供电模块(9)，其特征在于，所述配线网络远程监控服务模块(1)包括服务器集群(10)、显示终端模块(11)，所述的光缆故障检测模块(2)为一个或者多个光波时域反射计(OTDR)(12)，所述电子标签读取机(6)连接至无线局域网路连接设备和/或Internet网络(7)，在接收配线网络远程监控服务模块(1)或配线网络监控移动交互终端模块(3)的指令信息后读取电子标签(5)的信息，传感器连接至无线局域网路连接设备和/或Internet网络(7)，接收配线网络远程监控服务模块(1)或配线网络监控移动交互终端模块(3)的指令信息，并上传采集信息；
所述的监控信息采集模块包括具有RFID读取功能的配线理线装置、二维码信息读取设备、视频采集器，监控信息采集模块接收配线网络远程监控服务模块(1)的控制指令，并向其推送采集信息，配线网络监控移动交互终端模块(3)根据配线网络远程监控服务模块(1)的授权权限，可以通过配线网络远程监控服务模块(1)向监控信息采集模块发送控制和采集信息指令，也可以直接向监控信息采集模块发送控制和采集信息；
所述的配线网络远程监控服务模块(1)包括GIS服务器(13)、运维监控台账数据服务器(14)、电子标签管理服务器(15)、APP管理服务器(16)、显示终端模块(11)；
所述的APP管理服务器(16)包括配线网络端口信息推送/通知SDK模块、采集数据接收服务模块、数据储存服务模块、用户基本信息数据库、用户注册服务模块、现场配线端口的查找和识别视觉提醒服务模块、配线网络物理链路拓扑可视化服务模块、配线网络的端接设备容量负载分析和展示服务模块、用户权限分级管理服务模块、基于工作流的人工、周期、定时、事件的配线网络运维服务模块、端到人和人到人设备异常接入自动定位服务模块。
2.如权利要求1所述的一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统，其特征在于，传感器为温湿度传感器、可燃气体传感器、有毒气体传感器、氧气传感器和/或位移传感器。
3.如权利要求1所述的一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统，其特征在于，所述的配线网络监控移动交互终端模块(3)为智能手机(46)、平板电脑(47)、智能眼镜(48)。
4.如权利要求1所述的一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统，其特征在于，所述的配线网络监控移动交互终端模块(3)包括：配线网络端口信息储存和查询模块、用户注册信息查询模块、运维计划查询和任务受领模块、故障信息和状态信息采集和上报模块。
5.如权利要求1所述的一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统，其特征在于，所述的运维监控台账数据服务器(14)包括分布式配线网络端口状态历史数据库、运维记录电子台账信息数据库。
6.如权利要求1所述的一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统，其特征在于，所述的电子标签管理服务器(15)包括配线网络端口ID数据库、配线架端口ID数据库、理线设备端口ID数据库。
7.一种用于权利要求1～6任一项所述面向泛在电力物联网的配线网络运维系统的实现方法，其特征在于包括以下实施步骤：
步骤S1，建立配线网络物理链路拓扑接线图，其为正常显示端到端物理链路状态图，其用于配线网络运维系统端到端物理链路状态集中可视化显示；
步骤S2，建立配线网络的端接设备容量负载表，在表中设置配线网络的端接设备的负载字段，包括交换机或集线器的端口信息字段，配线装置的端口信息字段，温度字段和湿度字段，以及未处理信息字段，其中，交换机或集线器的端口信息字段和配线装置的端口信息字段，还包括层级信息和地理位置信息字段，交换机或集线器的端口信息字段的列表和配线装置的端口信息字段的列表在一个界面中左右分布，并按照一一对应的关系进行排序；
步骤S3，建立配线网络的端接跳线卡环信息表，包括端接跳线卡环的RFID信息字段，二维码信息字段，监控状态字段，其中，端接跳线卡环的RFID信息字段的列表和二维码信息字段的列表在一个界面中左右分布，并按照一一对应的关系进行排序；
步骤S4，建立用户基本信息表，包括用户ID字段，用户RFID工牌字段，权限分级字段，其中用户ID字段的列表和用户RFID工牌字段的列表在一个界面中左右分布，并按照一一对应的关系进行排序；
步骤S5，根据运维计划查询和任务受领、故障信息和状态信息的采集和上报的工作任务，以及人工、周期、定时、事件的工作方式，建立基于工作流的数据传递表；
步骤S6，建立工单数据信息表，包括端接跳线卡环到用户工作方式和用户到用户的工作方式的数据信息；
所述的步骤S2在建立配线网络的端接设备容量负载表时需要对端接设备容量进行计算，包括以下步骤：
步骤S2.1确定级联端接设备的交换机或集线器种类，若级联模式中采用的设备具有1个级联口，且端口数为N，则跳转至步骤S2.2，若级联模式中采用的设备的端口数是N，且N个端口中包含有一个级联口，则跳转至步骤S2.3；
步骤S2.2，若共有m层级联关系，在考虑满负载的情况下所需端接设备数E满足公式(1)所示关系：
Figure FDA0004244231890000031
其中，i为层数变量，满足i＝1，…，m；
步骤S2.3，若共有m层级联关系，在考虑满负载的情况下所需端接设备数E满足公式(2)所示关系：
Figure FDA0004244231890000032
其中，i为层数变量；
步骤S2.4，根据计算结果确定建立配线网络的端接设备容量负载表的字符串长度和字段定义；
所述的步骤S5包括如下步骤：
步骤S5.1，获取所述用户的用户信息，并确定权限；
步骤S5.2，依次对所述用户信息进行文本分析，分别得到反映各个所述用户的在不同工作流中启动、流转工作的多个条件特征；
步骤S5.3，根据不同任务确定不同的工作流，由工作流确定岗位需求，由岗位需求确定人员条件特征要求；
步骤S5.4，根据在监控系统中获取的监控信息，确定所要启动的工作流；
步骤S5.5，根据不同的工作流确定对应的特征信息，根据所述条件特征和用户权限进行映射关联；
步骤S5.6，根据与所述用户权限相对应的所述条件特征以及与所述工作流对应的条件特征要求，得出所述用户与所述工作流的匹配程度；
步骤S5.7，根据所述用户与所述工作流的匹配程度向所述用户推送相关指令信息。
8.如权利要求7所述的一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统的实现方法，其特征在于，所述的步骤S1的网络物理链路拓扑接线图中的各个连接点和数据段都支持超链接，直接点击连接点或数据段，点击连接点则打开该连接点的所有前端和后端连接点的状态，右键点击数据段则可以打开该数据段的状态信息统计检索表。
9.如权利要求7所述的一种面向泛在电力物联网的配线网络运维系统的实现方法，其特征在于所述的步骤S3的监控状态字段包括：信息链路状态字段，理线装置的连接状态字段，端接的RFID信息读取状态字段，端口指示LED的工作状态字段。
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