CN114828057A - 基于gis的通信基站配网监测系统及方法 - Google Patents

基于gis的通信基站配网监测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于GIS的通信基站配网监测系统及方法，包括：配网数据采集模块、数据管理中心、配网监测模块、监测数据分析模块和故障定位规划模块，通过配网数据采集模块采集配网监测方式数据和配网设置信息，通过数据管理中心存储并管理采集到的所有数据，通过配网监测模块对通信基站配网进行实时监测，通过监测数据分析模块分析监测结果，判断配网故障区间，比对结果是否出现偏差，通过故障定位规划模块查找监测结果偏差原因并调整监测设备，实现了对通信基站配网进行远程监测，扩大了配网监测范围，减轻了监测信息传输的干扰，提高了监测效率。

Description

基于GIS的通信基站配网监测系统及方法
技术领域
本发明涉及配网监测技术领域，具体为基于GIS的通信基站配网监测系统及方法。
背景技术
配网在电力网中起到重要分配电能作用的网络，随着用户用电需求的增加，配网建设覆盖越来越广，配网的维护工作也越来越困难，无法大面积推广，需要对配网进行监测以及时发现配网异常，有利于及时地对配网进行故障维护；
然而，现有的监测方式存在一些问题：首先，通过在配网上安装故障指示器来实现对配网的实时监测，但是，故障指示器监测到配网异常时需要发送故障信号至基站，故障信号在传输过程中容易受到干扰，导致接收信号延迟；其次，现有的监测方式无法更有效地确认配网故障区间，不利于在一定时间内快速寻找到故障点位置，无法及时维护对配网影响程度加剧；最后，信号传输过程中存在安全风险，现有的监测方式无法有效规避风险。
所以，人们需要基于GIS的通信基站配网监测系统及方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供基于GIS的通信基站配网监测系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于GIS的通信基站配网监测系统，其特征在于：所述系统包括：配网数据采集模块、数据管理中心、配网监测模块、监测数据分析模块和故障定位规划模块；
所述配网数据采集模块用于采集配网监测方式数据和配网设置信息；
所述数据管理中心用于存储并管理采集到的所有数据；
所述配网监测模块用于对通信基站配网进行实时监测；
所述监测数据分析模块用于分析监测结果，判断配网故障区间，比对结果是否出现偏差；
所述故障定位规划模块用于查找监测结果偏差原因并调整监测设备。
进一步的，所述配网数据采集模块包括监测信息采集单元和配网信息采集单元，所述监测信息采集单元用于对通信基站配网进行监测的方式数据进行采集；所述配网信息采集单元用于采集通信基站的配网设置信息，将采集到的所有数据传输到所述数据管理中心中。
进一步的，所述配网监测模块包括监测设备定位单元、配网异常监测单元和监测数据传输单元，所述监测设备定位单元用于对监测配网的设备进行定位；所述配网异常监测单元用于利用故障指示器对配网进行实时监测；所述监测数据传输单元用于在监测到配网异常时，通过故障指示器发送故障号至通信基站内的数据采集器，通过数据采集器将故障信号转换为GPRS信号后传输到配网监测机房内的中心站，所述中心站与主站通过串口连接。
进一步的，所述监测数据分析模块包括故障区间定位单元、监测结果分析单元和数据偏差预测单元，所述故障区间定位单元用于通过主站调用GIS平台服务分析配网故障区间，将故障区间信息传输到终端，在信息传输过程中，采用国密算法SM1对终端和主站间的通信数据进行加密，采用国密算法SM2对主站和终端进行双向接入身份认证；所述监测结果分析单元用于比对现场的配网检测结果和分析出的故障检测结果；所述数据偏差预测单元用于预测故障分析结果的偏差程度。
进一步的，所述故障定位规划模块包括偏差溯源单元、信号传输分析单元和监测设备调整单元，所述偏差溯源单元用于查找分析结果出现偏差的原因；若偏差原因是故障信号传输延迟：通过所述信号传输分析单元在GIS平台中调取出现偏差的故障指示器周围环境数据，分析故障信号传输环境数据；所述监测设备调整单元用于分析故障信号受干扰程度并调整故障指示器位置，重新对通信基站的配网进行监测。
基于GIS的通信基站配网监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
Z1：采集基站配网监测数据和配网设置数据；
Z2：实时监测通信基站配网；
Z3：在监测到配网异常时发送故障信号至基站，判断配网故障区间；
Z4：比对现场检测结果和分析结果，预测故障分析结果偏差程度；
Z5：查找偏差原因并调整配网监测设备。
进一步的，在步骤Z1-Z3中：利用在配电线路上安装的故障指示器对配网进行实时监测，在监测到配网出现异常时，发送故障信号至基站内的数据采集器中，所述数据采集器将故障信号转换为GPRS信号后传输到中心站，主站与中心站通过串口连接，通过所述主站调用GIS平台服务判断配网故障区间。
进一步的，在步骤Z4中：采集到随机一个故障指示器发送故障信号后，GIS平台分析出的配网故障长度集合为L＝{L1，L2，...，Lm}，现场检测出的故障长度集合为d＝{d1，d2，...，dm}，其中，m表示对应故障指示器发送故障信号次数，根据下列公式计算对对应故障指示器发送的故障信号分析结果的偏差程度Qi：
Figure BDA0003597367720000031
其中，Li表示随机一次接收到故障信号后GIS平台分析出的配网故障长度，di表示对应次现场检测出的故障长度，得到对所有故障指示器发送的故障信号分析结果的偏差程度集合为Q＝{Q1，Q2，...，Qn}，比较Qi和
Figure BDA0003597367720000032
若
Figure BDA0003597367720000033
判断偏差程度小；若
Figure BDA0003597367720000034
判断偏差程度大，对偏差程度大的故障指示器发送故障信号的过程进行测试，由于各种干扰因素存在，GIS分析的配网故障区间与实际的故障区间存在偏差，而偏差会不同程度地影响故障信号的接收，通过分析历史监测数据：比对GIS分析结果和实际故障区间，计算偏差程度的目的在于选择性地对故障指示器进行测试，判断故障信号传输是否受到干扰，有利于优化故障信号传输路线以减少信号传输干扰，降低故障信号传输的无效性。
进一步的，在步骤Z5中：通过对偏差程度大的故障指示器进行测试查找分析结果出现偏差的原因：若偏差原因是故障信号传输延迟，采集到偏差程度大的故障指示器在GIS平台上显示的位置坐标集合为(a，b)＝{(a1，b1)，(a2，b2)，...，(ak，bk)}，其中，k表示测试的故障指示器数量，显示的通信基站位置坐标为(A，B)，获取到随机一个故障指示器的安装点所在配网在GIS平台上显示的直线方程为：y＝ex+f，得到按当前故障指示器位置传输线路方程为：
Figure BDA0003597367720000035
获取到当前传输线路经过的区域对信号传输的影响程度集合为w＝{w1，w2，...，wp}，其中，p表示当前传输线路经过的区域数量，选择随机一个区域的边界点，将边界点与通信基站的连线作测试故障信号传输线路，得到对应测试线路经过的区域对信号传输的影响程度集合为W＝{W1，W2，...，WI}，其中，I表示对应测试线路经过的区域数量，比较
Figure BDA0003597367720000036
和
Figure BDA0003597367720000037
若
Figure BDA0003597367720000038
说明测试线路传输信号受干扰程度超出当前传输线路传输信号的受干扰程度，不以对应测试线路作为新的信号传输线路传输故障信号；若
Figure BDA0003597367720000041
说明测试线路传输信号受干扰程度未超出当前传输线路传输信号的受干扰程度，筛选出所有受干扰程度未超出当前传输线路的测试线路，比较以测试线路传输故障信号的受干扰程度，选择受干扰程度最小的测试线路作为新的故障信号传输线路，故障指示器的信号传输容易受到环境干扰，通过分析信号传输线路受到的影响判断信号的受干扰程度，随机选择干扰区域边界与基站进行连接，形成新的信号传输路线，进一步分析新的传输路线的受环境干扰程度，有利于选择最优传输路线，提高配网监测结果的准确度。
进一步的，获取到新的故障信号传输线路中选择的边界点坐标为(a’，b’)，根据下列公式计算调整后的故障指示器位置坐标(a调，b调)：
Figure BDA0003597367720000042
将对应故障指示器调整到对应位置后，重新利用调整后的故障指示器对通信基站配网进行监测，选择干扰程度最小的传输路线作为新的故障信号传输路线，根据新的传输路线调整故障指示器位置，重新对配网进行监测，提高了配网监测效率和监测结果的有效性，减轻了通信基站配网故障对用户用电的影响。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明通过故障指示器对通信基站配网进行监测，利用GIS平台分析配网故障区间，缩短了故障监测时间，提高了故障检修的准确性，同时对故障信息传输进行加密认证，降低了故障信息传输的安全风险；通过采集并分析历史配网监测数据，考虑到监测数据传输过程中易受干扰，GIS分析的配网故障区间与实际的故障区间存在偏差，通过比对GIS分析结果和实际故障区间分析监测结果偏差程度，选择性地对故障指示器进行测试：判断故障信号传输是否受到干扰，通过分析信号传输线路受到的影响判断信号的受干扰程度，随机选择干扰区域边界与基站进行连接，形成新的信号传输路线，进一步分析新的传输路线的受环境干扰程度，选择最优传输路线传输故障信号，提高了配网监测效率和监测结果的有效性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明基于GIS的通信基站配网监测系统的结构图；
图2是本发明基于GIS的通信基站配网监测方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-图2，本发明提供技术方案：基于GIS的通信基站配网监测系统，其特征在于：系统包括：配网数据采集模块、数据管理中心、配网监测模块、监测数据分析模块和故障定位规划模块；
配网数据采集模块用于采集配网监测方式数据和配网设置信息；
数据管理中心用于存储并管理采集到的所有数据；
配网监测模块用于对通信基站配网进行实时监测；
监测数据分析模块用于分析监测结果，判断配网故障区间，比对结果是否出现偏差；
故障定位规划模块用于查找监测结果偏差原因并调整监测设备。
配网数据采集模块包括监测信息采集单元和配网信息采集单元，监测信息采集单元用于对通信基站配网进行监测的方式数据进行采集；配网信息采集单元用于采集通信基站的配网设置信息，将采集到的所有数据传输到数据管理中心中。
配网监测模块包括监测设备定位单元、配网异常监测单元和监测数据传输单元，监测设备定位单元用于对监测配网的设备进行定位；配网异常监测单元用于利用故障指示器对配网进行实时监测；监测数据传输单元用于在监测到配网异常时，通过故障指示器发送故障号至通信基站内的数据采集器，通过数据采集器将故障信号转换为GPRS信号后传输到配网监测机房内的中心站，中心站与主站通过串口连接。
监测数据分析模块包括故障区间定位单元、监测结果分析单元和数据偏差预测单元，故障区间定位单元用于通过主站调用GIS平台服务分析配网故障区间，将故障区间信息传输到终端，在信息传输过程中，采用国密算法SM1对终端和主站间的通信数据进行加密，采用国密算法SM2对主站和终端进行双向接入身份认证；监测结果分析单元用于比对现场的配网检测结果和分析出的故障检测结果；数据偏差预测单元用于预测故障分析结果的偏差程度。
故障定位规划模块包括偏差溯源单元、信号传输分析单元和监测设备调整单元，偏差溯源单元用于查找分析结果出现偏差的原因；若偏差原因是故障信号传输延迟：通过信号传输分析单元在GIS平台中调取出现偏差的故障指示器周围环境数据，分析故障信号传输环境数据；监测设备调整单元用于分析故障信号受干扰程度并调整故障指示器位置，重新对通信基站的配网进行监测。
基于GIS的通信基站配网监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
Z1：采集基站配网监测数据和配网设置数据；
Z2：实时监测通信基站配网；
Z3：在监测到配网异常时发送故障信号至基站，判断配网故障区间；
Z4：比对现场检测结果和分析结果，预测故障分析结果偏差程度；
Z5：查找偏差原因并调整配网监测设备。
在步骤Z1-Z3中：利用在配电线路上安装的故障指示器对配网进行实时监测，在监测到配网出现异常时，发送故障信号至基站内的数据采集器中，数据采集器将故障信号转换为GPRS信号后传输到中心站，主站与中心站通过串口连接，通过主站调用GIS平台服务判断配网故障区间。
在步骤Z4中：采集到随机一个故障指示器发送故障信号后，GIS平台分析出的配网故障长度集合为L＝{L1，L2，...，Lm}，现场检测出的故障长度集合为d＝{d1，d2，...，dm}，其中，m表示对应故障指示器发送故障信号次数，根据下列公式计算对对应故障指示器发送的故障信号分析结果的偏差程度Qi：
Figure BDA0003597367720000061
其中，Li表示随机一次接收到故障信号后GIS平台分析出的配网故障长度，di表示对应次现场检测出的故障长度，得到对所有故障指示器发送的故障信号分析结果的偏差程度集合为Q＝{Q1，Q2，...，Qn}，比较Qi和
Figure BDA0003597367720000062
若
Figure BDA0003597367720000063
判断偏差程度小；若
Figure BDA0003597367720000064
判断偏差程度大，对偏差程度大的故障指示器发送故障信号的过程进行测试优化故障信号传输路线减少了故障信号传输干扰，降低了故障信号传输的无效性。
在步骤Z5中：通过对偏差程度大的故障指示器进行测试查找分析结果出现偏差的原因：若偏差原因是故障信号传输延迟，采集到偏差程度大的故障指示器在GIS平台上显示的位置坐标集合为(a，b)＝{(a1，b1)，(a2，b2)，...，(ak，bk)}，其中，k表示测试的故障指示器数量，显示的通信基站位置坐标为(A，B)，获取到随机一个故障指示器的安装点所在配网在GIS平台上显示的直线方程为：y＝ex+f，得到按当前故障指示器位置传输线路方程为：
Figure BDA0003597367720000071
获取到当前传输线路经过的区域对信号传输的影响程度集合为w＝{w1，w2，...，wp}，其中，p表示当前传输线路经过的区域数量，选择随机一个区域的边界点，将边界点与通信基站的连线作测试故障信号传输线路，得到对应测试线路经过的区域对信号传输的影响程度集合为W＝{W1，W2，...，WI}，其中，I表示对应测试线路经过的区域数量，比较
Figure BDA0003597367720000072
和
Figure BDA0003597367720000073
若
Figure BDA0003597367720000074
说明测试线路传输信号受干扰程度超出当前传输线路传输信号的受干扰程度，不以对应测试线路作为新的信号传输线路传输故障信号；若
Figure BDA0003597367720000075
说明测试线路传输信号受干扰程度未超出当前传输线路传输信号的受干扰程度，筛选出所有受干扰程度未超出当前传输线路的测试线路，比较以测试线路传输故障信号的受干扰程度，选择受干扰程度最小的测试线路作为新的故障信号传输线路，选择最优传输路线，提高了配网监测结果的准确度。
获取到新的故障信号传输线路中选择的边界点坐标为(a’，b’)，根据下列公式计算调整后的故障指示器位置坐标(a调，b调)：
Figure BDA0003597367720000076
将对应故障指示器调整到对应位置后，重新利用调整后的故障指示器对通信基站配网进行监测，提高了配网监测效率和监测结果的有效性，减轻了通信基站配网故障对用户用电的影响。
实施例一：采集到随机一个故障指示器发送故障信号后，GIS平台分析出的配网故障长度集合为L＝{L1，L2，L3}＝{10，30，100}，现场检测出的故障长度集合为d＝{d1，d2，d3}＝{8，35，120}，根据公式
Figure BDA0003597367720000077
得到对所有故障指示器发送的故障信号分析结果的偏差程度集合为Q＝{Q1，Q2，Q3}＝{61.4，52，58.2}，比较Qi和
Figure BDA0003597367720000081
对故障指示器1和2发送故障信号的过程进行测试；
实施例二：对故障指示器1进行测试：获取到故障指示器1的安装点所在配网在GIS平台上显示的直线方程为：y＝ex+f＝2x+1，故障指示器1在GIS平台上显示的位置坐标为(ai，bi)＝(2，2)，显示的通信基站位置坐标为(A，B)＝(100，10)，得到按当前故障指示器位置传输线路方程为：
Figure BDA0003597367720000082
获取到当前传输线路经过的区域对信号传输的影响程度集合为w＝{w1，w2，w3，w4，w5}＝{0.2，0.8，0.9，0.6，0.5}，选择随机一个区域的边界点，将边界点与通信基站的连线作测试故障信号传输线路，得到对应测试线路经过的区域对信号传输的影响程度集合为W＝{W1，W2，W3}＝{0.8，0.2，0.1}，比较
Figure BDA0003597367720000083
和
Figure BDA0003597367720000084
说明测试线路传输信号受干扰程度未超出当前传输线路传输信号的受干扰程度，筛选出所有受干扰程度未超出当前传输线路的测试线路，比较以测试线路传输故障信号的受干扰程度，选择受干扰程度最小的测试线路作为新的故障信号传输线路，获取到新的故障信号传输线路中选择的边界点坐标为(a’，b’)＝(10，20)，根据公式
Figure BDA0003597367720000085
计算调整后的故障指示器位置坐标(a调，b调)＝(181/19，381/19)，将故障指示器1调整到对应位置后，重新利用调整后的故障指示器对通信基站配网进行监测。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于GIS的通信基站配网监测系统，其特征在于：所述系统包括：配网数据采集模块、数据管理中心、配网监测模块、监测数据分析模块和故障定位规划模块；
所述配网数据采集模块用于采集配网监测方式数据和配网设置信息；
所述数据管理中心用于存储并管理采集到的所有数据；
所述配网监测模块用于对通信基站配网进行实时监测；
所述监测数据分析模块用于分析监测结果，判断配网故障区间，比对结果是否出现偏差；
所述故障定位规划模块用于查找监测结果偏差原因并调整监测设备。
2.根据权利要求1所述的基于GIS的通信基站配网监测系统，其特征在于：所述配网数据采集模块包括监测信息采集单元和配网信息采集单元，所述监测信息采集单元用于对通信基站配网进行监测的方式数据进行采集；所述配网信息采集单元用于采集通信基站的配网设置信息，将采集到的所有数据传输到所述数据管理中心中。
3.根据权利要求1所述的基于GIS的通信基站配网监测系统，其特征在于：所述配网监测模块包括监测设备定位单元、配网异常监测单元和监测数据传输单元，所述监测设备定位单元用于对监测配网的设备进行定位；所述配网异常监测单元用于利用故障指示器对配网进行实时监测；所述监测数据传输单元用于在监测到配网异常时，通过故障指示器发送故障号至通信基站内的数据采集器，通过数据采集器将故障信号转换为GPRS信号后传输到配网监测机房内的中心站，所述中心站与主站通过串口连接。
4.根据权利要求1所述的基于GIS的通信基站配网监测系统，其特征在于：所述监测数据分析模块包括故障区间定位单元、监测结果分析单元和数据偏差预测单元，所述故障区间定位单元用于通过主站调用GIS平台服务分析配网故障区间，将故障区间信息传输到终端，在信息传输过程中，采用国密算法SM1对终端和主站间的通信数据进行加密，采用国密算法SM2对主站和终端进行双向接入身份认证；所述监测结果分析单元用于比对现场的配网检测结果和分析出的故障检测结果；所述数据偏差预测单元用于预测故障分析结果的偏差程度。
5.根据权利要求1所述的基于GIS的通信基站配网监测系统，其特征在于：所述故障定位规划模块包括偏差溯源单元、信号传输分析单元和监测设备调整单元，所述偏差溯源单元用于查找分析结果出现偏差的原因；若偏差原因是故障信号传输延迟：通过所述信号传输分析单元在GIS平台中调取出现偏差的故障指示器周围环境数据，分析故障信号传输环境数据；所述监测设备调整单元用于分析故障信号受干扰程度并调整故障指示器位置，重新对通信基站的配网进行监测。
6.基于GIS的通信基站配网监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
Z1：采集基站配网监测数据和配网设置数据；
Z2：实时监测通信基站配网；
Z3：在监测到配网异常时发送故障信号至基站，判断配网故障区间；
Z4：比对现场检测结果和分析结果，预测故障分析结果偏差程度；
Z5：查找偏差原因并调整配网监测设备。
7.根据权利要求6所述的基于GIS的通信基站配网监测方法，其特征在于：在步骤Z1-Z3中：利用在配电线路上安装的故障指示器对配网进行实时监测，在监测到配网出现异常时，发送故障信号至基站内的数据采集器中，所述数据采集器将故障信号转换为GPRS信号后传输到中心站，主站与中心站通过串口连接，通过所述主站调用GIS平台服务判断配网故障区间。
8.根据权利要求6所述的基于GIS的通信基站配网监测方法，其特征在于：在步骤Z4中：采集到随机一个故障指示器发送故障信号后，GIS平台分析出的配网故障长度集合为L＝{L1，L2，...，Lm}，现场检测出的故障长度集合为d＝{d1，d2，...，dm}，其中，m表示对应故障指示器发送故障信号次数，根据下列公式计算对对应故障指示器发送的故障信号分析结果的偏差程度Qi：
Figure FDA0003597367710000021
其中，Li表示随机一次接收到故障信号后GIS平台分析出的配网故障长度，di表示对应次现场检测出的故障长度，得到对所有故障指示器发送的故障信号分析结果的偏差程度集合为Q＝{Q1，Q2，...，Qn}，比较Qi和
Figure FDA0003597367710000022
若
Figure FDA0003597367710000023
判断偏差程度小；若
Figure FDA0003597367710000031
判断偏差程度大，对偏差程度大的故障指示器发送故障信号的过程进行测试。
9.根据权利要求6所述的基于GIS的通信基站配网监测方法，其特征在于：在步骤Z5中：通过对偏差程度大的故障指示器进行测试查找分析结果出现偏差的原因：若偏差原因是故障信号传输延迟，采集到偏差程度大的故障指示器在GIS平台上显示的位置坐标集合为(a，b)＝{(a1，b1)，(a2，b2)，...，(ak，bk)}，其中，k表示测试的故障指示器数量，显示的通信基站位置坐标为(A，B)，获取到随机一个故障指示器的安装点所在配网在GIS平台上显示的直线方程为：y＝ex+f，得到按当前故障指示器位置传输线路方程为：
Figure FDA0003597367710000032
获取到当前传输线路经过的区域对信号传输的影响程度集合为w＝{w1，w2，...，wp}，其中，p表示当前传输线路经过的区域数量，选择随机一个区域的边界点，将边界点与通信基站的连线作测试故障信号传输线路，得到对应测试线路经过的区域对信号传输的影响程度集合为W＝{W1，W2，...，WI}，其中，I表示对应测试线路经过的区域数量，比较
Figure FDA0003597367710000033
和
Figure FDA0003597367710000034
若
Figure FDA0003597367710000035
说明测试线路传输信号受干扰程度超出当前传输线路传输信号的受干扰程度，不以对应测试线路作为新的信号传输线路传输故障信号；若
Figure FDA0003597367710000036
说明测试线路传输信号受干扰程度未超出当前传输线路传输信号的受干扰程度，筛选出所有受干扰程度未超出当前传输线路的测试线路，比较以测试线路传输故障信号的受干扰程度，选择受干扰程度最小的测试线路作为新的故障信号传输线路。
10.根据权利要求9所述的基于GIS的通信基站配网监测方法，其特征在于：获取到新的故障信号传输线路中选择的边界点坐标为(a’，b’)，根据下列公式计算调整后的故障指示器位置坐标(a调，b调)：
Figure FDA0003597367710000037
将对应故障指示器调整到对应位置后，重新利用调整后的故障指示器对通信基站配网进行监测。
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