光纤芯交换机器人系统技术架构及应用场景分析

光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 技 术 架 构及 应 用 场 景 分 析1 / 15光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 技 术 架 构 及 应 用 场 景 分 析目 录1 概 述 . 21.11.2背 景 . 2光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 的 价 值 . 22 体 系 架 构 . 22.12.2光 纤 芯 交 换 机 器 人 设 备 结 构 . 2光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 组 网 . 33 系 统 功 能 . 53.13.2系 统 功 能 简 介 . 5系 统 功 能 详 细 介 绍 . 54 应 用 场 景 及 经 济 效 益 分 析 . 74.14.24.34.4应 用 场 景 . 7应 用 案 例 . 9经 济 效 益 分 析 . 10用 户 反 馈 . 122 / 15光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 技 术 架 构 及 应 用 场 景 分 析1 概 述1.1 背 景智 能 电 网 就 是 电 网 的 智 能 化 ， 它 是 建 立 在 集 成 的 、 高 速 双 向 通 信 网 络 的 基础 上 ， 通 过 先 进 的 传 感 和 测 量 技 术 、 先 进 的 设 备 技 术 、 先 进 的 控 制 方 法 以 及 先进 的 决 策 支 持 系 统 技 术 的 应 用 ， 实 现 电 网 的 可 靠 、 安 全 、 经 济 、 高 效 、 环 境 友好 和 使 用 安 全 的 目 标 ， 其 主 要 特 征 包 括 自 愈 、 激 励 和 包 括 用 户 、 抵 御 攻 击 、 提供 满 足 21 世 纪 用 户 需 求 的 电 能 质 量 、 容 许 各 种 不 同 发 电 形 式 的 接 入 、 启 动 电力 市 场 以 及 资 产 的 优 化 高 效 运 行 。 由 此 可 见 ， 建 设 智 能 电 网 需 要 一 个 稳 定 、 畅通 、 高 效 及 可 自 愈 的 电 力 通 信 网 络 。国 内 目 前 电 力 通 信 光 缆 由 于 地 理 位 置 的 分 散 、人 工 倒 换 的 繁 琐 等 诸 多 因 素使 得 抢 修 时 间 不 可 避 免 的 延 长 ， 主 要 表 现 为 ： 通 信 站 点 多 、 分 布 范 围 广 ； 光 通 道 性 能 参 数 的 获 取 费 力 、 耗 时 ； 光 通 道 信 息 更 新 不 及 时 。1.2 光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 的 价 值随 着 电 网 智 能 化 发 展 ， 必 然 需 要 一 个 畅 通 、 高 速 率 和 高 稳 定 性 的 电 力 通 信网 络 支 撑 。 针 对 当 前 的 光 缆 网 络 光 节 点 分 布 分 散 、 维 护 成 本 高 、 检 修 响 应 速 度慢 的 现 状 ， 光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 （ OASS 系 统 ） 利 用 一 系 列 机 械 操 作 完 成 接入 的 所 有 光 缆 任 意 2 芯 的 跳 接 ； 光 纤 芯 故 障 时 ， 智 能 化 搜 索 剩 余 纤 芯 并 完 成对 接 ， 从 而 提 高 光 节 点 的 链 路 切 换 效 率 和 光 通 道 测 试 自 动 化 水 平 ， 降 低 光 缆 网络 维 护 成 本 ， 以 应 对 光 网 络 运 行 维 护 工 作 ， 使 之 从 故 障 管 理 向 智 能 化 配 置 管 理转 变 ， 是 一 种 光 缆 维 护 检 修 的 新 技 术 。2 体 系 架 构2.1 光 纤 芯 交 换 机 器 人 设 备 结 构光 纤 芯 交 换 机 器 人 设 备 (OASS 设 备 )由 电 源 模 块 、 中 央 处 理 模 块 、 通 信 接 口 模 块 、光 测 试 模 块 、 纤 芯 交 换 模 块 和 纤 芯 接 口 模 块 六 大 模 块 组 成 ， 各 模 块 之 间 的 关 系 如 图 2-1所 示 。2 / 15光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 技 术 架 构 及 应 用 场 景 分 析图 2-1 光 纤 芯 交 换 机 器 人 组 成 框 架OASS 设 备 外 形 尺 寸 为 方 形 ， 如 图 2-2 所 示 ， 可 以 安 装 在 标 准 的 19 英 寸 通 信 机 柜中 ， 96 芯 以 上 设 备 需 安 装 在 专 用 的 加 宽 机 柜 中 。2.2图 2-2 光 纤 芯 交 换 机 器 人 外 观 图光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 组 网光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 的 研 发 目 标 是 为 了 将 光 纤 网 络 的 运 维 模 式 由 人 工 现 场 测 试 、跳 纤 ， 升 级 为 主 站 端 远 程 发 布 指 令 由 OASS 设 备 自 动 完 成 测 试 、 跳 纤 的 工 作 模 式 。 这 就3 / 15光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 技 术 架 构 及 应 用 场 景 分 析要 求 OASS 设 备 不 仅 能 完 成 光 纤 芯 的 远 程 跳 接 工 作 ， 更 重 要 的 是 要 有 灵 活 、 可 靠 的 组 网模 式 。光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 的 组 网 图 如 图 2-3 所 示 。 OASS 设 备 安 装 在 A、 B、 C、 D 四个 通 信 站 点 内 ， A、 B、 C、 D 四 个 站 是 电 力 光 通 信 网 络 中 的 一 部 分 。 A 站 的 OASS 设 备通 过 纤 芯 接 口 模 块 接 入 了 来 自 B 站 的 12 芯 光 缆 和 来 自 D 站 的 4 芯 光 缆 。 B 站 的 OASS设 备 通 过 纤 芯 接 口 模 块 接 入 了 来 自 A 站 的 12 芯 光 缆 和 来 自 A 站 的 12 芯 光 缆 。 C 站 的OASS 设 备 通 过 纤 芯 接 口 模 块 接 入 了 来 自 B 站 的 12 芯 光 缆 和 来 自 D 站 的 4 芯 光 缆 。 D站 的 OASS 设 备 通 过 纤 芯 接 口 模 块 接 入 了 来 自 A 站 的 4 芯 光 缆 和 来 自 C 站 的 4 芯 光 缆 。主 站 端 服 务 器IP： 10.104.102.1数 通 网 络 或SDH 的 以 太 网 业 务交 换 容 量 :24 芯B 站 10.104.2.2OASS 设 备 12 芯 OASS 设 备 12 芯 OASS 设 备A 站 10.104.1.2数 通 网 络 或SDH 的 以 太 网 业 务C 站 10.104.3.2电 力 光 通 信 网 络4 芯 OASS 设 备 4 芯D 站 10.104.4.2 本 地 控 制 接 口OASS 设 备 光 接 口OASS 设 备 以 太 网 接 口图 2-3 光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 组 网 图A、 B、 C、 D 四 个 站 点 内 的 OASS 设 备 均 通 过 网 络 接 口 与 电 力 通 信 网 内 的 数 通 设 备连 接 ， 并 通 过 数 通 设 备 与 主 站 端 服 务 器 组 成 光 纤 芯 远 程 交 换 网 络 。 主 站 端 服 务 器 IP 地址 为 ： 10.142.102.1， A、 B、 C、 D 四 个 站 点 内 的 OASS 设 备 IP 分 别 为 10.142.1.2，10.142.2.2， 10.142.3.2， 10.142.4.2。光 纤 芯 远 程 交 换 的 用 户 就 可 以 利 用 主 站 端 服 务 器 IE 浏 览 器 ， 对 A、 B、 C、 D 四 个站 点 的 OASS 设 备 进 行 发 号 施 令 。4 / 15光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 技 术 架 构 及 应 用 场 景 分 析3 系 统 功 能3.1 系 统 功 能 简 介光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 主 要 完 成 如 下 3 个 功 能 ：1、 建 立 资 料 库 维 护 接 入 OASS 设 备 的 光 缆 资 源 ；2、 替 代 现 有 的 人 工 现 场 测 试 光 缆 性 能 参 数 为 OASS 设 备 自 动 测 试 ，实时 上 报 光 缆 性 能 参 数 ；3、 替 代 现 有 的 人 工 现 场 跳 纤 的 光 通 信 网 络 维 护 模 式 为 主 站 端 远 程 发出 指 令 由 OASS 设 备 自 动 完 成 跳 线 的 工 作 模 式 。系 统 是 基 于 Java 的 B/S 架 构 系 统 ， 任 何 一 台 接 入 数 通 设 备 网 络 的 PC 均可 打 开 浏 览 器 ， 输 入 服 务 器 地 址 进 入 光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 ， 进 行 相 应 权 限 的操 作 。3.2 系 统 功 能 详 细 介 绍光 纤 交 换 机 器 人 系 统 分 为 【 光 纤 拓 扑 图 】 、 【 光 纤 测 试 】 、 【 链 路 规 划 】 、 【 设备 管 理 】 、 【 编 辑 电 子 地 图 】 和 【 系 统 管 理 】 六 大 模 块 。3.2.1 光 纤 拓 扑 图在 【 光 纤 拓 扑 图 】 页 面 中 ， 可 获 取 通 信 站 点 的 站 点 名 称 、 IP 地 址 、 统 一编 号 以 及 对 这 个 子 站 的 描 述 信 息 ； 可 获 取 光 缆 的 芯 数 、 长 度 和 衰 耗 等 属 性 。5 / 15光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 技 术 架 构 及 应 用 场 景 分 析图 3-1 光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 拓 扑 图3.2.2 光 纤 测 试【 光 纤 测 试 】 界 面 中 ， 依 次 选 择 需 要 进 行 测 试 的 光 纤 链 路 所 经 过 的 通 信 站点 ， 单 击 【 测 试 】 按 钮 ， 【 测 试 链 路 】 的 对 话 框 会 被 弹 出 。在 测 试 链 路 对 话 框 中 ， 选 择 光 纤 芯 并 单 击 确 定 下 发 纤 芯 测 试 指 令 。例 如 测 试 任 务 ： 测 试 河 姆 变 至 梅 梁 变 两 芯 光 纤 的 衰 耗测 试 步 骤 ：1、 在 光 纤 测 试 模 块 的 光 纤 拓 扑 图 中 依 次 单 击 河 姆 -溪 凤 -梅 梁 三 个 变 电 所（ 河 姆 -梅 梁 的 两 芯 光 纤 由 河 姆 -溪 凤 的 光 缆 接 入 溪 凤 变 OASS 设 备 经 该 设 备内 部 跳 纤 至 接 入 该 设 备 的 溪 凤 -梅 梁 光 缆 ） 。2、 单 击 测 试 按 钮 ；3、 在 弹 出 的 链 路 测 试 对 话 框 中 ， 依 次 选 择 所 测 试 链 路 河 姆 -溪 凤 的 纤 芯号 ， 溪 凤 -梅 梁 的 纤 芯 号 ；4、 单 击 【 确 定 】 ， 服 务 器 将 测 试 指 令 下 发 给 三 个 站 点 的 OASS 设 备 ；5、 页 面 显 示 纤 芯 衰 耗 测 试 结 果 列 表 。3.2.3 光 纤 规 划主 站 端 远 程 控 制 OASS 设 备 进 行 跳 纤 操 作 是 在 【 光 纤 规 划 】 模 块 完 成 的 。在 【 光 纤 规 划 】 模 块 ， 查 阅 接 入 OASS 设 备 每 芯 光 缆 的 诸 如 芯 号 ， 链 接6 / 15光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 技 术 架 构 及 应 用 场 景 分 析芯 号 ， 业 务 等 级 ， 功 能 说 明 ， 状 态 ， 衰 耗 ， 对 端 子 站 ， 对 端 芯 号 等 相 关 信 息 后 ，根 据 工 作 计 划 设 定 链 路 的 建 立 、 解 链 等 链 路 拓 扑 调 整 信 息 ， 打 包 成 一 次 性 任 务进 入 审 核 流 程 ， 审 核 通 过 的 任 务 方 可 被 执 行 。 完 成 一 个 远 程 链 接 动 作 约 需 2分 钟 ， 不 同 设 备 上 的 步 骤 将 同 时 执 行 以 最 大 程 度 提 高 效 率 。 在 OASS 设 备 链接 过 程 中 ， 对 应 的 2 个 纤 芯 的 状 态 为 正 在 连 接 ， 若 状 态 显 示 为 正 常 ， 则 表 示OASS 设 备 已 反 馈 链 接 成 功 信 息 。3.2.4 设 备 管 理在 【 设 备 管 理 】 模 块 中 ，可 对 查 看 和 设 置 光 纤 芯 远 程 交 换 网 络 中 各 个 OASS设 备 的 IP 地 址 ， 并 且 可 以 设 置 对 光 缆 的 巡 检 参 数 。3.2.5 编 辑 拓 扑 图在 编 辑 拓 扑 图 模 块 中 ， 运 维 人 员 可 以 利 用 图 形 工 具 ， 添 加 或 删 除 光 缆 以 及通 信 站 点 ， 真 实 反 应 光 纤 网 络 的 实 际 部 署 的 拓 扑 关 系 。3.2.6 系 统 管 理在 系 统 管 理 模 块 中 ，运 维 人 员 可 对 光 纤 芯 远 程 交 换 管 理 系 统 进 行 使 用 系 统人 员 及 权 限 ， 日 志 查 询 ， 备 份 恢 复 等 一 般 管 理 系 统 的 常 规 操 作 。4 应 用 场 景 及 经 济 效 益 分 析4.1 应 用 场 景光纤芯交换机器人系统一般适用于电网企业内设有通信光传输网络的500kV、 220kV 及 110kV 的 变 电 站 。 因 该 系 统 在 电 力 通 信 网 络 光 路 由 倒 换 、光 缆 性 能 参 数 实 时 上 报 、 光 缆 故 障 导 致 的 业 务 中 断 故 障 恢 复 方 面 的 优 异 性 能 ，尤 其 适 用 于 地 域 范 围 广 、 山 路 崎 岖 交 通 不 便 的 电 网 企 业 。光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 的 研 发 成 果 填 补 了 国 内 外 在 该 领 域 的 空 白 ，在 通 信运 营 商 、 公 安 系 统 、 交 通 运 输 等 有 独 立 光 通 信 网 络 的 系 统 或 单 位 中 均 可 适 用 。4.1.1 现 有 人 工 倒 换 工 作 模 式现 有 的 人 工 倒 换 模 式 就 是 通 信 运 维 人 员 在 ODF 上 利 用 尾 纤 将 某 两 芯 跳 接至 另 外 两 芯 ， 或 将 光 设 备 的 收 发 从 现 有 的 链 接 调 换 至 新 的 两 芯 。现 在 以 宁 波 电 力 通 信 网 的 几 个 站 点 (图 4-1)为 例 ， 以 说 明 我 们 在 现 有 的 工作 模 式 下 是 如 何 完 成 光 路 倒 换 的 。7 / 15光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 技 术 架 构 及 应 用 场 景 分 析象山局 象北变 宁海变 宁海局图 4-1 光 路 倒 换 演 示 说 明 拓 扑 图其 中 ， 象 北 变 至 宁 海 变 是 由 一 条 直 达 OPGW 光 缆 连 接 。 若 这 根 光 缆 发 生故 障 ， 致 使 主 干 南 环 开 环 ， 就 需 要 通 信 抢 修 人 员 迅 速 的 将 象 北 变 至 宁 海 变 的 光路 由 直 达 光 缆 倒 换 至 其 它 路 由 ， 以 使 主 干 南 环 闭 环 。 根 据 对 应 于 拓 扑 图 的 光 缆接 线 图 （ 图 4-2） ，业 务 可 经 由 乌 沙 山 电 厂 通 信 室 -乌 沙 山 电 厂 35kv 厂 变 -西 周变 -丹 城 变 完 成 象 北 变 至 宁 海 变 的 业 务 恢 复 。象 山 局 象 北 变丹 城 变西 周 变宁 海 变乌 沙 山通 信 室乌 沙 山厂 变宁 海 局图 4-2 主 干 南 环 部 分 光 缆 接 线 图象 北 变 至 宁 海 变 的 光 路 由 ， 由 直 达 光 缆 倒 换 至 如 图 4-2 红 线 所 示 路 由 ，需 要 经 历 如 下 的 7 个 步 骤 ：1、 抢 修 人 员 分 A， B 两 组 由 宁 波 出 发 ， 分 别 到 达 宁 海 变 和 乌 沙 山 电 厂 ；2、 A 组 人 员 在 宁 海 变 和 乌 沙 山 电 厂 的 B 组 人 员 ， 利 用 光 源 和 光 功 率 计 对出 宁 海 变 至 乌 沙 山 电 厂 通 信 室 的 2 芯 光 缆 ， B 组 人 员 并 将 核 对 出 来 的2 芯 光 缆 利 用 尾 纤 跳 接 至 乌 沙 山 电 厂 通 信 室 -乌 沙 山 电 厂 厂 变 的 光 缆上 ；3、 由 于 乌 沙 山 通 信 室 距 离 乌 沙 山 厂 变 很 近 B 组 人 员 继 续 前 行 至 乌 沙 山厂 变 ，与 仍 在 宁 海 变 的 A 组 人 员 确 认 宁 海 变 至 乌 沙 山 厂 变 的 光 路 是 否已 连 通 ；4、 A 组 人 员 出 发 至 西 周 变 ， 与 仍 在 乌 沙 山 厂 变 的 B 组 人 员 对 出 西 周 变 至乌 沙 山 厂 变 的 2 芯 光 缆 ，由 B 组 人 员 将 这 2 芯 光 缆 与 已 连 通 的 乌 沙 山厂 变 至 宁 海 变 的 光 路 利 用 尾 纤 连 通 。5、 B 组 人 员 出 发 至 丹 城 变 ， 与 仍 在 西 周 变 的 A 组 人 员 对 出 西 周 变 至 丹 城变 的 2 芯 光 缆 ， 由 A 组 人 员 将 这 2 芯 光 缆 与 已 连 通 的 西 周 变 至 宁 海变 的 光 路 利 用 尾 纤 连 通 。6、 A 组 人 员 出 发 至 象 北 变 ， 与 仍 在 丹 城 变 的 B 组 人 员 对 出 象 北 变 变 至 丹城 变 的 2 芯 光 缆 ，由 B 组 人 员 将 这 2 芯 光 缆 与 已 连 通 的 丹 城 变 至 宁 海变 的 光 路 利 用 尾 纤 连 通 。8 / 15光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 技 术 架 构 及 应 用 场 景 分 析7、 A 组 人 员 返 回 至 宁 海 变 ， 与 在 象 北 变 的 B 组 人 员 测 量 新 连 通 光 路 的 相关 参 数 ， 若 不 低 于 光 设 备 的 门 限 值 即 可 在 两 端 将 光 传 输 设 备 ， 接 入 新连 通 的 光 路 由 中 ， 使 主 干 南 环 闭 环 。整 个 光 路 倒 换 过 程 约 需 6 个 人 ， 2 辆 车 ， 花 费 6 个 小 时 来 完 成 。 根 据 上 述例 子 可 以 看 出 ， 现 有 的 人 工 倒 换 工 作 模 式 优 点 和 缺 点 都 非 常 的 突 出 。优 点 ： 连 接 可 靠 。缺 点 ： 费 时 耗 力 ， 完 成 一 次 光 路 倒 换 工 作 ， 需 要 6 个 人 、 两 辆 车 。根 据 本 项 目 组 所 编 制 的 浙 江 省 电 力 公 司 科 技 项 目 应 用 前 景 调 查 问 卷 统计 ， 浙 江 省 11 个 地 区 供 电 公 司 完 成 一 次 倒 换 光 路 的 工 作 平 均 需 要 3 个 小 时 左右 。 这 样 的 倒 换 速 度 在 有 计 划 的 调 整 网 络 时 尚 可 接 受 ， 若 发 生 在 因 故 障 导 致 开环 或 解 环 需 要 倒 换 光 路 恢 复 通 信 环 网 时 ，这 样 的 速 度 就 严 重 的 影 响 了 通 信 网 络安 全 。4.1.2 光 纤 芯 远 程 自 动