一种电力通信传输故障排查作业实训系统及方法与流程

本发明属于电力通信传输运维检修培训领域，具体涉及一种电力通信传输系统故障产生及排查作业实训系统及方法。

背景技术：

随着我国智能电网和电力通信技术的快速发展，目前我国电力通信行业的培训针对通信运维人员的实操环境和实训设施相对较少，现场作业人员对智能电网中通信系统的整体概念模糊，不了解通信系统中数据的来源、传输方式、传输过程及故障产生和排查方法。因此，急需提升电力通信运维人员综合素质和实操技能水平，特别是电力通信系统故障排查能力，急需解决无高层次技能人员实训环境、无故障排查作业实训项目的弊端。

目前电力通信传输专业的实训环境主要使用现场实际在用设备搭建，虽然能很好的还原现场、模拟真实环境，但是实际设备费用昂贵，培训成本过高，同时对于复杂故障很难模拟，很难同时开展大范围的培训满足通信运维人员的需求。

综上所述，现有技术中对于无法满足通信运维人员的培训需求，无故障排查作业实训项目的问题，尚缺乏有效的解决方案。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种电力通信传输故障排查作业实训系统及方法，通过收集电力行业通信传输系统中各种故障信息，将故障信息进行分级，形成故障信息库，建立一个实训作业环境场景，对故障库中信息进行现场还原，通过模拟现场案例和典型故障处理培训，切实提高通信运维人员技能水平，满足未来智能电网对通信运维人员的技能需求。

本发明所采用的技术方案是：

本发明的第一目的是提供一种电力通信传输故障排查作业实训系统，该系统包括：

数据库建立模块，被配置为建立模型库、算法库和故障信息库，为故障排查作业实训平台及计算中心模块提供所需的模型、算法、接口和故障信息；

数据中心模块，被配置为接收并存储客户端上传的模型配置参数、搭建模拟环境的配置参数、故障配置信息和故障排除过程参数信息；

计算中心模块，被配置为调用算法库中组帧、数据解析、故障生成和故障排除算法，以及数据中心模块中的数据传输模式和配置参数信息，模拟通信设备底层数据传输模式，对通信设备传输的数据进行动态组帧，生成通信设备故障事件，对通信设备故障进行解析，排查通信故障，将模拟和排查结果传输至故障排查作业实训平台；

故障排查作业实训平台，被配置为从数据中心模块获取配置信息，调用数据库中模型，搭建通信设备模拟实训操作环境，调用算法库中算法对模拟实训操作环境进行编辑和调整，将生成的环境信息和参数存储到数据中心模块；配置模拟实训操作环境中故障信息，生成vr操作环境，进行故障排查作业。

作为本发明的进一步限定，所述模型库，被配置为机房、电力通信电源、电力通信设备、板卡、仪器仪表、数字配线架、光纤配线架、光纤、光缆、双绞线、电源线、2m线、光模块、法兰与光衰的数字仿真模型及vr仿真模型。

作为本发明的进一步限定，所述算法库，被配置为模型对象的移动、缩放和旋转算法，数据传输过程中的信号复用和解复用算法和故障排查过程的正确性验证算法。

作为本发明的进一步限定，所述故障信息库，被配置为光缆线路故障、sdh设备故障、sdh网管业务配置故障、通信系统辅助设备故障的产生时间、地点、原因、关联设备和解决流程信息。

作为本发明的进一步限定，所述故障排查作业实训平台包括配置操作模块、vr操作模块、安全模块和通信模块，其中：

所述配置操作模块，被配置为调用数据库中模型，搭建通信设备模拟实训操作环境，配置模拟实训操作环境中出现的故障信息，进行业务配置故障排查和告警查询操作；

所述vr操作模块，被配置为读取配置操作模块配置的实训作业环境和故障信息，生成vr操作环境，对机房巡视、板卡类、光纤类故障进行排查作业；

所述安全模块，被配置为系统运行、通信传输及系统拷贝提供安全防护；

所述通信模块，被配置为实现数据库建立模块、数据中心模块、计算中心模块与故障排查作业实训平台之间通信连接，将故障排查作业结果发送至客户端。

作为本发明的进一步限定，所述配置操作模块包括设置模块和展示模块，其中：

所述设置模块，被配置为调用模型库中模型信息，搭建通信设备操作环境；调用故障库中故障信息，配置实训操作环境中出现的故障信息，进行业务配置故障排查；

所述展示模块，被配置为搭建通信设备拓扑环网，对通信设备模拟实训操作环境的光纤连接、2m业务、以太网业务、时钟和保护进行业务配置，并对已配置好的业务添加故障信息，查询故障告警信息，通过告警信息定位故障点。

作为本发明的进一步限定，所述故障排查作业实训平台还包括考核模块，所述考核模块，被配置为通过预置故障类型和排除故障考核指标，对培训学员排除故障结果进行考核。

本发明的第二目的是提供一种电力通信传输故障排查作业实训方法，该方法包括以下步骤：

建立模型库、算法库和故障库，配置模型参数、搭建模拟环境的参数、故障信息及故障排除过程参数信息；

调用数据库中模型，搭建通信设备模拟实训操作环境，调用算法库中算法对模拟实训操作环境进行编辑和调整，将生成的环境信息和参数存储到数据中心模块；配置模拟实训操作环境中故障信息，生成vr操作环境，进行故障排查作业。

作为本发明的进一步限定，所述对模拟实训操作环境进行编辑和调整的步骤包括：

(1)根据所模拟现场的实际环境，搭建机房内环境和设备；

(2)根据机架型号，组建设备网元，在设备网元的相应槽位上添加相应板卡，并调用算法库中槽位验证算法，检查板卡添加是否合理；

(3)将设备添加到机柜中的确定位置；

(4)根据现场网元的连接情况，将任意两个设备上线路板的光模块接口通过光纤连接；

(5)调用算法库中整机检查算法，检查实训环境搭建的合理性，如果存在不合理的地方，及时调整。

作为本发明的进一步限定，还包括：

调用算法库中组帧、数据解析、故障生成和故障排除算法，以及数据中心模块中的数据传输模式和配置参数信息，模拟通信设备底层数据传输模式，对通信设备传输的数据进行动态组帧，生成通信设备故障事件，对通信设备故障进行解析，排查通信故障。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明建立模型库、算法库和故障库，通过数据中心存储配置参数，通过故障排查作业实训平台搭建一个实训作业环境场景，将故障信息进行现场还原，模拟现场案例和典型故障处理，切实提高通信运维作业人员实际操作水平，扩大电力通信运维人员培训量，打破硬件设备对故障排查作业培训的限制；

(2)本发明的系统仅包括模型库、算法库、故障库、数据中心、计算中心和故障排查作业实训平台，节约培训成本，减少对硬件真实设备的建设投入；

(3)本发明模拟实际sdh设备的通信数据传输方式，对传输的数据进行动态组帧，从而实现对通信设备故障的底层解析，方便培训人员从底层的数据传输数据帧对通信设备故障原理进行理解，从而达到更直接对通信故障进行分析排查的作用，便于处理复杂故障作业前的模拟演练。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明实施例一公开的电力通信传输故障排查作业实训系统结构框图；

图2是故障排查作业实训平台结构框图；

图3是本发明实施例二公开的电力通信传输故障排查作业实训方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在无法满足通信运维人员的培训需求，无故障排查作业实训项目的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种电力通信传输故障排查作业实训系统及方法。

图1是本发明实施例一电力通信传输故障排查作业实训系统的结构框图。该电力通信传输故障排查作业实训系统包括数据库建立模块、数据中心模块、计算中心模块、故障排查作业实训平台和客户端。

具体地，所述数据库建立模块，被配置为建立模型库、算法库和故障信息库，为故障排查作业实训平台及计算中心模块提供所需的模型、算法、接口和故障信息。

其中，所述模型库，包括机房、电力通信电源、电力通信设备(sdh设备、pcm设备)及常用板卡、仪器仪表(otdr、2m误码仪)、数字配线架、光纤配线架、光纤、光缆、双绞线、电源线、2m线、光模块、法兰、光衰等的数字仿真模型及vr仿真模型定义。除此之外，可实现用户根据自己需要自动添加模型功能。

对于模型库，用户可根据自己需要自动添加模型功能。

所述算法库，为电力通信传输系统故障排查作业实训平台及计算中心提供算法及接口，包括模型对象的移动、缩放、旋转，数据传输过程中的信号复用、解复用，故障排查过程的正确性验证算法等，并被故障排查作业实训平台和计算中心调用。

所述故障信息库，定义光缆线路故障、sdh设备故障、sdh网管业务配置故障、通信系统辅助设备故障的产生时间、地点、原因、关联设备和解决流程等信息。其中，sdh设备故障主要为电源故障和sdh设备板卡故障，和sdh设备板卡故障包括2m业务接口板、2m业务处理板、以太网接口板、以太网业务处理板、时钟交叉板、主控板故障等。该故障信息库被电力通信传输系统故障排查作业实训平台及计算中心调用。

本发明通过收集整理我国电力行业通信传输系统中的各种故障信息，将故障信息进行分级，形成故障信息库，并通过电力通信传输至故障排查作业实训平台。

所述数据中心模块，被配置为接收并存储客户端上传的模型配置参数、搭建的模拟环境的配置参数、故障配置信息及故障排除过程参数信息。

所述计算中心模块，被配置为调用算法库中组帧、数据解析、故障生成、故障排除等算法，以及数据中心模块中的数据传输模式、配置参数等，进行通信传输的数据组帧及解析计算、通信故障事件的生成及排除计算，然后通过模拟通信设备底层数据传输模式，将模拟计算结果传输至故障排查作业实训平台。

计算中心模块通过模拟实际sdh设备的通信数据传输方式，对传输的数据进行动态组帧(依据国际统一itu-t标准的帧结构组帧方式)，从而实现对通信设备故障的底层解析，方便培训人员从底层的数据传输数据帧对通信设备故障原理进行理解，从而达到更直接对通信故障进行分析排查的作用。

在sdh的帧结构中，有丰富的开销字节，包括再生段开销、复用段开销、通道开销，sdh设备利用这些开销字节进行告警信息的传递，电力通信传输故障排查作业实训系统通过模拟这些告警信息的产生方式和检测方式，帮助人们对sdh设备故障进行快速定位。

告警信息所在的数据帧在sdh设备中一般分为上行信号流和下行信号流，上行信号流是数据帧从pdh接口→交叉板→sdh线路板，下行信号流是sdh线路板→交叉板→pdh接口。分析告警信息一般分两个层次，一个是高阶部分(sdh线路板←→交叉板)、一个是低阶部分(交叉板←→sdh线路板)。

通用告警信息包括ais告警和rdi告警。除了ais告警和rdi告警，还有其他告警信息，如r-los告警、r-lof告警等，各种告警都是对数据帧的再生段开销、复用段开销、通道开销的特定位进行修改，从而传输告警信息。

下面以r-los告警、ais告警和rdi告警为例，表示告警信息如何对数据帧进行修改：

r-los告警一般因为光纤断纤或光路衰耗过大造成，是由硬件设备故障引起。在数据传输过程中一般表现为数据信号丢失。

ais告警表示该数据帧不可用，常见的ais告警有ms-ais、au-ais、tu-ais、e1-ais。ms-ais告警是由r-los派生或上游站发送过来，对数据帧中复用段开销字节k2(bit6、7、8)设置为“111”；au-ais告警一般由r-los告警、ms-ais告警引起，该告警对整个数据帧中除rsoh和msoh外全部设为“1”；tu-ais一般由线路板、交叉板或支路板故障引起，该故障对vc-12和tu-12指针全部设为“1”；e1-ais表示输入的2m信号全部为1。

rdi告警又叫远端接收缺陷告警，表示对端站检测到los(信号丢失)、ais等告警后，传给本站的告警信号，常见的告警信号为ms-rdi、hp-rdi、lp-rdi。ms-rdi告警表示下游站接收到本站的信号有故障，为本站至对端线路有问题，表现为检测到接收的数据帧复用段开销字节k2(bit6、7、8)为“110”；hp-rdi一般为两端光板的追踪识别标识符不一致引起，表现为检测到高阶通道的开销字节g1(bit5)为“1”；lp-rdi一般为tu-ais告警的对告信息，表现为检测到低阶通道开销字节v5(bit8)为“1”。

所述故障排查作业实训平台，被配置为从数据中心模块获取配置信息，调用数据库中模型，搭建通信设备模拟实训操作环境，调用算法库中算法对模拟实训操作环境进行编辑和调整，将生成的环境信息和参数存储到数据中心模块；配置模拟实训操作环境中故障信息，生成vr操作环境，进行故障排查作业。

所述故障排查作业实训平台建立模拟实训操作环境需根据用户需求可实现动态配置，模型库已经建好实训环境中所需各个实物的模型，如机房、空调、灯、各种工具、多种类型通信设备机柜、主流厂家通信设备机架、主流厂家设备板卡、光纤、数字配线架、光纤配线架、法兰等等，在故障排查作业实训平台的人机交互界面中，为用户提供模块选择接口，用户可根据自己的需要搭建自己定制化的实训环境。

所述故障排查作业实训平台对模拟实训操作环境进行编辑和调整的过程具体为：

(1)搭建机房环境：根据所模拟现场的实际环境，布置机柜、空调、工具箱等机房内环境和设备；

(2)组建设备：首先根据机架型号，组建设备网元，然后在设备网元的相应槽位上添加相应板卡；添加过程中调用算法库中的槽位验证算法，检查板卡添加是否合理；

(3)将设备添加到机柜中的确定位置；

(4)设备光纤连接：根据现场网元的连接情况，进行设备之间的连纤，将两个设备上线路板的光模块接口通过光纤连接；

(5)调用算法库中的整机检查算法，检查实训环境搭建的合理性，如果存在不合理的地方，及时调整。

所述客户端，用于向数据中心模块上传选择的配置信息，接收并显示故障排查作业实训平台反馈的信息。

图2是故障排查作业实训平台的结构框图。如图2所示，所述故障排查作业实训平台包括配置操作模块、vr操作模块、安全模块、通信模块和考核模块，其中：

所述配置操作模块，被配置为调用数据库中模型，搭建通信设备模拟实训操作环境，配置模拟实训操作环境中出现的故障信息，进行业务配置故障排查和告警查询操作。

具体地，所述配置操作模块包括设置模块和展示模块，其中：

所述设置模块，被配置为调用模型库中模型信息，搭建通信设备操作环境；调用故障库中故障信息，配置实训操作环境中出现的故障信息，进行业务配置故障排查；

所述展示模块，被配置为搭建通信设备拓扑环网，对通信设备模拟实训操作环境的光纤连接、2m业务、以太网业务、时钟和保护进行业务配置，并对已配置好的业务添加故障信息，查询故障告警信息，通过告警信息定位故障点。

所述vr操作模块，被配置为读取配置操作模块配置的实训作业环境和故障信息，生成vr操作环境，对机房巡视、板卡类、光纤类故障进行排查作业。

所述安全模块，被配置为系统运行、通信传输及系统拷贝提供安全防护。

所述通信模块，被配置为实现数据库建立模块、数据中心模块、计算中心模块与故障排查作业实训平台之间通信连接，将故障排查作业结果发送至客户端。

所述考核模块，被配置为通过预置故障类型和排除故障考核指标，对培训学员排除故障结果进行考核。

所述故障排查作业实训平台建立一个实训作业环境场景，对故障库中信息进行现场还原，模拟现场案例和典型故障处理，切实提高通信运维人员技能水平，满足未来智能电网对通信运维人员的技能需求。

图3是本发明实施例二电力通信传输故障排查作业实训方法.如图3所示，该方法包括以下步骤：

s101，通过数据库建立模块建立模型库、算法库和故障库；

s102，通过数据中心模块存储所配置的模型参数、搭建模拟环境的参数、故障信息及故障排除过程参数信息；

s103，故障排查作业实训平台调用数据库中模型，根据配置参数，搭建通信设备模拟实训操作环境，调用算法库中算法对模拟实训操作环境进行编辑和调整，将生成的环境信息和参数存储到数据中心模块；配置模拟实训操作环境中故障信息，生成vr操作环境，进行故障排查作业。

本实施例中，所述步骤s103中，对模拟实训操作环境进行编辑和调整的步骤包括：

(1)根据所模拟现场的实际环境，搭建机房内环境和设备；

(2)根据机架型号，组建设备网元，在设备网元的相应槽位上添加相应板卡，并调用算法库中槽位验证算法，检查板卡添加是否合理；

(3)将设备添加到机柜中的确定位置；

(4)根据现场网元的连接情况，将任意两个设备上线路板的光模块接口通过光纤连接；

(5)调用算法库中整机检查算法，检查实训环境搭建的合理性，如果存在不合理的地方，及时调整。

本发明实施例二公开的电力通信传输故障排查作业实训方法还包括：

s104，计算中心模块调用算法库中组帧、数据解析、故障生成和故障排除算法，以及数据中心模块中的数据传输模式和配置参数信息，模拟通信设备底层数据传输模式，对通信设备传输的数据进行动态组帧，生成通信设备故障事件，对通信设备故障进行解析，排查通信故障。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)本发明建立模型库、算法库和故障库，通过数据中心存储配置参数，通过故障排查作业实训平台搭建一个实训作业环境场景，将故障信息进行现场还原，模拟现场案例和典型故障处理，切实提高通信运维作业人员实际操作水平，扩大电力通信运维人员培训量，打破硬件设备对故障排查作业培训的限制；

(2)本发明的系统仅包括模型库、算法库、故障库、数据中心、计算中心和故障排查作业实训平台，节约培训成本，减少对硬件真实设备的建设投入；

(3)本发明模拟实际sdh设备的通信数据传输方式，对传输的数据进行动态组帧，从而实现对通信设备故障的底层解析，方便培训人员从底层的数据传输数据帧对通信设备故障原理进行理解，从而达到更直接对通信故障进行分析排查的作用，便于处理复杂故障作业前的模拟演练。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。