一种电力骨干OTN传输性能的评估系统及方法与流程

本发明涉及一种对电力骨干OTN传输系统的性能进行快速评估的系统和方法，属于输配电技术领域。

背景技术：

电力骨干OTN传输系统(开放传输网络Open Transport Network)对原有电力SDH传输系统(同步数据系列Synchronous Digital Hierarchy)进行了极大的提升，为急剧增长的信息智能化业务提供了足够的带宽空间。电力骨干OTN传输系统是实现智能电网的网络基础，为智能电网提供了安全稳定的传输通道，它将发电、输电、变电、配电、用电与调度六个环节紧密高效地联系在一起，具有高度开放性、可用性和信息安全性,使电网的运行和管理达到最优化。OTN传输系统是智能电网信息传递的“神经系统”，在智能电网的“神经系统”上搭载“思维器官”，就形成了智能电网骨干OTN传输性能评估系统。

现有的OTN设备只有网管信息，对线路等信息一无所知，给传输性能的评估造成很大的困难。一旦传输系统发生故障，需由有经验的网管专责进行分析，对仍不能确定的故障需专人赴现场勘察测试，费时费力。例如，当AB站点间的光路中断时，网管侧只能看到一侧收光Los，无法判断是光板、光模块、尾纤还是线路光缆出现故障，需派人赴现场用专业仪器进行测试，如果是线路光缆故障，则需维修人员沿着线路进行巡线找故障点，效率极低。而且现有电力骨干OTN传输系统的各个节点与不同环节之间缺少交互性，缺少模式统一，传输模式数据结构统一的性能评估技术，使得整个电力骨干OTN传输系统缺少整体传输性能评估，造成整个系统的控制性较差，缺乏对系统传输性能的整体评估，稳定性与智能性水平偏低。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种电力骨干OTN传输性能的评估系统及方法，以提高OTN传输系统的评估效率和评估质量，增强电力骨干OTN传输系统的可控性，实现电力骨干OTN传输系统的智能化。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种电力骨干OTN传输性能的评估系统，构成中包括沿光缆线路布置的线路杆塔传感器、安装在各杆塔上的站点采集器、位于相邻站点之间的多个光缆线路采集器、智能电网信息通信云平台以及与云平台连接的多个区域服务器和多个功能服务器，所述线路杆塔传感器通过无线网络将采集的信息上传给临近的光缆线路采集器，每个站点采集器通过无线网络接收临近光缆线路采集器发送的信息并通过网线与对应的OTN设备通信，每个区域服务器通过信息内网与对应区域内的站点采集器交换信息。

上述电力骨干OTN传输性能的评估系统，所述功能服务器包括光缆路径信息服务器、光缆状态监测服务器、电力OTN网管服务器和区域状态信息服务器。

一种电力骨干OTN传输性能的评估方法，上述电力骨干OTN传输性能的评估系统对电力骨干OTN传输系统的性能进行评估的具体方法如下：

a.各线路杆塔传感器实时采集光缆线路及线路杆塔的运行数据，并通过WSN无线传感器网络将采集的数据上传至架设在杆塔上的光缆线路采集器；

b.各光缆线路采集器通过无线网络将收到的数据传送至临近的站点采集器；

c.各站点采集器通过网线读取对应OTN设备采集的数据，将读取的数据与光缆线路采集器传送的数据汇总装载至数据帧内，并通过电力信息内网将数据帧传送至对应的区域服务器；

d.各区域服务器将区域内各站点采集器传送的信息进行处理，对数据进行分类装载，然后将处理好的数据帧全部上传至智能电网信息通信云平台上；

e.云平台根据每个数据帧类型的不同将数据帧转发至对应的功能服务器内；

f.各功能服务器将收到的数据与理想数据、历史数据进行对比，产生比对信息，将比对信息装载至数据帧中，再将数据帧传送至云平台；

g.云平台将所有数据帧汇总后开始进行云计算与大数据分析，综合评估每一项数据及比对信息；通过数据库比对，例如收光功率采集到的数据为-20dB，理想数值是-18dB，比对信息为收光功率该项数值比理想值低2dB，云平台通过分析OTN基本参数要求、数值超出比例等，生成判断正常、一般告警、重要告警等等，并将判断结果装载至数据帧内；

h.云平台根据数据帧内所有数据的判断结果生成该数据帧的智能评估结果，将智能评估结果装载到数据帧内，再将所有生成智能评估结果的数据帧发送至OTN系统中的各个环节，实现云平台与各设备、环节等进行交互式管理，同时也为之后的智能电网的进一步处理，实现更多功能提供数据基础。

上述电力骨干OTN传输性能的评估方法，所述数据帧包括以下内容：

前保护判断码字、后保护判断码字：用于对帧进行奇偶校验；

类型码字：用来区分监测对象；

编号码字：用来区分同一区域的不同站点设备；

区域码字：用来区分是哪一个区域的数据；

数据类型：用来区分数据类型；

数据编号：用来区分数据的来源(传感器)；

数据：即采集到的数据，包括传感器采集到的风速、舞动、振动下的光缆、杆塔的数据，OTN设备的电源、温度、线路板、支路板的收光功率、发光功率、平坦度等数据。

普通数据帧中只包含数据信息，本发明数据帧则包含更多的内容，如采集到的数据、比对得到的信息以及通过电力云平台评估后的智能判断结果，所有OTN评估过程中“数据—信息—智能”的全过程内容均装载至本发明的数据帧内。

比对信息；

判断结果；

智能判决信息码字：云平台生成的智能评估结果。

本发明将评估设备与OTN传输线路紧密结合，一旦传输系统出现故障，可自动判断出故障位置和故障类型，极大地提高了OTN传输性能的评估效率和评估质量，增强了电力骨干OTN传输系统的可控性，实现了电力骨干OTN传输系统的智能化。

附图说明

图1为电力骨干OTN传输性能评估系统的整体示意图；

图2为智能评估数据帧的结构；

图3为电力骨干OTN传输性能评估系统的工作流程。

图中各标号分别表示为：A1是指划分的A区域中的第一个站点，A、B、C区就是结合地理位置及OTN系统拓扑等划分出的区域块(比如以甘肃为例，划分河西、河东、北部等区域，分别编号A、B、C等，在河西片区则又包含站点敦煌变、沙洲变等等，相应编号为A1、A2等)

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参看图1，电力骨干OTN传输性能评估系统包括线路杆塔传感器、光缆线路采集器、站点采集器、区域服务器、光缆路径信息服务器、光缆状态监测服务器、电力OTN网管服务器、区域状态信息服务器和智能电网信息通信云平台。

电力骨干OTN传输系统依据网架结构及地理区域划分为不同区域(如A区、B区、C区)，为区分不同区域的线路设备，在图2中的区域码字部分进行编号，加以区分。影响OTN传输性能的主要因素是设备和光缆线路，通过图2中的类型码字加以区分。同一区域的不同站点设备通过图2中的编号码字部分加以区分。线路部分则以起点与终点进行命名。

每一个节点都需要监测采集不同类型的数据，因此需要对节点的数据类型进行编码，在采集过程中，将数据类型码字装载到图2中的数据类型部分中。电力骨干OTN传输系统的采集数据主要来自于两部分，OTN设备本身与传输线路，通过图2中的数据类型进行编码。OTN设备主要采集电源、温度、线路板、支路板的收光功率、发光功率、平坦度等指标。收发光功率、平坦度等指标需指明对侧节点编号，故需在图2中的数据编号部分内填入对侧OTN设备相应编码。电力骨干OTN传输线路以电力特种光纤复合架空地线OPGW为载体，通过传感器采集的数据主要有温度、风速、湿度等气象因素，以及电压、相位、电网扰动等。

光缆线路采集器，用于接收各类线路杆塔传感器采集到的数据并装载到智能评估数据帧中。由于传输距离较长，所以采用无线设备进行数据采集。具体采用SCDMA及LTE专网无线技术，每隔一段光缆线路设置一个光缆线路采集器，通过不同类型的传感器实时监测输电线路的情况。

区域服务器是电力骨干OTN传输系统中重要的部分，兼具有线传输与无线传输两种传输途径，通过无线传输对区域内的节点、线路上传的智能评估数据帧进行整合汇总，将整合处理后的区域内数据帧通过信息内网传送至智能电网信息通信云平台。

光缆路径信息服务器，主要是针对OTN设备收发光功率、平坦度等数据进行比对判断，通过起点终点信息提取光缆路径相关数据与采集到的数据进行比对处理，生成简单的比对信息，并将信息装载至智能评估数据帧内。

光缆状态监测服务器，主要是针对线路杆塔采集到的传输线路数据进行比对处理，将采集信息与本地数据进行比对生成比对信息，装载于图2中的比对信息位置内。

电力OTN网管服务器，主要针对采集到的OTN设备相关性能数据进行比对处理，通过与电力OTN网管数据信息进行比对，生成比对信息。

区域状态信息服务器，用于处理不同区域内的综合信息，将采集到的区域数据与历史数据进行比对，生成区域状态评价信息。

智能电网信息通信云平台，用于将各节点线路传输来的智能评估数据帧进行智能处理。这是电力骨干OTN传输性能评估系统最为重要的一个部分，也是实现“数据—信息—智能”最为核心的环节。

为保证智能评估数据帧重要内容的安全可靠，如图2所示，在智能评估数据帧内增加了前后保护判断码字。一旦在传输中出现问题，立刻停止本次传输处理过程，通过循环模块立刻进入下一个周期。

为增强智能评估数据帧的扩展性，在智能评估数据帧内预留了一部分空白部分，未来如果出现新类型的数据，可以将其增加到预留部分。

数据的采集和处理过程：

需要采集的数据包括光缆线路数据及线路杆塔数据，这些数据通过光缆线路上以及杆塔上的线路杆塔传感器采集；多个线路杆塔传感器采集的信息通过WSN无线传感器网络上传至架设在杆塔上的光缆线路采集器(图1中下方画出了A1A2站点间光缆线路采集器，其它站点间的光缆线路采集器与此相同，但图1中没有画出)，由于A1与A2站点间的光缆线路较长，监测全程需多个光缆线路采集器，也就形成了A1A2站点间光缆线路采集器1……A1A2站点间光缆线路采集器n。光缆线路采集器采集的信息也通过无线网络传送至起点与终点内的站点采集器上，也就是A1站点采集器与A2站点采集器。由于光路是由起点、终点、光缆构成，站点采集器只能采集到一侧的数据，并不能采集到光路的全部数据，需两侧采集数据方能评估光路状态。以A1与A2站点之间的光路为例，A1站点采集器只能采集到A1侧光板的发光功率与本侧的收光功率，没有对侧A2站点光板的收发光功率信息，无法评估A1与A2之间的光路是否良好，损耗多大也无法计算，这一部分信息就是在A区域服务器内通过综合A1与A2两个站点采集器的信息进行补充装载。

站点采集器除了接收光缆线路采集器上传的数据之外，还需通过网线对OTN设备数据进行采集。OTN设备采集的数据类型较多，包括电源、温度、以及线路板、支路板的收光功率、发光功率、平坦度等。站点采集器将所有数据汇总装载至数据帧内，通过电力信息内网传送至区域服务器内。区域服务器将区域内各站点的信息进行处理，对数据进行分类装载(以A1与A2站点之间的光路为例，A1站点采集器只能采集到A1侧光板的发光功率与本侧的收光功率，没有对侧A2站点光板的收发光功率信息，无法评估A1与A2之间的光路是否良好，损耗多大也无法计算，这一部分信息就是在A区域服务器内通过综合A1与A2两个站点采集器的信息进行补充装载的)。各区域服务器将所有处理好的数据帧全部上传至智能电网信息通信云平台上，云平台根据每个数据帧中类型码字的不同将数据帧转发至不同的功能服务器内，各功能服务器通过比对采集数据与理想数据、历史数据等，产生比对信息，并将比对信息装载至数据帧中的比对信息部分内，同时将处理比对的数据帧传送至云平台。云平台将所有数据帧汇总开始进行云计算与大数据分析，综合评估每一项数据及比对信息，生成判断结果并装载至数据帧内，同时根据数据帧内所有数据的判断结果生成该数据帧的智能评估结果，将智能评估结果装载于数据帧内的智能判决信息码字部分内。云平台将所有生成智能评估结果的数据帧再重新发送至OTN系统中的各个环节部分，形成交互模式。

本发明将线路、设备紧密结合。一旦出现中断，可快速判断出到底是设备侧光板故障还是线路侧故障，通过随线的传感器可快速判断是杆塔故障还是线路故障，同时根据光缆线路传感器的编号信息可快速对故障点位置进行定位，开展抢修，极大地提升了检修效率。本发明可在没有人为干预的情况下，实现“数据——信息——智能”的过程，极大地提高了评估效率与质量。

数据帧各部分内容说明：

前、后保护判断码字：这部分借鉴SDH数据帧保护码字，通过对帧进行奇偶校验，确保数据帧内的信息准确，一旦该部分码字不符，则立刻停止本次传输处理过程，通过循环模块立刻进入下一个周期；

类型码字：这部分用来区分到底是哪一部分的数据，包括光缆、杆塔、设备温度、设备电源、光线路板、光支路板等，比如光缆0001，杆塔0010，设备温度0011，支路板0100等等；

区域码字：用来区分是哪一个区域的数据，如A区、B区、C区等等；

编号码字：这部分是细化到站点，区分A1、A2到An；

数据类型：以A1站点的光缆为例，光缆监测的数据类型有很多种，包括温度、风速、湿度、电压、相位以及电网扰动等，需要对这些类别进行编码，方法同上；

数据编号：一个站点可能有对多个方向的光缆，在同一条光缆之上又有多个线路杆塔传感器，需明确数据来源于哪一个站点方向的光缆的第几个传感器时，在这一部分进行明确；

数据：即是采集到的数据

比对信息：这部分在与云平台关联的功能服务器内完成，是通过与数据库比对形成的；

判断结果：这一部分是云平台综合计算的结果，通过本身数据与比对信息及其他相关数据信息形成；

智能判决信息码字：云平台生成的智能评估结果。

云平台按树形结构将所有影响OTN传输系统的指标进行分级，比如一级指标为OTN设备、光缆；OTN设备一级指标下的二级指标包括设备温度、设备电源、设备控制板情况、设备光板情况；在二级指标设备光板情况下又有三级指标收光功率、发光功率、色散指数、平坦度等。最终将所有看似宏观的指标全部分级细化到每一项可以采集的数据上。

以上所述的发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的等同替代和改进，均应包含在本发明的权利要求的保护范围之内。