基于智能光纜的電力通信網(wǎng)絡(luò)運維管理系統(tǒng)設(shè)計研究摘要：為提升網(wǎng)絡(luò)運維的效率和準(zhǔn)確性，重點設(shè)計并開發(fā)一套基于智能光纜的電力通信網(wǎng)絡(luò)運維管理系統(tǒng)。通過集成光功率預(yù)警模型、光時域反射儀（OpticalTime-DomainReflectometer，OTDR）[A2]故障定位算法等關(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測光纜狀態(tài)、快速定位故障、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能并高效管理資源。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)在故障檢測準(zhǔn)確率、性能優(yōu)化效果和資源調(diào)配效率方面均表現(xiàn)出色。因此，該系統(tǒng)為電力通信網(wǎng)絡(luò)的運維管理提供了有力的技術(shù)支持，顯著提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性，具有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：智能光[A3]纜電力通信網(wǎng)絡(luò)運維管理系統(tǒng)設(shè)計DesignandResearchofPowerCommunicationNetworkOperationandMaintenanceManagementSystemBasedonIntelligentOpticalCableWANGZhen’gangShandongGuangdaEngineeringConsultingCo.，Ltd.，Ji’nan，ShandongProvince，25000[A4]0ChinaAbstract：Inordertoimprovetheefficiencyandaccuracyofnetworkoperationandmaintenance，apowercommunicationnetworkoperationandmaintenancemanagementsystembasedonintelligentopticalcablesisdesignedanddeveloped.ByintegratingkeytechnologiessuchasopticalpowerwarningmodelsandOpticalTimeDomainReflectometer（OTDR）faultlocationalgorithms，thesystemcanmonitorthestatusofopticalcablesinrealtime，quicklylocatefaults，optimizenetworkperformance，andefficientlymanageresources.Theexperimentalresultsshowthatthesystemperformswellintermsoffaultdetectionaccuracy，performanceoptimizationeffect，andresourceallocationefficiency.Therefore，thissystemprovidesstrongtechnicalsupportfortheoperationandmaintenancemanagementofpowercommunicationnetworks，significantlyimprovingthereliabilityandstabilityofthenetwork，andhasbroadapplicationprospects.KeyWords：Intelligentopticalcable;Powercommunicationnetwork;Operationandmaintenancemanagement;Systemdesign隨著電力通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展和規(guī)模的不斷擴大，網(wǎng)絡(luò)運維管理面臨前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的運維方式已難以滿足當(dāng)前復(fù)雜多變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和高效運維的需求[1]。智能光纜作為電力通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，其狀態(tài)監(jiān)測和故障定位對保障網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運行至關(guān)重要。然而，現(xiàn)有的光纜運維管理系統(tǒng)存在監(jiān)測手段單一、故障定位不準(zhǔn)確、響應(yīng)速度慢等問題，嚴(yán)重影響了電力通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性。為此，通過整合先進的光纖傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)分析算法和網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，構(gòu)建一套智能化、高效化的電力通信網(wǎng)絡(luò)運維管理系統(tǒng)。?1"系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計該系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計的目的是實現(xiàn)對光纜網(wǎng)絡(luò)的全面、實時監(jiān)測，將光纜網(wǎng)絡(luò)的維護由被動轉(zhuǎn)為主動，方便運維人員利用實時監(jiān)測、自動分析、故障定位等功能，及時發(fā)現(xiàn)并處理光纜故障，從而確保電力通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行。系統(tǒng)架構(gòu)主要包含以下3個組成部分。（1）監(jiān)測中心。監(jiān)測中心主要負(fù)責(zé)收集、分析和處理來自各個監(jiān)測終端和監(jiān)測單元的數(shù)據(jù)。它具備強大的數(shù)據(jù)處理能力，能夠?qū)崟r顯示光纜網(wǎng)絡(luò)的運行狀態(tài)，并對潛在故障進行預(yù)警[2]。（2）監(jiān)測終端。監(jiān)測終端部署在光纜網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點，通過高精度光時域反射儀（OpticalTime-DomainReflectometer，OTDR）[A5]和光功率監(jiān)測技術(shù)，實時監(jiān)測光纜的損耗、反射等參數(shù)。當(dāng)監(jiān)測到異常時，監(jiān)測終端會自動觸發(fā)故障預(yù)警，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測中心。（3）監(jiān)測單元。監(jiān)測單元作為光纜網(wǎng)絡(luò)中的基本監(jiān)測單位，主要負(fù)責(zé)具體光纜段落的監(jiān)測任務(wù)。每個監(jiān)測單元都配備了相應(yīng)的傳感器和通信設(shè)備，能夠?qū)崟r采集光纜的運行數(shù)據(jù)，并將其上傳至監(jiān)測終端。?2"系統(tǒng)關(guān)鍵模塊設(shè)計2.1"故障處理模塊在設(shè)計故障處理模塊時，技術(shù)人員需要從以下幾個方面入手。2.1.1故障檢測與定位首先，系統(tǒng)通過光功率預(yù)警模型進行故障檢測[3]。該模型通過光功率計模塊輪巡檢測光纜中各支光纖的光功率值，并與系統(tǒng)設(shè)定的閾值進行比較。當(dāng)檢測到光纖中的光功率值低于閾值時，產(chǎn)生告警信號，并啟動OTDR模塊對故障點進行測距。光功率[A7]預(yù)警模型的公式[A8]可以表示為式（1）中：代表告警條件；代表為光纖中光公路的實際值；代表系統(tǒng)設(shè)定的閾值；代表告警會滯值。在OTDR故障定位算法方面，系統(tǒng)通過多次測量設(shè)備與故障點的距離，并將多次測量的數(shù)據(jù)進行求平均，以減小誤差。最終，通過考慮光纜接頭盒內(nèi)的盤留長度、光纜的絞縮率等因素，得出設(shè)備到故障點的實際距離。OTDR故障定位算法的公式可以表示為式（2）中：為設(shè)備到故障點的實際距離；為設(shè)備與故障點的平均距離；為設(shè)備到光纖故障點之間的光接頭盒數(shù)量；為光纜接頭盒內(nèi)的盤留長度；為光纜絞縮率；為光纜皮長。通過光功率預(yù)警模型和OTDR故障定位算法的結(jié)合，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對光纜故障的精準(zhǔn)定位和有效檢測，從而提高電力通信網(wǎng)絡(luò)運維管理的效率和可靠性[4]。2.1.2報警?在定位到故障點后，系統(tǒng)立即觸發(fā)報警機制，通過短信、郵件、系統(tǒng)界面等方式向運維人員發(fā)送報警信息，告知故障類型、位置、影響范圍等信息。2.1.3故障處理?運維人員接收到報警信息后，根據(jù)故障類型和位置，迅速組織搶修隊伍前往現(xiàn)場進行處理。同時，系統(tǒng)提供故障處理指導(dǎo)和歷史故障案例庫，幫助運維人員快速、準(zhǔn)確地解決故障。2.2性能監(jiān)控模塊在設(shè)計性能監(jiān)控模塊時，首先，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的性能監(jiān)測傳感器，實時采集網(wǎng)絡(luò)流量、誤碼率、時延等性能指標(biāo)數(shù)據(jù)。同時，系統(tǒng)還收集網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運行狀態(tài)信息，如CPU利用率、內(nèi)存使用情況等[5]。其次，將采集的性能數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭\維中心后，系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)對其進行深入分析。通過對比歷史數(shù)據(jù)、設(shè)定閾值等方式，系統(tǒng)能夠發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能異常和潛在問題。最后，通過直觀的圖表和界面，將分析好的性能數(shù)據(jù)展示給運維人員。系統(tǒng)提供實時性能監(jiān)控界面和歷史性能報告，幫助運維人員全面了解網(wǎng)絡(luò)性能狀況，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。2.3資源管理模塊資源管理模塊主要用于對光纜資源的分配、監(jiān)控和調(diào)整，該模塊的實現(xiàn)機制如下。首先，資源管理模塊通過集成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒑凸饫|資源數(shù)據(jù)，自動靈活地分配所需要的光纜資源。當(dāng)有新業(yè)務(wù)需求時，系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒐饫|容量、光纜質(zhì)量等因素，自動選擇最優(yōu)的光纜路徑進行資源分配，確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。其次，該模塊可以實時采集光纜網(wǎng)絡(luò)的光功率、誤碼率、時延等各項性能指標(biāo)，全面化監(jiān)控光纜資源。同時，利用故障預(yù)警功能進行光纜異常問題檢測，當(dāng)檢測到光纜性能異常時，會及時發(fā)出預(yù)警信息，以便運維人員及時處理。最后，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運行情況和業(yè)務(wù)需求的變化，資源管理模塊能夠動態(tài)調(diào)整光纜資源的分配。例如：當(dāng)某條光纜的負(fù)載過高時，系統(tǒng)可以自動將部分業(yè)務(wù)遷移到其他光纜上，以平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能。3.1實驗步驟本次實驗步驟如下。（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理?：對收集的光纜運行數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)和故障模擬數(shù)據(jù)進行清洗、整合和標(biāo)注，為后續(xù)的模型訓(xùn)練和測試做準(zhǔn)備。（2）故障檢測模型訓(xùn)練?：利用預(yù)處理后的故障模擬數(shù)據(jù)，訓(xùn)練故障檢測模型，使其能夠準(zhǔn)確識別光纜故障。（3）性能優(yōu)化策略實施?：在網(wǎng)絡(luò)中實施性能優(yōu)化策略，如動態(tài)帶寬分配、故障快速恢復(fù)等，并收集實施前后的網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)。（4）資源調(diào)配算法測試?：在模擬故障和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載變化的情況下，測試資源調(diào)配算法的優(yōu)化效果，如資源利用率和響應(yīng)速度的提升情況。（5）結(jié)果記錄與分析?：記錄實驗過程中故障檢測模型的準(zhǔn)確率、網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化前后的對比數(shù)據(jù)、資源調(diào)配算法的優(yōu)化效果等各項數(shù)據(jù)，并進行詳細(xì)的分析。3.2實驗結(jié)果分析系統(tǒng)各指標(biāo)測試結(jié)果如表1所示，從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，可以得出以下結(jié)論。（1）故障檢測準(zhǔn)確率。通過改進模型算法和增加訓(xùn)練數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的故障檢測模型的準(zhǔn)確率提升至98%，誤報率降低至1%。這表明優(yōu)化后的模型能夠更準(zhǔn)確地識別光纜故障，減少誤報情況，提高運維效率。（2）性能優(yōu)化效果。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平均延遲、帶寬利用率、設(shè)備負(fù)載均衡度均得以明顯提升，其提升率分別為33.3%、41.7%、28.6%。這表明該系統(tǒng)獲得良好的性能優(yōu)化效果。（3）資源調(diào)配效率。優(yōu)化后的資源利用率提升至95%；平均響應(yīng)時間縮短至5s。這說明優(yōu)化后的系統(tǒng)具有較高的資源調(diào)配率。綜上所述，基于智能光纜的電力通信網(wǎng)絡(luò)運維管理系統(tǒng)通過集成光功率預(yù)警模型、OTDR故障定位算法等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了對電力通信網(wǎng)絡(luò)的全面、實時、智能監(jiān)控與管理。系統(tǒng)能夠高效準(zhǔn)確地檢測光纜故障，快速定位故障點，并通過遠程光鏈路倒換機制保障網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)穩(wěn)定運行。同時，系統(tǒng)還具備強大的性能監(jiān)控與優(yōu)化能力，能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實際情況動態(tài)調(diào)整資源分配，提升網(wǎng)絡(luò)整體效率。[1]周實華.電力通信網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].[A10][A11]成都：四川電子科技大學(xué)，2020.[2]王信俊.惠州電力配網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與實施[D].廣州：華南理工大學(xué)，2020.[3]張金天.基于長距離BOTDR的電網(wǎng)在運OPGW光纜應(yīng)變狀態(tài)檢測研究[D].哈爾濱：黑龍江哈爾濱理工大學(xué)，2023.[4]ZHANGLX，YANLF，SHEN[A12]"WD，