基于北斗关键技术的国防光缆线路综合标准管理系统.doc

基于北斗技术光缆线路综合管理系统研 制 方 案二一五年六月一、建设目针对国防通信光缆线路运营维护管理中存在管理手段功能单一，智能化、国产化限度低等问题，充分运用北斗卫星导航系统软硬件设备和定位、导航和通信等功能，构建集路由管理、巡护管理、实力管理和维修管理等功能于一体新型光缆线路综合管理系统，推动光缆线路运维管理智能化、信息化和应用系统国产化，从而为首长、机关科学决策通信光缆线路运维管理工作提供高效管理手段，提高通信光缆线路运维管理质量效益和基本支撑能力。二、技术分析得益于移动互联网技术及安卓技术迅速发展，近几年各大运营商在通信光缆运营维护管理信息化、智能化建设方面也得到日新月异发展。但军队系统信息化建设因涉及安全、保密问题，使得发展受到限制：1、网络及信息安全问题决定了部队系统不能使用既有移动互联网，但离开了2G/3G/4G网络去进行信息化、智能化建设显然是比较费力事，由于几乎所有与信息化、智能化密切有关令人们体验良好新技术都是环绕移动互联网发展。固然军用CDMA是一种较好机会，但这是一种涉及网络、保密及多方面协调一种系统工程，显然提了近年军用CDMA也许还面临许多非技术及技术问题需解决；2、那么北斗短报文可以承担此重任吗，咱们懂得短报文一次可传送多达120个中文信息，仅可完毕位置信息上报及简朴指令传递（且还存在丢包问题及通道容量问题），距离当今信息化、智能化系统所需大数据量高速可靠传播显然有质差别，北斗短报文从其技术本质上决定了其不能承担大数据量（各类报表、照片及视频）可靠传播，这就意味着依托北斗报文技术所能现实信息化、智能化效果必然与咱们现实生活中移动互联网产品给咱们带来体验存在巨大差距；3、此外具备报文功能北斗设备价格都不菲，与之能实现功能而言其性价比不够高，大范畴推广运用于光缆维护所投入资金相对较大。三、解决方案部队光缆线路运维管理智能化、信息化是一项迫切、持续工作，不能因存在上述问题而观望等待，咱们综合考虑既有技术、光缆维护现状、投入等因素，拟定了本项目整体规划、分阶段实行、后期优化建设思路,最后构建起集路由管理、巡护管理、实力管理和维修管理等功能于一体新型光缆线路综合管理系统。1、 面向管理及决策层面态势呈现1）、结合光缆路由及电子地图呈现危险（特殊）地段地理分布，并以不同图形进行呈现，可以便地在图上查看图片、视频、文字类描述以及工程图纸、报告、测试数据等资料，以便决策者获得更多利于决策信息。危险（特殊）地段类别重要有：（1）地理类：如过江过河、；（2）地质灾害类：滑坡、泥石流、；（3）施工类；（4）隐患类； 可在图上查询并呈现筹划迁改（由大修筹划发起迁改，其她迁改不在此列）地理分布及图上查看迁改有关图片、视频、文字类描述以及工程图纸、报告、测试数据。注意：施工、隐患、筹划迁改均指处在生命周期中（即已发起或开始，但尚未完毕或结案），对已解决完不作呈现。2）、动态呈现野外巡维人员实时位置分布，点击人员可查看人员资料信息，职责范畴及当前任务信息。现场人员可运用北斗手持专用软件功能，记录位置信息、现场文字描述（限100中文），还可通过手持拍摄照片及视频，并保存为一条记录；其中位置信息及现场文字描述（限100中文）可实时上报，所拍摄照片及视频可在归队后导入系统。3）、线路改迁大修对活动期筹划迁改（改迁进行时）分布及信息进行呈现。图上查看迁改有关图片、视频、文字类描述以及工程图纸、报告、测试数据。4）、人员巡护动态实时管理寻常筹划执行状况，当月巡检筹划及巡检率，结合影像地图实时呈现巡护人员分布；对于寻常筹划巡检状况，可按月查询历史巡检报表（全巡概念）；重保巡护筹划涉及线路地段地理呈现、结合影像地图实时呈现巡护人员分布；2、 面向光缆线路维护业务功能1）、线路数据采集线路基本数据采集，通过北斗手持机（安装有采集软件）采集光缆路由、标记物信息，并上传到系统。可对基本数据进行增删改。实现线路数据采集、上传、更新、维护、呈现一体化功能。2）、寻常巡护 *每日出发前，联网接受巡检筹划； *并对北斗巡检手持进行领用登记； （以便按人巡检时长及里程记录、图上查看时可查看当天手持所相应人员）； *巡护过程中工作体现： 实现巡并护：如对巡护过程中隐患进行解决，如标石扶正、除草、培土进行解决、并对解决先后状态进行拍照，数据上传后进行记录工作量，体现巡护质量。 *对巡护工作中发现隐患，还可运用北斗短报文功能结合北斗代码指挥系统规则进行实时指令信息传递，实现现场指挥实时调度；*巡检状况查看：图上实时监控、历史轨迹回放；*筹划评估：可按单位及线路汇总记录当月巡检状况报表、历史状况月报；注意：筹划由各团制定执行。*维护人员自助巡线和故障抢修导航定位运用北斗卫星导航系统导航功能，实现维护人员自助巡线和故障抢修导航定位。北斗终端加载光缆路由信息后（需考虑保密问题，只要巡回点），在卫星导航系统导航、授时功能支持下，可对不熟悉线路路由状况维护员提供辅助巡线导航服务。当光缆线路发生阻断故障时，运用导航定位功能和已建基准路由信息，自动选取最佳路线，引导抢修分队迅速到达故障位置实行抢修作业，以缩短光缆线路故障历时。 3）、重保巡护重保巡护筹划涉及线路地段地理呈现、结合影像地图实时呈现巡护人员分布；监控中心人员对重保巡护筹划可进行图上实时调度：通过短报文发送指令（结合北斗代码指挥系统规则），就近安排人员进行重报巡护，实现现场指挥实时调度。4）、线路故障由团负责线路故障录入及维护，军区进行核查；并可查询线路故障；结合电子地图呈现线路故障分布；记录报表：按单位及线路生成按线路故障类型月报；注意：筹划由各团录入、军区核查。5）、线路迁改对改迁基本资料进行录入及维护（由团级负责）；查询历史迁改；对活动期筹划迁改分布及信息进行呈现，图上查看迁改有关图片、视频、文字类描述以及工程图纸、报告、测试数据等资料，并可对资料进行上传、删除等维护。6)、计领小修保养费原则按不同单位性质及地区类别设立计领原则；同步光缆线路实力是维护分队计领小修保养费重要根据，可信、精准实力数据，是搞好小修费管理前提和基本。根据通信装备维护管理规定，光缆线路实力普通按沟/杆/孔公里数计算，并明确到详细维护分队。7）、大中修筹划实现大中修筹划（如线路整治及改迁）资料录入、维护、查询及记录。实现大中修筹划定量分析、评估，实现大中修筹划记录及查询：依托电子地图呈现历年大中修及关联光缆线路故障、特殊地段等分布，列表呈现光缆线路故障、特殊地段信息。8）、维护分队人员基本信息可对维护分队人员基本信息进行增删改及查询。9）、光缆线路资料信息对光缆线路建设方式、建设时间、敷设方式、线路程式等光缆信息进行列表及图上呈现、查询；注意：以上信息由资源库同步。10）、工具仪表登记工具仪表登记：由团负责录入、军区也可直接录入（下发）；要素涉及：入库时间、领用时间、领用单位、领用人员、数量、工具仪表类型、型号、名称、状态、生产厂家、重要参数、备注信息；工具仪表记录及查询。3、 其她功能：1）实现光缆物理路由信息电子化管理运用北斗卫星导航系统二代定位功能采集光缆线路路由标示物信息，实现对光缆线路路由信息电子化管理。光缆线路上普通设立有标石/线杆/人井等设施，用于标示光缆线路路由位置。这些路由标示物均有统一编号，具备唯一性。运用北斗系统定位功能采集这些标示物数据信息，形成符合GIS格式空间分布数字信息，可实现光缆物理路由信息电子化管理，这是构建综合管理系统基本性工作。2）实现巡线状况可追溯信息化管理运用北斗卫星导航系统定位功能采集线路维护人员位置信息，通过对线路维护人员巡线任务完毕率考核，进行巡护质量评判。方案一（不能实时，价格低，操作简便，建议普通巡线战士配备）配备北斗二代巡线专用手持终端线路维护人员，运用二代自主定位功能实现位置信息、时间、速度信息自动记录，巡线时只需开机放入包或口袋中，启动定期自动定位模式（自动定位间隔可自行设立，如10或20秒一次）即可实时自动记录经纬度及时间，每天归队后联网导入系统后，监控指挥中心可以便通过比对线路巡护人员当天轨迹与基准路由信息，实现对线路维护人员巡线任务完毕率评判，还可通过对历史巡检轨迹查看及回放，实现巡线状况可追溯管理，从而为巡检制度贯彻，提供管理手段。方案二（实时巡线管理，可拍照，价格高，建议抢修及某些现场管理人员配备）配备北斗报文巡线专用手持终端线路抢修及现场人员，运用报文功能可实现位置信息、时间、速度信息实时回传，拍摄现场照片（但照片不能通过短报文回传，只能归队后通过数据线导入系统）。如用于巡线，即可实时回传经纬度及时间，监控指挥中心可实时查看人员位置分布。3）实现隐患图上查询及呈现管理当巡检过程中发现隐患时，巡检员只需选取相应隐患类型（可预设隐患类型，由类型如开挖、堆放、标石损坏等），即可自动将当前经纬度、隐患一并保存在巡检器中，可随当天巡检数据一并联网导入系统。管理者可在地图上查看隐患及分布状况。4）提高光缆线路实力管理科学性和有效性综合运用北斗卫星导航系统定位功能和三角测量学原理，实现光缆线路实力自动化、科学化管理。光缆线路实力普通按沟/杆/孔公里数计算，运用北斗系统定位功能对光缆线路路由标示物精准定位，采用三角测量学原理计算两点之间线路距离，即为该段光缆线路实力数据；通过此办法可实现光缆线路实力自动计算、汇总，可解决现行光缆线路实力数据以人工采集、录入为主，工作量大、错误率高、可信度低等问题，提高光缆线路实力管理科学性和有效性。5）. 施工图纸、文献、测量数据等资料集中管理通过本系统可将某些重要信息点、事故多发地附近地理环境或参照物照片、有关施工图纸、迁改资料、竣工资料、重要测量数据等资料进行集中关联化管理，并可在电子地图上迅速查阅或更新、可保证资料一致、有效防止因人员变更导致资料流失。管理者只需简朴操作即可在第一时间内理解上述资料，为决策提供根据。6）. 维护车辆实时监控管理安装在车辆上北斗车载终端能实时接受北斗卫星信号，并将车辆经度、纬度、时间、速度等信息周期性地以北斗报文形式实时发送到安装在机房服务器北斗指挥机。北斗指挥机将接受到车辆位置信息实时传到服务器，由运营在服务器上管理系统进行运算，动态呈现车辆位置信息。北斗指挥机北斗卫星系统首长可通过本系统，在线查看车辆基本信息及实时位置，监控车辆行驶状态，还可查看历史行驶轨迹。北斗短报文实时发送位置、速度信息程序、数据库、地图服务器各顾客 军网北斗车载.四、重要战术技术指标1系统硬件运营环境硬件名称硬件最低规定数量用途北斗手持终端（无报文功能）北斗二代定位，配备中文液晶显示和键盘、嵌入式专用巡线软件、三防设计，以满足野外作业规定。具备多径效应抑制算法和噪声抑制算法、智能天线调度程序、静态偏移诊断算法等功能，可有效提高精度、防止漂移，满足光缆巡检对定位精度高及漂移小特殊规定。存储记录达3万条，循环覆盖、免维护。1操作简便，为野外巡线专业设计，内置嵌入式巡检软件。北斗手持终端（报文功能）具备北斗短报文通信功能工业三防IP66防护级别，高抗损伤触控屏幕 一指操作4英寸高清彩色触摸屏幕，超宽可视角度，高亮度屏幕，强光下清晰可读。高性能锂电 超长续航两块原则电池可持续工作12小时以上。主流 Android 4.0操作系统， 500万高像素自动对焦摄像头1需安装巡检及采集专用安卓APP北斗车载终端（报文功能）北斗二代定位、北斗报文功能；需配备北斗顾客卡1车载定位并通过北斗报文功能实时回传定位数据北斗服务系统1北斗光缆维护管理北斗指挥机需配备北斗指挥卡1配备在服务器端，指挥型顾客机可实时自动监收下属车载顾客机位置信息工控机/服务器CPU至强解决器、32G内存、2TGB硬盘1数据库服务器2系统软件运营环境软件名称版本号用途地图系统GIS地图数据及GIS平台数据库系统Sql或oracle 11g3系统应用技术指标（1）操作界面使用图形接口（GUI），响应速度500ms；（2）基本数据兼容二维表格构造，数据刷新速度2s； （3）综合记录分析，数据量级逐级分析1106；（4）分类查询汇总，分析态势不同业务60种；（5）系统兼容性，支持UNIX、Windows等各种操作系统；（6）严格安全管理机制，分级顾客、数据容灾； （7）支持工作站、PC机等各种硬件系统；（8）支持地理图形显示。4数据兼容性指标系统数据库构造科学合理，数据格式规范统一，满足国军标规定，支持特定格式基本数据批量导入、导出。光缆线路基本数据、路由数据格式、字段设立与全军光纤通信网综合网管光缆线路基本数据格式统一，符合全军“211K”数据信息量规定。5系统可扩展性规定系统设计和开发充分考虑网络扩展需要、系统二次开发需要以及将来也许浮现新业务需要（但将来也许浮现新业务需求具备一定不拟定性，故不能完全排除系统框架改造也许性）。系统采用开放可扩充模块构造，保证后来可以以便地升级和不断增长新业务、增长容量以及在同一平台上扩充其她业务功能。五、建设方案1通信光缆线路基本描述（1）光缆线路类别：通信光缆线路按敷设方式不同可分为直埋光缆、架空光缆、管道光缆和海（水）底光缆四种类型，按照通达方向和地位作用不同可分为一、二级干线和三、四级支线两大类；按照建设方式不同可分为军民合建和部队自建两种类型。普通干线光缆线路以直埋（或管道）方式敷设，以军民合建为主；支线光缆线路以架空、管道或直埋等方式敷设，以自建为主。（2）光缆路由标示物种类。光缆线路路由标示物是光缆线路重要构成某些，重要用于标示光缆线路物理路由，以以便维护管理和故障抢修。光缆线路敷设方式不同，路由标示物类别和设立规定不尽相似。直埋光缆线路普通每100米设一种标石，在接头处、转弯处、分支点、分界点等均设有标石，特殊地段标石密度大且设立警示牌；每个标石均有统一编号，具备唯一性。架空光缆线路每50米设一根线杆，每个线杆有唯一编号。管道光缆普通每100米设一种人井，在光缆转弯处、分支点均设有人井，每个人井均有唯一编号。因而，光缆线路上标石/线杆/人井等设施，比较精准地反映了其路由位置信息。（3）光缆线路标示段和线路段。由于光缆线路基数大、通达方向多、维护单位多，为以便描述和区别维护责任，普通按起止地点进行分段，当有维护分界和光缆分支点时，再细化为各种线路段（维护分界和责任区别与计领原则经费直接有关，分支点先后普通光缆芯数会有变化，需标注清晰）。本项目把光缆线路提成若干标示段和线路段。其中，标示段是指相邻两标示物之间光缆线路段落，是构成线路段最小计量单位。线路段以最小维护分队进行划分，普通由若干个标示段构成。（4）光缆线路长度。光缆线路长度普通有沟/杆/孔公里数、皮长公里数和纤长公里数等三个数据。沟/杆/孔公里数是指直埋/架空/管道光缆线路路由地表实际长度，可直接测量；皮长公里数是指光缆实际长度，普通可在竣工资料上核查（每盘光缆上均有皮长公里数标志，施工时由工程人员记录并记录在竣工资料上）；纤长公里数是指光纤实际长度，可用OTDR进行测试。光纤在成缆时需要将多芯光纤扭绞在一起，以增长其机械强度；光缆在敷设时普通在接头处需预留一定长度，以以便后续抢修和维护管理。纤长、光缆皮长和沟/杆/孔长之间关系为：纤长光缆皮长沟/杆/孔长。（5）光缆线路实力。光缆线路实力是维护分队计领小修保养费重要根据，可信、精准实力数据，是搞好小修费管理前提和基本。根据通信装备维护管理规定，光缆线路实力普通按沟/杆/孔公里数计算，并明确到详细维护分队。（6）光缆线路大中修。光缆线路大中修是为改进和提高光缆线路电气性能而开展维修管理活动，重要涉及光缆路由危险地段加固整治、改过，衰耗不合格光缆线路更换等。2系统构成构造该系统重要由北斗终端设备（北斗车载、北斗手持）、监控指挥中心系统设备和数据库系统三某些构成，如图1所示。图1 系统构成构造示意图（1）终端设备，由北斗手持型（北斗报文手持顾客机、北斗二代巡检器）、车载型顾客机和服务/基本型指挥机构成。*北斗二代巡检器重要配备给分队巡检人员，巡线时手持巡检器可自动定期对巡线数据保存，当发现沿途隐患巡检员只需选取相应隐患类型（可预设32个隐患类型，由类型名称为6个中文，如开挖、堆放、标石损坏等），即可自动将当前经纬度、隐患一并保存在巡检器中，并随当天巡检数据一并联网导入系统。管理者可在地图上查看巡检轨迹、隐患及分布。采用二代巡检器根据是价格低，操作简便，能满足光缆巡检基本需求。*北斗报文手持顾客机重要配备给重保任务重要现场负责人、抢修现场负责人，运用报文功能可实现位置信息、时间、速度信息实时回传，拍摄现场照片（但照片不能通过短报文回传，只能归队后通过数据线导入系统）。如用于重保巡护，即可实时回传经纬度及时间，监控指挥中心可实时查看人员位置分布。*安装在车辆上北斗车载下属终端能实时接受北斗卫星信号，并将车辆经度、纬度、时间、速度等信息周期性地以北斗报文形式实时发送到安装在机房服务器北斗指挥机。北斗指挥机将接受到车辆位置信息实时传到服务器，由运营在服务器上管理系统进行运算，动态呈现车辆位置信息，服务/基本型指挥机，重要配备在区域管理中心，用于监控管理15000个北斗车载下属终端顾客。（2）监控指挥中心，配备北斗信息服务系统、电子地图系统和相应业务应用系统，重要用于接受顾客机状态信息或积极检测，并在电子地图中实时显示安装有北斗车载车辆位置。（3）数据库系统，重要有电子地图数据库和非地图信息数据库构成，可为指挥员提供大量辅助指挥决策数据信息。其中，地图信息数据库负责电子地图存储与管理；非地图信息数据库负责光缆线路信息、维护单位信息、维修装备信息、光缆路由及标示物信息、运维数据信息、小修费计领原则等信息以及操作员信息、操作日记信息数据库管理。3系统整体功能构造该系统重要有光缆线路路由管理、实力管理、维修筹划管理和线路巡护管理等功能，如图2所示。图2 系统功能构造示意图（1）光缆线路基本数据信息管理实现光缆线路信息、维护单位信息、维修装备信息、光缆路由标示物信息；实现运维数据信息和小修费计领原则等信息采集、录入、查询、记录等，建立较为精确基本数据信息库。（2）光缆线路巡护管理记录巡线筹划和巡线贯彻状况，评估巡线任务完毕状况；记录寻常维护中路由整治状况，评估巡检工作成效。（3）光缆线路实力管理可以自动计算光缆线路距离，按单位、线路、区域分类查询记录和呈现光缆线路实力数据；与计领原则有关联，可查询记录各单位维修经费数量；可依照顾客需求，将查询记录后成果进行打印或转存为其她格式数据信息等。（4）维修筹划管理可以记录线路大中修详细数据，核查任务完毕状况；记录光缆线路历年故障，路由改迁，危险地段性质和分布；按线路故障和路由状况，生成大中修方案筹划；可分类查询、记录、呈现线路大中修状况等。4系统分层构造该系统由下至上分为数据采集、数据解决和数据应用三个层次，上下层之间为客户服务关系（如图3所示）。图3 系统框架构造示意图（1）数据采集层重要完毕光缆线路实力、寻常维护管理有关信息建立、删除和修订完善。基本数据重要涉及光缆线路信息、维护单位信息、维修装备信息和小修费计领原则，由人工负责录入、校对。线路信息重要有光缆线路名称、建设时间、敷设方式、建设方式、光缆型号、纤芯数量、线路段光纤长度和损耗（用OTDR测试）等数据；维护单位信息重要有单位名称、驻地、经纬度、邮政编码、联系电话等；维修装备信息重要有装备型号、生产厂家、出厂时间、启用时间、使用管理单位等；小修费计领原则是经总部审核批准数据信息。路由数据是指经北斗系统定位后光缆线路路由标示物有关信息，涉及标示物类别、编号、性质（接头、分支点、分界点、转弯、特殊地段等）、所在线路段、三维坐标等。其中，标示物编号、性质由线路维护人员输入到北斗系统顾客终端，随坐标信息一并发送，接受端从北斗短消息中直接提取标示物编号、性质和三维坐标；其她信息由人工录入、校对。运维数据是指光缆线路寻常运营有关信息和巡护线信息等。运营有关信息涉及光缆线路故障、路由改迁、大中修状况等；巡护线信息涉及巡检筹划、巡检评估、路由维护等。（2）数据解决层重要完毕数据整编、计算和存储。数据整编解决重要完毕光缆线路路由电子化，即对光缆线路路由标示物坐标进行排序、编号与分段；完毕光缆线路故障、改造和历年大中修筹划电子化，即将上述信息与详细线路段相结合，并可以在GIS上呈现。数据计算重要完毕光缆线路实力计算和校验，即依照光缆线路路由标示物坐标数据，逐个计算相邻标示物间沟/杆/孔公里数，生成线路段距离数据，维护人员可依照OTDR测得光纤长度相比对（还可与线路段起点与终点之间距离相比对），校验数据真伪性；完毕线路故障、改造和历年大中修数据信息校验，保证信息完毕性和一致性。数据分类存储重要完毕各类数据信息存储并提供有关服务。（3）数据应用层重要实现图形、表格和文字信息呈现。监控指挥中心可实时呈现光缆线路路由拓扑图和巡线人员动态信息，以及线路维护人员巡线任务完毕率和巡护质量评判成果；呈现光缆线路实力、维修装备和筹划、线路巡护线等有关信息分级分类查询、记录、分析和评估成果，满足不同级别、类型单位应用需求。加载光缆线路路由信息北斗终端，呈现光缆线路路由信息、线路维护人员定位信息、故障抢修时最佳路线、导航信息，以及指挥中心发布指令信息等。五、应用前景通信线路巡检管理技术经历了特殊标记法、条码技术、信息钮技术、射频技术阶段后，当前已发展到“GPS+GIS+移动通信(GSM、CDMA等)”智能管理阶段，系统实时性大幅提高，可以定期、定量、客观地考核巡检人员工作绩效。但是，这种基于“GPS+GSM/CDMA”组合方式构建线路巡检管理系统，是综合运用GPS定位功能和GSM/CDMA通信功能实现，重要用于通信线路巡护管理，功能较为单一；GPS自身不具备数字通信功能， GSM/CDMA又存在大量通信盲区，难以满足光缆线路巡护时全域通联规定。此外，GPS由她国控制，在非常时期咱们难以有效使用GPS信号；GSM/CDMA属民用通信技术，信息传递安全性难以保证。特别是在将来激烈对抗军事斗争中，军事应用系统核心软硬件技术受制于人，必将对系统安全、可靠运营等构成严重威胁。基于北斗光缆线路综合管理系统，紧贴国防通信光缆线路维护管理实际需求，综合运用国内外先进管理理论和北斗卫星导航技术进行设计开发，顺应了推动军事应用系统国产化规定，可以有效消除“GPS+GSM/CDMA”系统存在通信盲区和安全隐患，提高系统可靠性和安全性，较好地满足国防通信光缆线路运维管理需求。该系统不但在军内光缆线路维护管理中具备良好应用价值，还可广泛应用于民用光缆线路以及铁路、电力、水利、石油、交通等领域，具备较好实用性和推广前景。六、顾客装备编配表装备类型配备单位数量用途备注北斗信息服务系统二级管理中心集中管理服务/基本型指挥机三级管理中心区域管理车载型顾客机地区抢修中心巡修抢修短报文手持型顾客机(北斗报文手持)现场负责人重保、抢修短报文手持型顾客机(北斗二代专用巡检器)巡线分队寻常巡线七、推广项目经费预算表 (单位:万元)序号项目名称型号计算单位申请单价申请数量申请经费备注