通信故障智能研判系统的设计与实现

梁琼， 汤奕雄， 李弘运， 雷栋梁， 吴昊

(国网湖南省电力有限公司信息通信分公司， 湖南 长沙410004)

0 引言

目前， 电力通信调度员通过通信管理系统内的缺陷单记录来跟踪通信故障， 基于历史故障记录整理形成通信故障典型案例库等文档， 但日常各类典型问题的处理经验尚未形成统一、 有效的知识库。对于突发通信故障， 调度员在处理通信故障时虽然已具备一定的能力， 但由于缺乏自动化辅助决策工具， 在面对多起突发严峻故障或复杂故障时， 往往在故障告警情况确定、 运行资料确认核实、 历史告警情况参考、 故障综合判断等方面耽误较多时间，降低了故障处置效率， 在故障处理能力、 协调、 及时性方面仍需加强。 调度员需凭个人自身经验和现场情况来分析和定位故障， 在及时性和准确性上还需要提升[1-5]。

为快速有效地处理通信系统突发事件， 最大限度地减少其对生产、 经营、 管理造成的损失和对社会的不良影响， 可以建立适用于电力通信的故障研判体系作为支撑， 进而不断完善通信系统分析体系和决策机制， 提高电力通信调度员的组织指挥能力和应急处置能力， 提升通信系统的安全稳定运行水平。 同时， 如火如荼的电力物联网建设， 为开展通信故障智能研判系统的研究工作提供了数据采集分析的基础[6-9]。

本文设计一种通信故障智能研判分析决策系统， 分析通信管理系统、 专业传输网管系统等在线监测系统的数据， 帮助调度快速熟悉故障影响范围、 精准定位故障点、 同类故障历史处置情况， 提供临时最优应急迂回方式通道选择， 提高处置故障的时效性、 准确性， 减小故障影响范围， 从而避免误派、 多派人员， 减少人力物力浪费， 降低造成更大损失的风险[10-15]。

1 通信故障智能研判系统的工作原理

1.1 告警分析

在电力通信网中， 通信设备品牌众多， 导致管理工具多且分散。 当发生通信故障时， 需前往对应品牌管理工具上进行光路、 业务核查等操作， 通信故障处置时长因此增加。 而通信智能研判系统的告警分析模块通过分析电力通信网全网通信告警， 并结合电力通信光缆资源、 光路资源、 通信告警信息库等数据进行综合研判， 定位通信故障点并提示故障影响范围， 缩短故障处置时长和帮助信通调度员摸清故障风险点； 同时也会根据告警对象来调出历史告警和对应的历史缺陷单， 帮助电力通信调度员快速熟悉故障处置流程。

首先建立一个通信告警信息库， 存储电力通信网所有通信设备的告警名称、 告警原因、 故障类型(主要分为板件故障、 光缆故障和线缆故障) 等信息。 当故障发生时， 对当前所有告警在电力通信光路资源数据中进行匹配， 判断是否有对应的光路。

如果没有对应光路， 继续在通信告警信息库中进行匹配， 找出对应的故障类型。 如果是板件故障， 则显示故障站点、 故障设备厂家、 故障板件名称、 故障板件槽位、 故障原因和对应处置方案； 如果是线缆故障， 则显示故障站点、 故障设备厂家、故障线缆对应的通信设备端口信息、 故障原因和对应处置方案。

如果有对应光路， 则是光缆故障， 则继续在通信告警信息库中进行匹配， 找出对应的告警原因(光路中断或光路性能下降)， 并对比中断光路的光缆路由信息找出共同光缆段， 显示故障定位的光缆段、 故障的光路信息、 故障原因和对应处置方案， 其工作流程如图1 所示。

1.2 故障预判

本系统的故障预判模块与告警分析模块的工作原理基本一致， 只是故障预判针对的不是当前故障， 而是提前对某一通信故障进行模拟来分析该通信故障的影响范围等， 便于电力通信调度做出方式、 检修、 特巡保障等风险预控安排， 将隐患风险控制到最小， 避免设备等级事件的发生。

1.3 推荐应急路由

推荐应急路由又分为推荐应急通道路由和推荐应急光路路由。

推荐应急通道的工作原理是将故障对应的所有影响通道信息带入推荐通道参数中， 然后将满足避开要求的路由作为推荐的路由。 影响通道信息包含起止站点、 设备、 端口、 速率和避开光缆信息。 避开的要求为可用时隙不够的光路、 与影响通道同属同一业务下另一个通道同路由的光缆、 故障光缆。推荐应急通道的工作流程如图2 所示。

图1 告警分析模块工作流程

图2 推荐应急通道路由模块工作流程

应急通道路由推荐逻辑是根据起始设备查询光路， 找到满足起始设备要求的光路， 再将光路终止设备作为起始设备查询光路， 循环执行(如果一直有满足条件的数据， 最多查找35 个节点)。 找到某个节点的光路通道的终止设备相同时则为一条推荐通道， 记录每条推荐通道， 根据评分规则评分， 推荐时过滤掉不符合规则配置条件的数据。

推荐应急光路路由的工作原理是将故障对应的光路信息带入推荐光路参数中， 然后将满足避开要求的路由作为推荐的路由。 影响通道信息包含起止站点、 设备、 端口、 速率和避开光缆信息。 避开的要求为可用芯数不够的光缆、 与影响光路上所有受影响通道的同属同一业务下另外一个通道同路由的光缆、 故障光缆。 推荐应急通道的工作流程如图3所示。

图3 推荐应急光路路由模块工作流程

应急光路路由推荐逻辑是根据起始站点查询光缆， 找到满足起始站点要求的光缆， 再将光缆终止站点作为起始站点查询光缆， 循环执行(如果一直有满足条件的数据， 最多查找35 个节点)。 找到某个节点的光缆的终止站点与推荐终止站点相同时则为一条推荐光路， 记录每条推荐光路， 推荐时过滤掉不符合规则配置的数据以及不符合筛选条件的数据。

2 通信故障智能研判系统的应用

本系统利用监测的数据进行分析， 通过分析通信管理系统、 专业传输网管系统等在线监测系统的监测数据， 提高运维决策的针对性和处置故障过程的管控能力。 通信故障智能研判系统包括告警分析、 故障预判、 推荐应急通道等模块。 告警分析与故障预判的逻辑是一致的， 所以在故障预判中模拟了一次故障来验证通信智能故障研判系统应用的可靠性和准确性。

模拟两条有共同光缆段的光路出现故障， 告警信息为两条光路双端站点分别都收不到光信号。 当选择这四条告警进行分析后， 系统会出来故障光路的基本信息和故障光缆段的基本信息。 系统的分析结果与实际分析对比是准确可靠的。 此外， 基于大数据的通信故障智能研判系统还可以推荐应急路由， 对模拟光缆故障中中断的光路进行应急光路路由推荐， 推荐的应急路由会有多条， 并从最佳应急路由往下排列， 为电力通信调度提供多种选择， 调度可以根据实际情况从中选择应急路由进行迂回。

3 通信故障智能研判系统优缺点

3.1 系统优点

1) 部署简单: 可以开通电力通信调控中心指定的内网电脑访问和操作该系统的权限， 无需安装。

2) 定位精准: 系统可以准确定位故障点， 并推荐应急路由和提示故障影响范围。

3) 操作便利: 该系统功能明确， 操作简单，更利于刚接触电力通信调度的调度员快速定位故障点。

3.2 系统缺点

对基础数据的要求较高。 一切分析都基于基础数据， 若基础数据出现问题， 会严重影响分析结果的准确性。

数据源量较大。 为了准确定位故障， 通信故障智能研判系统是对当前通信告警进行分析， 对计算资源有一定要求。

4 结语

通信故障智能研判系统通过模拟一次故障， 验证了其在定位故障， 分析影响范围情况和推荐应急路由等方面准确性和可靠性。 该系统为电力通信故障处置提供了智能工具， 提高了故障处置率。 下一步， 计划在本系统的基础上继续深化， 开展基于人工智能的通信调度机器人的研究工作。