光纤芯交换机器人系统技术架构及应用场景分析.docx
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光纤芯交换机器人系统技术架构及应用场景分析
光纤芯交换机器人系统技术架构
及应用场景分析
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光纤芯交换机器人系统技术架构及应用场景分析
目
录
1
概述.........................................................................................................................2
1.1
1.2
背景..................................................................................................................2
光纤芯交换机器人系统的价值......................................................................2
2
体系架构.................................................................................................................2
2.1
2.2
光纤芯交换机器人设备结构..........................................................................2
光纤芯交换机器人系统组网..........................................................................3
3
系统功能.................................................................................................................5
3.1
3.2
系统功能简介..................................................................................................5
系统功能详细介绍..........................................................................................5
4
应用场景及经济效益分析.....................................................................................7
4.1
4.2
4.3
4.4
应用场景..........................................................................................................7
应用案例..........................................................................................................9
经济效益分析................................................................................................10
用户反馈........................................................................................................12
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光纤芯交换机器人系统技术架构及应用场景分析
1概述
1.1
背景
智 能 电 网 就 是 电 网 的 智 能 化 ，它 是 建 立 在 集 成 的 、高 速 双 向 通 信 网 络 的 基
础 上 ，通 过 先 进 的 传 感 和 测 量 技 术 、先 进 的 设 备 技 术 、先 进 的 控 制 方 法 以 及 先
进 的 决 策 支 持 系 统 技 术 的 应 用 ，实 现 电 网 的 可 靠 、安 全 、经 济 、高 效 、环 境 友
好 和 使 用 安 全 的 目 标 ，其 主 要 特 征 包 括 自 愈 、激 励 和 包 括 用 户 、抵 御 攻 击 、提
供 满 足 21 世 纪 用 户 需 求 的 电 能 质 量 、容 许 各 种 不 同 发 电 形 式 的 接 入 、启 动 电
力 市 场 以 及 资 产 的 优 化 高 效 运 行 。
由 此 可 见 ，建 设 智 能 电 网 需 要 一 个 稳 定 、畅
通、高效及可自愈的电力通信网络。
国 内 目 前 电 力 通 信 光 缆 由 于 地 理 位 置 的 分 散 、人 工 倒 换 的 繁 琐 等 诸 多 因 素
使得抢修时间不可避免的延长，主要表现为：
◆ 通信站点多、分布范围广；
◆ 光通道性能参数的获取费力、耗时；
◆ 光通道信息更新不及时。
1.2
光纤芯交换机器人系统的价值
随 着 电 网 智 能 化 发 展 ，必 然 需 要 一 个 畅 通 、高 速 率 和 高 稳 定 性 的 电 力 通 信
网 络 支 撑 。
针 对 当 前 的 光 缆 网 络 光 节 点 分 布 分 散 、维 护 成 本 高 、检 修 响 应 速 度
慢 的 现 状 ，光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统（ OASS 系 统 ）利 用 一 系 列 机 械 操 作 完 成 接
入的所有光缆任意 2 芯的跳接；光纤芯故障时，智能化搜索剩余纤芯并完成
对 接 ，从 而 提 高 光 节 点 的 链 路 切 换 效 率 和 光 通 道 测 试 自 动 化 水 平 ，降 低 光 缆 网
络 维 护 成 本 ，以 应 对 光 网 络 运 行 维 护 工 作 ，使 之 从 故 障 管 理 向 智 能 化 配 置 管 理
转变，是一种光缆维护检修的新技术。
2体系架构
2.1
光纤芯交换机器人设备结构
光纤芯交换机器人设备（OASS 设备）由电源模块、中央处理模块、通信接口模块、
光测试模块、纤芯交换模块和纤芯接口模块六大模块组成，各模块之间的关系如图 2-1
所示。
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图 2-1 光纤芯交换机器人组成框架
OASS 设备外形尺寸为方形，如图 2-2 所示，可以安装在标准的 19 英寸通信机柜
中，96 芯以上设备需安装在专用的加宽机柜中。
2.2
图 2-2 光纤芯交换机器人外观图
光纤芯交换机器人系统组网
光纤芯交换机器人系统的研发目标是为了将光纤网络的运维模式由人工现场测试、
跳纤，升级为主站端远程发布指令由 OASS 设备自动完成测试、跳纤的工作模式。
这就
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要求 OASS 设备不仅能完成光纤芯的远程跳接工作，更重要的是要有灵活、可靠的组网
模式。
光纤芯交换机器人系统的组网图如图 2-3 所示。
OASS 设备安装在 A、B、C、D 四
个通信站点内，A、B、C、D 四个站是电力光通信网络中的一部分。
A 站的 OASS 设备
通过纤芯接口模块接入了来自 B 站的 12 芯光缆和来自 D 站的 4 芯光缆。
B 站的 OASS
设备通过纤芯接口模块接入了来自 A 站的 12 芯光缆和来自 A 站的 12 芯光缆。
C 站的
OASS 设备通过纤芯接口模块接入了来自 B 站的 12 芯光缆和来自 D 站的 4 芯光缆。
D
站的 OASS 设备通过纤芯接口模块接入了来自 A 站的 4 芯光缆和来自 C 站的 4 芯光缆。
主站端服务器
IP：
10.104.102.1
数通网络或
SDH的以太网业务
交换容量:
24芯
B站10.104.2.2
OASS设备
12芯
OASS设备
12芯
OASS设备
A站
10.104.1.2
数通网络或
SDH的以太网业务
C站 10.104.3.2
电力光通信网络
4芯
OASS设备
4芯
D站 10.104.4.2 本地控制接口
OASS设备光接口
OASS设备以太网接口
图 2-3 光纤芯交换机器人系统组网图
A、B、C、D 四个站点内的 OASS 设备均通过网络接口与电力通信网内的数通设备
连接，并通过数通设备与主站端服务器组成光纤芯远程交换网络。
主站端服务器 IP 地
址为：
10.142.102.1，A、B、C、D 四个站点内的 OASS 设备 IP 分别为 10.142.1.2，
10.142.2.2，10.142.3.2，10.142.4.2。
光纤芯远程交换的用户就可以利用主站端服务器 IE 浏览器，对 A、B、C、D 四个
站点的 OASS 设备进行发号施令。
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3系统功能
3.1 系统功能简介
光纤芯交换机器人系统主要完成如下 3 个功能：
1、 建 立 资 料 库 维 护 接 入 OASS 设 备 的 光 缆 资 源 ；
2、 替 代 现 有 的 人 工 现 场 测 试 光 缆 性 能 参 数 为 OASS 设 备 自 动 测 试 ，实
时上报光缆性能参数；
3、 替 代 现 有 的 人 工 现 场 跳 纤 的 光 通 信 网 络 维 护 模 式 为 主 站 端 远 程 发
出 指 令 由 OASS 设 备 自 动 完 成 跳 线 的 工 作 模 式 。
系 统 是 基 于 Java 的 B/S 架 构 系 统 ， 任 何 一 台 接 入 数 通 设 备 网 络 的 PC 均
可 打 开 浏 览 器 ，输 入 服 务 器 地 址 进 入 光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 ，进 行 相 应 权 限 的
操作。
3.2 系统功能详细介绍
光 纤 交 换 机 器 人 系 统 分 为【 光 纤 拓 扑 图 】、【 光 纤 测 试 】、【 链 路 规 划 】、【 设
备 管 理 】、【 编 辑 电 子 地 图 】 和 【 系 统 管 理 】 六 大 模 块 。
3.2.1
光纤拓扑图
在 【 光 纤 拓 扑 图 】 页 面 中 ， 可 获 取 通 信 站 点 的 站 点 名 称 、 IP 地 址 、 统 一
编号以及对这个子站的描述信息；可获取光缆的芯数、长度和衰耗等属性。
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图 3-1 光纤芯交换机器人系统拓扑图
3.2.2
光纤测试
【 光 纤 测 试 】界 面 中 ，依 次 选 择 需 要 进 行 测 试 的 光 纤 链 路 所 经 过 的 通 信 站
点 ， 单 击 【 测 试 】 按 钮 ，【 测 试 链 路 】 的 对 话 框 会 被 弹 出 。
在测试链路对话框中，选择光纤芯并单击确定下发纤芯测试指令。
例如测试任务：
测试河姆变至梅梁变两芯光纤的衰耗
测试步骤：
1、 在 光 纤 测 试 模 块 的 光 纤 拓 扑 图 中 依 次 单 击 河 姆 -溪 凤 -梅 梁 三 个 变 电 所
（ 河 姆 -梅 梁 的 两 芯 光 纤 由 河 姆 -溪 凤 的 光 缆 接 入 溪 凤 变 OASS 设 备 经 该 设 备
内 部 跳 纤 至 接 入 该 设 备 的 溪 凤 -梅 梁 光 缆 ）。
2、 单 击 测 试 按 钮 ；
3、 在 弹 出 的 链 路 测 试 对 话 框 中 ， 依 次 选 择 所 测 试 链 路 河 姆 -溪 凤 的 纤 芯
号 ， 溪 凤 -梅 梁 的 纤 芯 号 ；
4、 单 击 【 确 定 】， 服 务 器 将 测 试 指 令 下 发 给 三 个 站 点 的 OASS 设 备 ；
5、 页 面 显 示 纤 芯 衰 耗 测 试 结 果 列 表 。
3.2.3
光纤规划
主 站 端 远 程 控 制 OASS 设 备 进 行 跳 纤 操 作 是 在【 光 纤 规 划 】模 块 完 成 的 。
在 【 光 纤 规 划 】 模 块 ， 查 阅 接 入 OASS 设 备 每 芯 光 缆 的 诸 如 芯 号 ， 链 接
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芯 号 ，业 务 等 级 ，功 能 说 明 ，状 态 ，衰 耗 ，对 端 子 站 ，对 端 芯 号 等 相 关 信 息 后 ，
根 据 工 作 计 划 设 定 链 路 的 建 立 、解 链 等 链 路 拓 扑 调 整 信 息 ，打 包 成 一 次 性 任 务
进入审核流程，审核通过的任务方可被执行。
完成一个远程链接动作约需 2
分 钟 ， 不 同 设 备 上 的 步 骤 将 同 时 执 行 以 最 大 程 度 提 高 效 率 。
在 OASS 设 备 链
接过程中，对应的 2 个纤芯的状态为正在连接，若状态显示为正常，则表示
OASS 设 备 已 反 馈 链 接 成 功 信 息 。
3.2.4
设备管理
在【 设 备 管 理 】模 块 中 ，可 对 查 看 和 设 置 光 纤 芯 远 程 交 换 网 络 中 各 个 OASS
设 备 的 IP 地 址 ， 并 且 可 以 设 置 对 光 缆 的 巡 检 参 数 。
3.2.5
编辑拓扑图
在 编 辑 拓 扑 图 模 块 中 ，运 维 人 员 可 以 利 用 图 形 工 具 ，添 加 或 删 除 光 缆 以 及
通信站点，真实反应光纤网络的实际部署的拓扑关系。
3.2.6
系统管理
在 系 统 管 理 模 块 中 ，运 维 人 员 可 对 光 纤 芯 远 程 交 换 管 理 系 统 进 行 使 用 系 统
人员及权限，日志查询，备份恢复等一般管理系统的常规操作。
4应用场景及经济效益分析
4.1 应用场景
光纤芯交换机器人系统一般适用于电网企业内设有通信光传输网络的
500kV、 220kV 及 110kV 的 变 电 站 。
因 该 系 统 在 电 力 通 信 网 络 光 路 由 倒 换 、
光缆性能参数实时上报、光缆故障导致的业务中断故障恢复方面的优异性能，
尤其适用于地域范围广、山路崎岖交通不便的电网企业。
光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 的 研 发 成 果 填 补 了 国 内 外 在 该 领 域 的 空 白 ，在 通 信
运营商、公安系统、交通运输等有独立光通信网络的系统或单位中均可适用。
4.1.1
现有人工倒换工作模式
现 有 的 人 工 倒 换 模 式 就 是 通 信 运 维 人 员 在 ODF 上 利 用 尾 纤 将 某 两 芯 跳 接
至另外两芯，或将光设备的收发从现有的链接调换至新的两芯。
现 在 以 宁 波 电 力 通 信 网 的 几 个 站 点 （图 4-1）为 例 ，以 说 明 我 们 在 现 有 的 工
作模式下是如何完成光路倒换的。
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象山局
象北变
宁海变
宁海局
图 4-1 光路倒换演示说明拓扑图
其 中 ， 象 北 变 至 宁 海 变 是 由 一 条 直 达 OPGW 光 缆 连 接 。
若 这 根 光 缆 发 生
故 障 ，致 使 主 干 南 环 开 环 ，就 需 要 通 信 抢 修 人 员 迅 速 的 将 象 北 变 至 宁 海 变 的 光
路 由 直 达 光 缆 倒 换 至 其 它 路 由 ，以 使 主 干 南 环 闭 环 。
根 据 对 应 于 拓 扑 图 的 光 缆
接 线 图（ 图 4-2），业 务 可 经 由 乌 沙 山 电 厂 通 信 室 -乌 沙 山 电 厂 35kv 厂 变 -西 周
变 -丹 城 变 完 成 象 北 变 至 宁 海 变 的 业 务 恢 复 。
象山局
象北变
丹城变
西周变
宁海变
乌沙山
通信室
乌沙山
厂变
宁海局
图 4-2 主干南环部分光缆接线图
象 北 变 至 宁 海 变 的 光 路 由 ， 由 直 达 光 缆 倒 换 至 如 图 4-2 红 线 所 示 路 由 ，
需要经历如下的 7 个步骤：
1、 抢 修 人 员 分 A， B 两 组 由 宁 波 出 发 ， 分 别 到 达 宁 海 变 和 乌 沙 山 电 厂 ；
2、 A 组 人 员 在 宁 海 变 和 乌 沙 山 电 厂 的 B 组 人 员 ，利 用 光 源 和 光 功 率 计 对
出 宁 海 变 至 乌 沙 山 电 厂 通 信 室 的 2 芯 光 缆 ，B 组 人 员 并 将 核 对 出 来 的
2 芯 光 缆 利 用 尾 纤 跳 接 至 乌 沙 山 电 厂 通 信 室 -乌 沙 山 电 厂 厂 变 的 光 缆
上；
3、 由 于 乌 沙 山 通 信 室 距 离 乌 沙 山 厂 变 很 近 B 组 人 员 继 续 前 行 至 乌 沙 山
厂 变 ，与 仍 在 宁 海 变 的 A 组 人 员 确 认 宁 海 变 至 乌 沙 山 厂 变 的 光 路 是 否
已连通；
4、 A 组 人 员 出 发 至 西 周 变 ，与 仍 在 乌 沙 山 厂 变 的 B 组 人 员 对 出 西 周 变 至
乌 沙 山 厂 变 的 2 芯 光 缆 ，由 B 组 人 员 将 这 2 芯 光 缆 与 已 连 通 的 乌 沙 山
厂变至宁海变的光路利用尾纤连通。
5、 B 组 人 员 出 发 至 丹 城 变 ，与 仍 在 西 周 变 的 A 组 人 员 对 出 西 周 变 至 丹 城
变的 2 芯光缆，由 A 组人员将这 2 芯光缆与已连通的西周变至宁海
变的光路利用尾纤连通。
6、 A 组 人 员 出 发 至 象 北 变 ，与 仍 在 丹 城 变 的 B 组 人 员 对 出 象 北 变 变 至 丹
城 变 的 2 芯 光 缆 ，由 B 组 人 员 将 这 2 芯 光 缆 与 已 连 通 的 丹 城 变 至 宁 海
变的光路利用尾纤连通。
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7、 A 组 人 员 返 回 至 宁 海 变 ，与 在 象 北 变 的 B 组 人 员 测 量 新 连 通 光 路 的 相
关 参 数 ，若 不 低 于 光 设 备 的 门 限 值 即 可 在 两 端 将 光 传 输 设 备 ，接 入 新
连通的光路由中，使主干南环闭环。
整 个 光 路 倒 换 过 程 约 需 6 个 人 ，2 辆 车 ，花 费 6 个 小 时 来 完 成 。
根 据 上 述
例子可以看出，现有的人工倒换工作模式优点和缺点都非常的突出。
优点：
连接可靠。
缺点：
费时耗力，完成一次光路倒换工作，需要 6 个人、两辆车。
根 据 本 项 目 组 所 编 制 的《 浙 江 省 电 力 公 司 科 技 项 目 应 用 前 景 调 查 问 卷 》统
计 ，浙 江 省 11 个 地 区 供 电 公 司 完 成 一 次 倒 换 光 路 的 工 作 平 均 需 要 3 个 小 时 左
右 。
这 样 的 倒 换 速 度 在 有 计 划 的 调 整 网 络 时 尚 可 接 受 ，若 发 生 在 因 故 障 导 致 开
环 或 解 环 需 要 倒 换 光 路 恢 复 通 信 环 网 时 ，这 样 的 速 度 就 严 重 的 影 响 了 通 信 网 络
安全。
4.1.2
光纤芯远程自动倒换模式
若 使 用 光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 来 完 成 4.1.1 中 所 述 的 倒 换 过 程 ，则 只 需 以
下 3 步操作即可完成。
1、 在 主 站 端 利 用 IE 浏 览 器 进 入 光 纤 芯 交 换 机 器 人 控 制 系 统 ， 测 试 象 北
变 -丹 城 变 -西 周 变 -乌 沙 山 长 边 -乌 沙 山 通 信 室 -宁 海 变 这 条 光 路 由 可
用纤芯的衰耗。
2、 依 次 远 程 操 作 这 些 站 点 的 OASS 设 备 完 成 各 站 点 的 纤 芯 链 工 作 。
3、 检 查 SDH 网 关 告 警 信 息 ， 确 认 业 务 恢 复 。
完 成 上 述 3 个 步 骤 ，仅 需 1 个 值 班 员 足 不 出 户 ，在 主 站 端 花 10 分 钟 即 可 。
相 对 于 5.1.1 所 述 的 人 工 倒 换 而 言 ， 节 省 了 5 个 小 时 50 分 钟 、 并 省 去 了
2 辆车 5 个人的人力和物力。
4.2 应用案例
宁波供电公司调度所，经过 4 个月的光纤芯交换机器人系统实地组网试
运行，使用效果评价如下：
1、试 运 行 的 4 个 月 时 间 内 ，对 安 装 在 7 个 通 信 站 点 的 每 个 光 纤 芯 交 换 机
器 人 累 计 操 作 880 次 ，7 台 设 备 合 计 操 作 6160 次 ，每 次 操 作 均 成 功 完 成 ，设
备未见任何故障。
2、 光 纤 芯 远 程 交 换 链 接 速 度 快 ， 一 条 光 路 无 论 中 经 过 几 个 节 点 ， 均 可 在
10 分 钟 内 完 成 链 接 ，所 用 时 间 是 现 有 人 工 倒 换 模 式 的 1/18，对 在 光 路 由 故 障
情 况 下 的 恢 复 产 生 了 难 以 估 量 的 作 用 ，出 色 的 践 行 了 国 家 电 网 公 司 智 能 电 网 建
设方针。
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3、光 缆 性 能 参 数 测 试 灵 活 ，可 以 在 任 何 时 候 对 接 入 光 纤 芯 交 换 机 器 人 的
光缆进行性能参数测试，且时间非常短仅需 3 分钟，即可完成对百公里外的
光 缆 性 能 测 试 。
同 时 设 备 还 具 备 轮 寻 测 试 ，实 时 上 报 功 能 ，使 通 信 调 度 能 够 在
任何时间掌握到最新的光缆性能数据。
4.3
经济效益分析
光 纤 芯 交 换 机 器 人 系 统 的 应 用 能 够 极 大 的 节 约 用 于 资 源 采 集 、光 缆 测 试 和
链接的人力物力成本。
4.3.1 光 纤 跳 接 和 光 缆 测 试
以 某 省 电 力 公 司 为 例 （ 下 属 11 个 地 市 供 电 公 司 ）， 每 个 地 市 供 电 公 司 平
均 每 年 ODF 上 的 跳 纤 次 数 为 300-400 次 。
需 要 4 名 专 业 人 员 外 加 2 名 驾 驶
员 、 两 辆 工 程 车 每 个 工 作 日 满 负 荷 工 作 方 可 完 成 。
按 人 均 工 资 6000/月 计 4
个 专 业 人 员 加 两 个 驾 驶 员 年 工 资 支 出 为 43.2 万 元 ， 车 辆 每 天 行 使 200 公 里 ，
油 耗 加 过 路 费 加 车 辆 维 修 折 旧 等 平 均 每 公 里 费 用 合 计 为 ３ .0 元 ， 年 行 驶 5 万
公 里 计 15 万 元 费 用 ，两 辆 车
升级会员 