一种智能配线资源管理系统设计

摘要:随着电力通信网中各类设备资源不断增加，网络配线等附属设施的规模也逐渐庞大，导致配线架资源数据愈趋复杂。传统的配线管理模式通过纸质标签进行配线信息展示难以对配线架有效运维。本文设计了一种基于墨水屏显示技术的电力通信网配线资源管理系统来实现对配线资源的高效管理。

关键词:智能配线;资源管理系统;设计

近年来，随着电网建设规模的扩大，电力通信网中各类通信传输不断增加。大量的设备投入促进了电力通信网的快速发展，但同时也需要更大的网络配线规模来支持这些设备的运行。这导致了网络配线架的资源数据呈现爆炸式增长，给网络管理员对配线架的统一管理带来了诸多困难。传统的配线架管理方式通过纸质标签进行数据记录以及信息更新已经难以满足较低人力成本以及运营开支的需求。另外，这种纸质标签还会出现脱落、损毁以及信息模糊等现象，导致无法提供给资源管理系统准确的配线架资源数据。因此，应用新的标签技术来实现对网络配线架智能高效的管理迫在眉睫。

1.标签标识技术

主流的标签技术包括二维码、射频标识（RFID）以及电子标识（eID），目前已有大量工作基于这些标签技术进行光配线网络（ODN）的智能管理。一些设备商在配线架中的跳线两端都嵌入了RFID标签，使设备能够自动读取配线之间的连接信息。部分研究者基于eID技术提出了一套完善的ODN网络管理系统方案，使网络中无源设备能够完成自主信息交互。另外，二维码的引入也能够对配线架端口信息进行统一化规范化标识，并且实现内外线工作人员对配线架管理系统的联合操作。这几种主流标签技术都具有各自的特行业曲线可替代度影响力可实现度行业关联度真实度点，但在应用于智能配线架管理的场景时都存在一定的缺陷。二维码能够方便工作人员实时查看资源信息并节约打印成本。但是，二维码是一种纸质标签，仍然存在易损毁、易脱落的问题，对于配线架资源管理以及运维效率改善有限。RFID是非接触式的电子标签，通过集成电路芯片与天线之间的电磁感应来实现。在安全性方面，该标签内部信息能够通过密码保护，不易被篡改与伪造。另外，RFID标签的信息存储在芯片中，能够避免油污等化学物品的侵蚀。但是，RFID标签在利用天线线圈获取能量时需要提供连续供电，能耗较大。eID是接触式的电子标签，通过与集成电路芯片的物理连接才能读取标签中的信息。eID标签相对于RFID功耗较低并且读取速率更快，在安全性方面需要采用专用的读写工具进行信息篡改。但是，eID标签的嵌入结构较为复杂，并且难以在不中断业务的情况下对设备进行升级。电子墨水屏是一种低能耗、无闪烁的显示技术，诞生于20世纪末，通过电子墨水的双稳态效应来实现。当给一个正电压时，电子墨水会吸引黑色的负电荷，并将白色的正电荷呈现给读者。断电后，电子墨水将保持当前的电荷状态。因此，电子墨水屏在不进行刷新操作时能够一直保持当前的页面并且不消耗电能，节约了大量的运维成本。电子墨水屏技术在制作电子阅读器、手表、手机以及商品价签、公交站牌等领域有着广阔的应用前景。在商品零售行业中，能够利用单片机原理实现电子墨水屏在低功耗的条件下准确显示以及更新商品信息的功能。另外，电子墨水屏需要基于WiFi技术建立无线通信模块，来完成显示页面信息的实时更新。由于电子墨水屏具有易读性、省电、易嵌入等优势，本文将电子墨水屏技术应用于网络配线架电子标签的制作，并基于此设计了一个配线资源管理系统。

2.电子墨水屏技术方案

本文设计的配线资源智能管理系统核心在于能够通过手机App对配线架嵌入的电子墨水屏上的信息实时监控以及更新术。手机端配线资源管理系统与电子墨水屏之间的无线通信实现方案如图2所示。外线施工人员通过手机端配线资源管理系统，将更新后的配线架信息以字节为单位发送至ESP8826无线串口，在保证较低丢包率的同时还能够实现一定范围内的穿墙传输。串口将接收到的数据发送到MCU控制器中。MCU采用STM32F103系列，能够实现文本文档的读取、电源模块的控制以及电子墨水屏的刷新操作。MCU接收到的信息通过转接电路发送至电子墨水屏的接收终端。当接收终端信息更新后会刷新电子墨水屏的显示页面，将新接收到的信息显示在电子墨水屏上。电子墨水屏可以采用152mm*102mm的有源矩阵电泳显示器GDE043A2，分辨率为800*600。电子墨水屏供电电路基于开关稳压芯片LT1615设计，能够保证电子墨水屏在低能耗的状态下一直显示配线架的实时信息，便于施工人员进行配线信息识别。当工作人员进行操作并更新配线架信息时，该供电电路的瞬时升压也能保证电子墨水屏显示的页面信息及时刷新。

3.配线资源管理系统架构

本文设计的配线资源管理系统架构如图1所示。该架构主要包括内线资源管理员负责的服务器端配线资源管理系统、外线施工人员负责的手机端配线资源管理系统以及智能配线架这三个模块之间的交互关系。在智能配线架模块中，需要在各配线上嵌入电子墨水屏来进行信息标识。这是实现配线架资源智能高效管理的基础。基于电子墨水屏技术制作的电子标签能够避免传统纸质标签易损毁与易脱落的问题，且便于工作人员实时获取与记录各配线的相关信息。由于路由以及端口信息都能通过电子墨水屏识别，工作人员在进行跳接等操作时能够大大降低业务耗时。另外，电子墨水屏在不进行刷新操作时能够一直保持当前的页面并且不消耗电能。因此，电子墨水屏的引入不会带来高额的运维成本，并且为配线架智能高效管理提供了很大便利。在手机端配线资源管理系统模块中，包括多个功能子模块，如实时监控、报表更新、工单上报等。当外线施工人员收到内线管理员下发的工单时，首先识别相关配线并进行相应操作。之后，施工人员通过手机App登陆配线管理系统进行相应的操作管理。该系统能够实时刷新电子墨水屏显示的页面信息，并且将更新的信息连同操作工单一起上报给资源管理系统。另外，操作日志子模块还会对该工单数据进行记录，以便于诊断可能发生的网络故障的原因。在服务器端配线资源管理系统模块中，也包括数据存储、工单发放等多个功能子模块。内线资源管理员能够通过Web服务器访问数据库中智能配线架的资源信息。当电力通信网中发生故障或相关设备需要进行调整时，资源管理员通过对实时的配线架资源信息分析来决策相应的运维操作。之后，该系统向外线施工人员下发包含决策操作的工单。因此，整个架构完成了资源管理系统对智能配线架闭环式的管理运维。

4.总结

为了智能高效地管理电力通信网配线架，本文设计了一个配线资源管理系统架构方案。该方案需要在配线中嵌入电子墨水屏为智能配线管理建立基础。另外，外线施工人员需要通过相应的配线资源管理App，对配线架实时操作以及与内线资源管理人员进行信息交互。本文设计的方案能够实现低能耗、低成本的资源管理以及工单操作，对于网络配线架智能高效管理具有重要意义。

作者:陈东明 单位:广西电网北海供电局