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摘要：目前在電力通信網中，綜合網管主要通過北向接口采集和設備直連采集來獲取設備告警、資源及運行狀態數據，但傳統單一模式的數據采集，無論是北向接口還是設備直連，均在不同程度上存在著采集數據完整性、準確性、及時性以及穩定性上的不足。文章對北向接口與設備直連模式的電網通信設備數據采集技術進行了研究，創新了2種采集模式融合的采集技術。首先將協議棧進行統一封裝，智能調配，對采集模式進行自適應識別，智能化選用更合適的采集方式；其次，結合2種模式的數據采集，做到個性化功能互補；最后，對2種模式采集的數據進行智能化匹配以及雙維度數據驗證。實踐證明，該技術融合了北向接口與設備直連2種主流數據采集模式，功能互補，從而提高了數據采集的完整性、準確性、及時性以及穩定性。

關鍵詞：電力通信；北向接口；設備直連；數據采集

0引言

近年來隨著通信技術的發展，為了滿足電力系統安全、穩定、高效生產的需求，電力通信網發展十分迅速[1]。電力通信網是支撐電網安全穩定運行的重要支撐設施，在通信的穩定性、可靠性等方面有極高要求，因此，對電力通信網進行實時的狀態監測是電力通信網管理乃至電網生產運行的重要技術環節。目前在電力通信網實時監測方面，主要依靠通信設備的設備網管、專業網管以及綜合網管等通信設備監控軟件系統，網管為了滿足通信網的管理需求而存在[2]。綜合網管實時監測方面，利用直采、北向接口接入等多種技術途徑，實現對通信設備和通信網配置信息、運行信息的有效采集[3]，具備動態采集技術，能夠保證設備數據的完整性、準確性和唯一性[4]。本文結合北向接口與設備直連進行數據采集的技術經驗，對2種模式進行優缺點的對比分析，提出了融合北向接口與設備直連模式的電網通信設備數據采集技術。

1現狀分析

1.1電力通信的現狀分析

在國際能源格局不斷變化的背景下，我國能源發展面臨著復雜的挑戰。在我國能源戰略轉型的過程中，電力一直處于中心地位，電力平衡是能源平衡的重要支撐。電網的發展離不開電力通信的支持，經過幾十年的發展，國內電力通信網絡已經成為通信方式多樣、結構完善、功能齊備的現代化通信網絡[5]。在電力通信的發展過程中，通信完成了從同軸電纜到光纖傳輸的過渡，交換機制由縱橫模式到程控模式的轉變，通信技術從硬件到軟件的技術轉變，實現了質的飛躍[6]。電力通信網不同于公用通信網，電力通信網中存在著多種通信手段，還有種類繁多的設備，從骨干傳輸網的SDH、OTN等設備，到終端通信接入網的PON設備、無線專網設備、工業以太網設備以及電力通信網特有的載波通信設備[7]（電力線通信，是指利用已有的配電網作為傳輸媒介，實現數據傳輸和信息交換的一種技術），它們通過不同的接口和轉接方式連接在一起，構成了復雜的通信網絡結構。由于電力生產的不間斷性和運行狀態變化的突然性，使得電力通信必須具備高度的可靠性和靈活性，同時，電力通信所傳輸的信號量少但種類復雜，所以對實時性要求很高。

1.2電力通信設備數據采集技術現狀分析

由于電力通信網具有多樣的技術體制、類型繁多的廠家型號、惡劣的設備運行環境以及需求各異的業務應用等特點，從根本上加大了電力通信網的運維以及管理的難度[8]。目前在電力通信網中，綜合網管主要通過北向接口采集和設備直連采集來獲取設備告警、資源及運行狀態數據，但2種方式各有缺陷，主要體現在：北向接口采集的數據受設備網管限制，采集的數據完整性不足；設備直連方式采集的設備數量龐大，導致采集數據的連接會話數大，處理復雜，并且原始數據解析的難度更大。總體來看，傳統單一模式的數據采集，無論是北向接口還是設備直連，均在不同程度上存在著采集數據完整性、準確性、及時性以及穩定性上的不足。

2融合北向接口與設備直連模式的電網通信設備數據采集技術

融合北向接口與設備直連模式的標準化通信設備數據采集技術，可以實現對電力通信設備雙緯度立體式數據采集，彌補北向接口或者設備直連模式單緯度采集的缺陷，從而提高數據采集的完整性、準確性、及時性以及穩定性。首先采用協議棧一體化設計，將北向接口連接以及設備直連涉及到的協議棧連接處理方法進行統一封裝，智能調配；其次，對采集模式進行自適應識別，根據采集內容，智能化選用更合適的采集方式，通過結合北向接口和設備直連2種模式的數據采集，做到個性化功能互補，提高數據采集的完整性；最后，對通過北向接口和設備直連2種模式采集的數據進行智能化匹配以及雙緯度數據驗證。采集數據

2.1協議棧一體化設計

協議棧（protocolstack）對常用的協議棧進行封裝，統一接口調用，簡化協議程序編碼復雜度，讓協議轉換開發人員不用糾結協議棧的實現細節。采集控制層對協議棧的依賴需要獲取協議棧需要配置哪些通信參數，需要根據協議參數通過協議棧與下層網管或設備進行通信。在網絡管理領域，SNMP體系結構由于其設計簡單，易于實現而得到眾多廠商的支持和廣泛應用[9]。而TL1更適合對各廠商網管進行統一管理。協議棧一體化設計，以具體協議為單位（如SNMP、TL1、FTP等），針對北向接口和設備直連的不同點，在滿足連接、數據互通等基本功能的基礎上，全部采用異步通信的方式進行數據發送和接收，并且基于非阻塞通信的原理進行數據處理。

2.1.1協議棧封裝

1）定義2個通用接口，分別為協議棧管理接口與協議棧執行接口，規范每個協議棧實現的方法。

2）協議棧管理接口向上層管理模塊提供該協議棧需要的參數信息，并實例化協議棧執行接口。

3）協議棧執行接口負責提供遠端北向接口或者設備的連接方式，并提供數據交互方法。

2.1.2異步處理和非阻塞通信

在協議棧封裝過程中，所有的數據交互方式均采用異步接口，以應對在設備直連方式下，設備數量過多而造成線程阻塞，影響程序執行效率。在實際運用過程中，通過北向接口進行數據采集時，北向接口的數量較少，通常由一個線程控制一個連接，以同步方式獲取數據，多個連接之間不會互相影響。而在運用設備直連方式進行數據采集時，因設備數量大，通常會共用線程去處理任務。若采用同步方式，一旦遭遇連接不通或任務阻塞，將會影響其余連接，進而影響程序處理效率。而使用非阻塞通信方式，當一個方法需要處理I/O有關的事務時，不要求方法等待I/O操作完成即可返回[10]。為了避免線程阻塞，充分融合北向接口與設備直連2種數據采集模式，在進行協議棧一體化設計過程中，以非阻塞通信模式為核心思想，統一采用異步接口進行數據發送和接收。

2.2采集模式自適應識別

融合北向接口與設備直連模式進行數據采集，支持人工選擇采集模式、自適應選擇采集模式、智能化采集模式切換等功能。2.2.1人工選擇采集模式采集模塊設計提供2個配置頁面，一個是北向接口采集配置界面，即選定采集模式為通過北向接口采集，配置需要的參數，啟動采集任務；另一個是設備直連采集配置界面，即選定采集模式為通過設備直連采集，配置需要的參數，啟動采集任務。人工判定需求，選擇特定的采集模式。2.2.2自適應選擇采集模式本文強調北向接口采集模式與設備直連采集模式的融合，提供了采集模式自適應選擇，由于北向接口提供的數據已經過設備網管解析整理，且北向接口方式取得的數據簡單清晰容易解析，對于2種模式都支持采集的數據，優先選擇北向接口方式采集，對于僅支持設備直連方式采集的數據，則自動選擇設備直連方式采集。

2.2.3智能采集模式切換

針對北向接口和設備直連模式均支持采集的指標項，提供采集模式智能切換功能，即當使用北向接口模式采集某項數據時，北向接口突然中斷且重連失敗，系統會自動切換至設備直連模式進行數據采集。同樣，若使用設備直連采集模式采集某項數據時，出現設備連接中斷，系統會自動切換至北向接口模式采集，保證了數據采集的穩定性。

2.3個性化功能互補

在傳統的單模式數據采集時，北向接口采集的告警、資源、性能等數據，比如EPON網管的北向接口功能與光通信的骨干傳輸網管的北向接口功能類似，一般包括配置信息管理、網絡拓撲管理、告警故障管理、性能數據管理[11]。經過設備網管的解析處理，使得采集到的數據變得清晰易懂，上層網管解析數據更為方便簡潔。但是由于設備網管的功能限制，使得北向接口能采集的內容局限于設備網管能提供的數據，因此大部分設備數據無法通過北向接口采集，且數據的及時性也無法高于設備網管。而設備直連采集，由于設備數量巨大，導致采集數據的連接會話數量也很大，處理復雜，且原始數據解析的難度更大，但優勢在于擺脫了設備網管的限制，可以采集設備的全量數據。基于以上2種采集模式各自的特性，本文提出了以北向接口功能為基礎，進行告警、資源數據采集，通過設備直連模式采集設備配置、性能等數據，做到個性化功能互補。

2.4數據智能化匹配

針對同一個采集對象，采用北向接口和設備直連2種模式采集數據，必然需要對數據關聯。在傳統電力通信數據采集中，以設備網管分配的邏輯ID作為唯一標識定位資源，但是在設備直連模式下，無法獲取該邏輯ID，因此，應當以設備的IP地址作為標識進行數據匹配。無論是北向接口采集的數據還是設備直連采集的數據，資源對象的IP地址穩定不變，而以設備IP地址為標識，可以使不同模式下采集的同一對象的指標數據進行關聯匹配，以達到數據定位資源的目標。

2.5雙維度數據驗證

雙維度數據驗證方法是針對北向接口和設備直連模式均支持采集的指標項，提供雙通道采集，經過特定的模型轉換，將數據格式保持一致，然后通過IP地址匹配，對2種模式下采集到的同一個資源對象的數據進行匹配驗證排錯，提高了數據的全面性以及準確性。

3結語

目前，我國正在大力推進智能電網的建設，電力通信是智能電網建設的基礎，能夠確保智能電網快速、安全和正常運行，在國家電網公司的“十二五”規劃中就明確了電力通信業務需求的特點是“高可靠、全方位、多元化、寬帶化、網絡化”[12]。如今，電力通信網已經基本實現光纖通信的覆蓋，完善傳輸、數據調度和數據交換三大網絡將成為電力通信網的優化方向[13]。智能電網對通信網絡的需求是建設一個與電網同覆蓋的雙向、實時、互動的通信網絡，該網絡在現有電力通信網絡中不斷發展、完善，是現有電力通信網絡的繼承與發展[14]。在電網智能化的建設和發展過程中，對電力通信提出了“全方位、多元化、差異化”的保障需求。電網生產、運行、管理、經營等大規模全過程的監測、控制、分析、計算逐步向動態化、在線化、智能化、全過程化轉化，將在電網各個環節部署更多的信息采集與監測點，電網核心業務數量及業務流量不斷上升[15-17]本文對融合北向接口與設備直連模式的標準化通信設備數據采集技術進行了研究，通過2種采集模式的融合互補，極大地提高了現有電力通信設備采集數據的全面性和準確性。通過2種采集模式間的智能切換，提高了數據采集過程的穩定性，為上層綜合網管進行設備監視、數據分析提供了堅實的數據基礎，能夠顯著提升電力通信網運維管理效率，具有良好的應用前景，為電網安全穩定運行與電網企業現代化管理提供重要支撐。

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作者：丁雍1；查凡1；丁愛娟2；吳德勝1；吳選章1；楊剛1；王宏1 單位：1.南瑞集團公司，2.江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司