1、基于北斗技術的光纜線路綜合管理系統研 制 方 案二一五年六月一、建設目的針對國防通信光纜線路運行維護管理中存在的管理手段功能單一，智能化、國產化程度低等問題，充分利用北斗衛星導航系統的軟硬件設備和定位、導航和通信等功能，構建集路由管理、巡護管理、實力管理和維修管理等功能于一體的新型光纜線路綜合管理系統，推進光纜線路運維管理的智能化、信息化和應用系統的國產化，從而為首長、機關科學決策通信光纜線路運維管理工作提供高效的管理手段，提高通信光纜線路運維管理的質量效益和基礎支撐能力。二、技術分析得益于移動互聯網技術及安卓技術的快速發展，近幾年各大運營商在通信光纜運行維護管理的信息化、智能化建設方面也得到

2、日新月異的發展。但軍隊系統的信息化建設因涉及安全、保密問題，使得發展受到限制：1、網絡及信息安全問題決定了部隊系統不能使用現有的移動互聯網，但離開了2G/3G/4G網絡去進行信息化、智能化的建設顯然是比較費力的事，因為幾乎所有與信息化、智能化密切相關的令人們體驗良好的新技術都是圍繞移動互聯網發展的。當然軍用CDMA是一個很好的機會，但這是一個涉及網絡、保密及多方面協調的一個的系統工程，顯然提了多年的軍用CDMA可能還面臨許多非技術及技術的問題需解決；2、那么北斗短報文可以承擔此重任嗎，我們知道短報文一次可傳送多達120個漢字的信息，僅可完成位置信息上報及簡單指令傳遞（且還存在丟包問題及通道容量

3、的問題），距離當今信息化、智能化系統所需的大數據量的高速的可靠的傳輸顯然有質的差別，北斗短報文從其技術本質上決定了其不能承擔大數據量（各類報表、照片及視頻）可靠傳輸，這就意味著依托北斗報文技術所能現實的信息化、智能化效果必定與我們現實生活中移動互聯網產品給我們帶來的體驗存在巨大差距；3、此外具備報文功能的北斗設備價格都不菲，與之能實現的功能而言其性價比不夠高，大范圍推廣運用于光纜維護所投入的資金相對較大。三、解決方案部隊光纜線路運維管理的智能化、信息化是一項迫切的、持續的工作，不能因存在上述問題而觀望等待，我們綜合考慮現有技術、光纜維護現狀、投入等因素，確定了本項目整體規劃、分階段實施、后期優

4、化的建設思路,最終構建起集路由管理、巡護管理、實力管理和維修管理等功能于一體的新型光纜線路綜合管理系統。1、 面向管理及決策層面的態勢呈現1）、結合光纜路由及電子地圖展現危險（特殊）地段的地理分布，并以不同的圖形進行呈現，可方便地在圖上查看圖片、視頻、文字類描述以及工程圖紙、報告、測試數據等資料，方便決策者獲得更多利于決策的信息。危險（特殊）地段類別主要有：（1）地理類：如過江過河、；（2）地質災害類：滑坡、泥石流、；（3）施工類；（4）隱患類； 可在圖上查詢并呈現計劃遷改（由大修計劃發起的遷改，其他遷改不在此列）地理分布及圖上查看遷改相關圖片、視頻、文字類描述以及工程圖紙、報告、測試數據。注

5、意：施工、隱患、計劃遷改均指處于生命周期中（即已發起或開始，但還未完成或結案），對已處理完的不作呈現。2）、動態呈現野外巡維人員實時位置分布，點擊人員可查看人員資料信息，職責范圍及當前任務信息。現場人員可利用北斗手持的專用軟件功能，記錄位置信息、現場文字描述（限100漢字），還可通過手持拍攝照片及視頻，并保存為一條記錄；其中位置信息及現場文字描述（限100漢字）可實時上報，所拍攝照片及視頻可在歸隊后導入系統。3）、線路改遷大修對活動期的計劃遷改（改遷進行時）的分布及信息進行呈現。圖上查看遷改相關圖片、視頻、文字類描述以及工程圖紙、報告、測試數據。4）、人員巡護的動態實時管理日常計劃執行情況，當

6、月巡檢計劃及巡檢率，結合影像地圖實時呈現巡護人員分布；對于日常計劃的巡檢情況，可按月查詢歷史巡檢報表（全巡概念）；重保巡護計劃涉及線路地段的地理呈現、結合影像地圖實時呈現巡護人員分布；2、 面向光纜線路維護的業務功能1）、線路數據采集線路基礎數據采集，通過北斗手持機（安裝有采集軟件）采集光纜的路由、標識物信息，并上傳到系統。可對基礎數據進行增刪改。實現線路數據的采集、上傳、更新、維護、呈現的一體化功能。2）、日常巡護 *每日出發前，聯網接收巡檢計劃； *并對北斗巡檢手持進行領用登記； （方便按人巡檢時長及里程統計、圖上查看時可查看當天手持所對應人員）； *巡護過程中工作體現： 實現巡并護：如對

7、巡護過程中的隱患進行處理，如標石扶正、除草、培土進行處理、并對處理前后狀態進行拍照，數據上傳后進行統計工作量，體現巡護的質量。 *對巡護工作中發現的隱患，還可利用北斗短報文的功能結合北斗代碼指揮系統規則進行實時指令信息傳遞，實現現場指揮實時調度；*巡檢情況查看：圖上實時監控、歷史軌跡回放；*計劃評估：可按單位及線路匯總統計當月巡檢情況報表、歷史情況月報；注意：計劃由各團制定執行。*維護人員的自助巡線和故障搶修的導航定位利用北斗衛星導航系統的導航功能，實現維護人員的自助巡線和故障搶修的導航定位。北斗終端加載光纜路由信息后（需考慮保密問題，只要巡回點），在衛星導航系統的導航、授時功能的支持下，可對

8、不熟悉線路路由情況的維護員提供輔助巡線導航服務。當光纜線路發生阻斷故障時，利用導航定位功能和已建的基準路由信息，自動選擇最佳路線，引導搶修分隊快速到達故障位置實施搶修作業，以縮短光纜線路故障歷時。 3）、重保巡護重保巡護計劃涉及線路地段的地理呈現、結合影像地圖實時呈現巡護人員分布；監控中心人員對重保巡護計劃可進行圖上實時調度：通過短報文發送指令（結合北斗代碼指揮系統規則），就近安排人員進行重報巡護，實現現場指揮實時調度。4）、線路故障由團負責線路故障的錄入及維護，軍區進行核查；并可查詢線路故障；結合電子地圖呈現線路故障的分布；統計報表：按單位及線路生成按線路故障類型月報；注意：計劃由各團錄入、

9、軍區核查。5）、線路遷改對改遷基礎資料進行錄入及維護（由團級負責）；查詢歷史遷改；對活動期的計劃遷改的分布及信息進行呈現，圖上查看遷改相關圖片、視頻、文字類描述以及工程圖紙、報告、測試數據等資料，并可對資料進行上傳、刪除等維護。6)、計領小修保養費標準按不同單位性質及地區類別設置計領標準；同時光纜線路實力是維護分隊計領小修保養費的重要依據，可信、精準的實力數據，是搞好小修費管理的前提和基礎。依據通信裝備維護管理規定，光纜線路實力通常按溝/桿/孔公里數計算，并明確到具體的維護分隊。7）、大中修計劃實現大中修計劃（如線路整治及改遷）資料的錄入、維護、查詢及統計。實現大中修計劃的定量分析、評估，實現

10、大中修計劃的統計及查詢：依托電子地圖呈現歷年大中修及關聯的光纜線路故障、特殊地段等分布，列表呈現光纜線路故障、特殊地段信息。8）、維護分隊人員基礎信息可對維護分隊人員基礎信息進行增刪改及查詢。9）、光纜線路資料信息對光纜線路的建設方式、建設時間、敷設方式、線路程式等光纜信息進行列表及圖上呈現、查詢；注意：以上信息由資源庫同步。10）、工具儀表登記工具儀表登記：由團負責錄入、軍區也可直接錄入（下發）；要素包括：入庫時間、領用時間、領用單位、領用人員、數量、工具儀表類型、型號、名稱、狀態、生產廠家、主要參數、備注信息；工具儀表統計及查詢。3、 其他功能：1）實現光纜物理路由信息的電子化管理利用北斗

11、衛星導航系統的二代定位功能采集光纜線路路由標示物信息，實現對光纜線路路由信息的電子化管理。光纜線路上通常設置有標石/線桿/人井等設施，用于標示光纜線路路由的位置。這些路由標示物均有統一的編號，具有唯一性。利用北斗系統定位功能采集這些標示物的數據信息，形成符合GIS格式的空間分布數字信息，可實現光纜物理路由信息的電子化管理，這是構建綜合管理系統的基礎性工作。2）實現巡線情況可追溯的信息化的管理利用北斗衛星導航系統的定位功能采集線路維護人員的位置信息，通過對線路維護人員巡線任務完成率考核，進行巡護質量的評判。方案一（不能實時，價格低，操作簡便，建議普通巡線戰士配備）配備北斗二代巡線專用手持終端的線

12、路維護人員，利用二代自主定位功能實現位置信息、時間、速度信息自動記錄，巡線時只需開機放入包或口袋中，開啟定時自動定位模式（自動定位間隔可自行設置，如10或20秒一次）即可實時自動記錄經緯度及時間，每天歸隊后聯網導入系統后，監控指揮中心可方便通過比對線路巡護人員當天軌跡與基準路由信息，實現對線路維護人員巡線任務完成率的評判，還可通過對歷史巡檢軌跡查看及回放，實現巡線情況可追溯管理，從而為巡檢制度的落實，提供管理手段。方案二（實時巡線管理，可拍照，價格高，建議搶修及部分現場管理人員配備）配備北斗報文巡線專用手持終端的線路搶修及現場人員，利用報文功能可實現位置信息、時間、速度信息的實時回傳，拍攝現場

13、照片（但照片不能通過短報文回傳，只能歸隊后通過數據線導入系統）。如用于巡線，即可實時回傳經緯度及時間，監控指揮中心可實時查看人員的位置分布。3）實現隱患圖上查詢及呈現管理當巡檢過程中發現隱患時，巡檢員只需選擇相應的的隱患類型（可預設隱患類型，由類型如開挖、堆放、標石損壞等），即可自動將當前經緯度、隱患一并保存在巡檢器中，可隨當天巡檢數據一并聯網導入系統。管理者可在地圖上查看隱患及分布情況。4）提高光纜線路實力管理的科學性和有效性綜合利用北斗衛星導航系統的定位功能和三角測量學原理，實現光纜線路實力的自動化、科學化管理。光纜線路實力通常按溝/桿/孔公里數計算，利用北斗系統定位功能對光纜線路路由標示

14、物精確定位，采用三角測量學原理計算兩點之間的線路距離，即為該段光纜線路的實力數據；通過此方法可實現光纜線路實力的自動計算、匯總，可解決現行光纜線路實力數據以人工采集、錄入為主，工作量大、錯誤率高、可信度低等問題，提高光纜線路實力管理的科學性和有效性。5）. 施工圖紙、文件、測量數據等資料集中管理通過本系統可將一些重要信息點、事故多發地附近的地理環境或參照物的照片、相關的施工圖紙、遷改資料、竣工資料、重要的測量數據等資料進行集中的關聯化的管理，并可在電子地圖上快速查閱或更新、可確保資料一致、有效防止因人員變更造成資料流失。管理者只需簡單的操作即可在第一時間內了解上述資料，為決策提供依據。6）.

15、維護車輛的實時監控管理安裝在車輛上的北斗車載終端能實時接收北斗衛星信號，并將車輛的經度、緯度、時間、速度等信息周期性地以北斗報文形式實時發送到安裝在機房服務器的北斗指揮機。北斗指揮機將接收到的車輛位置信息實時傳到服務器，由運行在服務器上的管理系統進行運算，動態呈現車輛位置信息。北斗指揮機北斗衛星系統首長可通過本系統，在線查看車輛基本信息及實時位置，監控車輛行駛狀態，還可查看歷史行駛軌跡。北斗短報文實時發送位置、速度信息程序、數據庫、地圖服務器各用戶 軍網北斗車載.四、主要戰術技術指標1系統硬件運行環境硬件名稱硬件最低要求數量用途北斗手持終端（無報文功能）北斗二代定位，配置漢字液晶顯示和鍵盤、嵌

16、入式專用巡線軟件、三防設計，以滿足野外作業要求。具有多徑效應抑制算法和噪聲抑制算法、智能天線調度程序、靜態偏移診斷算法等功能，可有效提高精度、防止漂移，滿足光纜巡檢對定位精度高及漂移小的特殊要求。存儲記錄達3萬條，循環覆蓋、免維護。1操作簡便，為野外巡線專業設計，內置嵌入式巡檢軟件。北斗手持終端（報文功能）具備北斗短報文通信功能工業三防IP66防護等級，高抗損傷觸控屏幕 一指操作4英寸高清彩色觸摸屏幕，超寬可視角度，高亮度屏幕，強光下清晰可讀。高性能鋰電 超長續航兩塊標準電池可持續工作12小時以上。主流 Android 4.0操作系統， 500萬高像素自動對焦攝像頭1需安裝巡檢及采集專用安卓A

17、PP北斗車載終端（報文功能）北斗二代定位、北斗報文功能；需配置北斗用戶卡1車載定位并通過北斗報文功能實時回傳定位數據北斗服務系統1北斗光纜維護管理北斗指揮機需配置北斗指揮卡1配置在服務器端，指揮型用戶機可實時自動監收下屬車載用戶機的位置信息工控機/服務器CPU至強處理器、32G內存、2TGB硬盤1數據庫服務器2系統軟件運行環境軟件名稱版本號用途地圖系統GIS地圖數據及GIS平臺數據庫系統Sql2008或oracle 11g3系統應用技術指標（1）操作界面使用圖形接口（GUI），響應速度500ms；（2）基礎數據兼容二維表格結構，數據刷新速度2s； （3）綜合統計分析，數據量級逐層分析1106；

18、（4）分類查詢匯總，分析態勢不同業務60種；（5）系統兼容性，支持UNIX、Windows等多種操作系統；（6）嚴格的安全管理機制，分級用戶、數據容災； （7）支持工作站、PC機等多種硬件系統；（8）支持地理圖形顯示。4數據兼容性指標系統數據庫結構科學合理，數據格式規范統一，滿足國軍標要求，支持特定格式的基礎數據批量導入、導出。光纜線路基礎數據、路由數據格式、字段設置與全軍光纖通信網綜合網管光纜線路基礎數據格式統一，符合全軍“211K”數據信息量要求。5系統可擴展性要求系統的設計和開發充分考慮網絡擴展需要、系統二次開發需要以及未來可能出現的新業務的需要（但未來可能出現的新業務需求具有一定不確定

19、性，故不能完全排除系統框架的改造的可能性）。系統采用開放的可擴充模塊結構，保證以后可以方便地升級和不斷增加新業務、增加容量以及在同一平臺上擴充其他業務功能。五、建設方案1通信光纜線路的基本描述（1）光纜線路的類別：通信光纜線路按敷設方式不同可分為直埋光纜、架空光纜、管道光纜和海（水）底光纜四種類型，按照通達方向和地位作用不同可分為一、二級干線和三、四級支線兩大類；按照建設方式不同可分為軍民合建和部隊自建兩種類型。通常干線光纜線路以直埋（或管道）方式敷設，以軍民合建為主；支線光纜線路以架空、管道或直埋等方式敷設，以自建為主。（2）光纜路由標示物的種類。光纜線路的路由標示物是光纜線路的重要組成部分

20、，主要用于標示光纜線路的物理路由，以方便維護管理和故障搶修。光纜線路的敷設方式不同，路由標示物的類別和設置要求不盡相同。直埋光纜線路通常每100米設一個標石，在接頭處、轉彎處、分支點、分界點等均設有標石，特殊地段標石密度大且設置警示牌；每個標石都有統一的編號，具有唯一性。架空光纜線路每50米設一根線桿，每個線桿有唯一的編號。管道光纜通常每100米設一個人井，在光纜轉彎處、分支點均設有人井，每個人井均有唯一編號。因此，光纜線路上的標石/線桿/人井等設施，比較精準地反映了其路由位置信息。（3）光纜線路的標示段和線路段。由于光纜線路基數大、通達方向多、維護單位多，為方便描述和區分維護責任，通常按起止

21、地點進行分段，當有維護分界和光纜分支點時，再細化為多個線路段（維護分界和責任區分與計領標準經費直接相關，分支點前后通常光纜芯數會有變化，需標注清楚）。本項目把光纜線路分成若干標示段和線路段。其中，標示段是指相鄰兩標示物之間的光纜線路段落，是構成線路段的最小計量單位。線路段以最小維護分隊進行劃分，通常由若干個標示段組成。（4）光纜線路的長度。光纜線路長度通常有溝/桿/孔公里數、皮長公里數和纖長公里數等三個數據。溝/桿/孔公里數是指直埋/架空/管道光纜線路路由地表的實際長度，可直接測量；皮長公里數是指光纜的實際長度，一般可在竣工資料上核查（每盤光纜上均有皮長公里數的標志，施工時由工程人員統計并記錄

22、在竣工資料上）；纖長公里數是指光纖的實際長度，可用OTDR進行測試。光纖在成纜時需要將多芯光纖扭絞在一起，以增加其機械強度；光纜在敷設時通常在接頭處需預留一定的長度，以方便后續搶修和維護管理。纖長、光纜皮長和溝/桿/孔長之間的關系為：纖長光纜皮長溝/桿/孔長。（5）光纜線路的實力。光纜線路實力是維護分隊計領小修保養費的重要依據，可信、精準的實力數據，是搞好小修費管理的前提和基礎。依據通信裝備維護管理規定，光纜線路實力通常按溝/桿/孔公里數計算，并明確到具體的維護分隊。（6）光纜線路的大中修。光纜線路大中修是為改進和提高光纜線路電氣性能而開展維修管理的活動，主要包括光纜路由危險地段的加固整治、改

23、過，衰耗不合格的光纜線路更換等。2系統組成結構該系統主要由北斗終端設備（北斗車載、北斗手持）、監控指揮中心系統設備和數據庫系統三部分組成，如圖1所示。圖1 系統組成結構示意圖（1）終端設備，由北斗手持型（北斗報文手持用戶機、北斗二代巡檢器）、車載型用戶機和服務/基本型指揮機構成。*北斗二代巡檢器主要配備給分隊巡檢人員，巡線時手持巡檢器可自動定時對巡線數據保存，當發現沿途隱患巡檢員只需選擇相應的的隱患類型（可預設32個隱患類型，由類型名稱為6個漢字，如開挖、堆放、標石損壞等），即可自動將當前經緯度、隱患一并保存在巡檢器中，并隨當天巡檢數據一并聯網導入系統。管理者可在地圖上查看巡檢軌跡、隱患及分布

24、。采用二代巡檢器的依據是價格低，操作簡便，能滿足光纜巡檢的基本需求。*北斗報文手持用戶機主要配備給重保任務主要現場責任人、搶修現場負責人，利用報文功能可實現位置信息、時間、速度信息的實時回傳，拍攝現場照片（但照片不能通過短報文回傳，只能歸隊后通過數據線導入系統）。如用于重保巡護，即可實時回傳經緯度及時間，監控指揮中心可實時查看人員的位置分布。*安裝在車輛上的北斗車載下屬終端能實時接收北斗衛星信號，并將車輛的經度、緯度、時間、速度等信息周期性地以北斗報文形式實時發送到安裝在機房服務器的北斗指揮機。北斗指揮機將接收到的車輛位置信息實時傳到服務器，由運行在服務器上的管理系統進行運算，動態呈現車輛位置

25、信息，服務/基本型指揮機，主要配置在區域管理中心，用于監控管理15000個北斗車載下屬終端用戶。（2）監控指揮中心，配置北斗信息服務系統、電子地圖系統和相應的業務應用系統，主要用于接收用戶機狀態信息或主動檢測，并在電子地圖中實時顯示安裝有北斗車載的車輛的位置。（3）數據庫系統，主要有電子地圖數據庫和非地圖信息數據庫構成，可為指揮員提供大量輔助指揮決策的數據信息。其中，地圖信息數據庫負責電子地圖的存儲與管理；非地圖信息數據庫負責光纜線路信息、維護單位信息、維修裝備信息、光纜路由及標示物信息、運維數據信息、小修費計領標準等信息以及操作員信息、操作日志信息數據庫的管理。3系統整體功能結構該系統主要有

26、光纜線路路由管理、實力管理、維修計劃管理和線路巡護管理等功能，如圖2所示。圖2 系統功能結構示意圖（1）光纜線路基礎數據信息管理實現光纜線路信息、維護單位信息、維修裝備信息、光纜路由標示物信息；實現運維數據信息和小修費計領標準等信息的采集、錄入、查詢、統計等，建立較為準確的基礎數據信息庫。（2）光纜線路巡護管理記錄巡線計劃和巡線落實情況，評估巡線任務完成情況；記錄日常維護中路由整治情況，評估巡檢工作成效。（3）光纜線路實力管理能夠自動計算光纜線路距離，按單位、線路、區域分類查詢統計和呈現光纜線路的實力數據；與計領標準相關聯，可查詢統計各單位維修經費數量；可根據用戶需求，將查詢統計后的結果進行打

27、印或轉存為其他格式的數據信息等。（4）維修計劃管理能夠記錄線路大中修詳細數據，核查任務完成情況；記錄光纜線路歷年故障，路由改遷，危險地段性質和分布；按線路故障和路由狀況，生成大中修方案計劃；可分類查詢、統計、呈現線路大中修情況等。4系統分層結構該系統由下至上分為數據采集、數據處理和數據應用三個層次，上下層之間為客戶服務關系（如圖3所示）。圖3 系統框架結構示意圖（1）數據采集層主要完成光纜線路實力、日常維護管理相關信息的建立、刪除和修訂完善。基礎數據主要包括光纜線路信息、維護單位信息、維修裝備信息和小修費計領標準，由人工負責錄入、校對。線路信息主要有光纜線路名稱、建設時間、敷設方式、建設方式、

28、光纜型號、纖芯數量、線路段光纖長度和損耗（用OTDR測試）等數據；維護單位信息主要有單位名稱、駐地、經緯度、郵政編碼、聯系電話等；維修裝備信息主要有裝備型號、生產廠家、出廠時間、啟用時間、使用管理單位等；小修費計領標準是經總部審核批準的數據信息。路由數據是指經北斗系統定位后的光纜線路路由標示物的相關信息，包括標示物類別、編號、性質（接頭、分支點、分界點、轉彎、特殊地段等）、所在線路段、三維坐標等。其中，標示物的編號、性質由線路維護人員輸入到北斗系統用戶終端，隨坐標信息一并發送，接收端從北斗短消息中直接提取標示物編號、性質和三維坐標；其他信息由人工錄入、校對。運維數據是指光纜線路日常運行相關信息

29、和巡護線信息等。運行相關信息包括光纜線路故障、路由改遷、大中修情況等；巡護線信息包括巡檢計劃、巡檢評估、路由維護等。（2）數據處理層主要完成數據的整編、計算和存儲。數據整編處理主要完成光纜線路路由的電子化，即對光纜線路路由標示物坐標進行排序、編號與分段；完成光纜線路故障、改造和歷年大中修計劃的電子化，即將上述信息與具體的線路段相結合，并能夠在GIS上呈現。數據計算主要完成光纜線路實力的計算和校驗，即根據光纜線路路由標示物坐標數據，逐一計算相鄰標示物間的溝/桿/孔公里數，生成線路段距離數據，維護人員可根據OTDR測得的光纖長度相比對（還可與線路段起點與終點之間的距離相比對），校驗數據的真偽性；完成線路故障、改造和歷年大中修數據信息的校驗，確保信息的完成性和一致性。數據分類存儲主要完成各類數據信息的存儲并提供相關服務。（3）數據應用層主要實現圖形、表格和文字信