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關鍵詞:網絡工程;課程體系;通信類課程;實踐
文章編號:1672-5913(2013)01-0062-04
中圖分類號:G642
0 引言
網絡工程專業(yè)是在計算機科學與技術、通信工程和電子工程等專業(yè)的基礎上,通過多專業(yè)知識不斷交叉、融合而發(fā)展壯大的一門較新的學科和專業(yè)。與計算機專業(yè)相比,網絡工程專業(yè)基本上是從計算機專業(yè)的計算機網絡專業(yè)方向發(fā)展起來的,其教學組織管理大多也由計算機學院/系實施。網絡工程專業(yè)的知識體系主要是通過精簡一部分計算機專業(yè)課程,增加一部分網絡與通信類課程來構建,其專業(yè)課程可分為4個系列:電子類、計算機類、通信類和網絡類,如圖1所示。其中網絡類課程主要涉及IP層以上的有關協(xié)議和理論,更加關注IP網、企業(yè)網、專用網和互聯網及其設備和系統(tǒng)的開發(fā)、規(guī)劃、組網、安全與管理,它與計算機類課程一起構成網絡工程專業(yè)的骨干課程體系。通信類課程主要由通信工程專業(yè)的部分專業(yè)課程精簡而來,其主要知識單元涉及網絡體系結構中IP層以下的協(xié)議知識,偏重于電信或廣電等公用網絡系統(tǒng)平臺及設備的開發(fā)與建設。因此,學好通信類課程是學好網絡類課程的一個重要基礎,而且兩者相輔相成。只有融會貫通地理解并掌握兩者的主要專業(yè)知識,才能理解三網融合、全程全網的大概念,掌握完整的網絡與通信知識體系。另外,網絡工程專業(yè)與市場需求和應用結合密切,更加強調工程性、系統(tǒng)性和實踐性。
目前有關網絡工程專業(yè)實踐內容探討的研究和論文較多,但對通信類系列課程實驗環(huán)節(jié)的研究則較少。例如,文獻[3]介紹了國防科技大學計算機學院通過開展多類型、多層次實驗教學,加強網絡工程專業(yè)人才實踐能力培養(yǎng)的有關經驗和建議;文獻[4]給出了武漢大學計算機學院建設網絡工程實訓平臺的方案、實驗項目以及實踐改革思路和措施。但上述兩文獻涉及的實驗平臺、項目和方法主要針對的是“計算機網絡”等網絡類系列課程。文獻[5]介紹了北京郵電大學電信工程學院建設全程全網綜合型實驗室的構建方案與設想、實驗設置與開發(fā),以及部分實施情況和所收到的成效。實驗網絡平臺涉及電話網、移動網、智能網、接入網、光纖網、信令網、同步網、網管網、數據傳輸網等,主要針對通信專業(yè)的實驗室建設。因此,無論從實驗設備購置、實驗深度,還是從實驗學時等方面來看,都不太適合網絡工程專業(yè)的實驗建設。文獻[2]給出了網絡工程專業(yè)開設通信類系列課程及其主要知識單元的有關看法和建議,但并未對有關課程實踐內容的設置給出相關見解和說明。因此,本文將在文獻[2]的基礎上,作補充和探討。
1 通信類課程內容實驗設置
網絡工程專業(yè)的通信類課程主要源自通信工程專業(yè)相應的課程,實驗內容和手段豐富、成熟,主要問題是如何適當取舍。目前較常用的課內通信實驗工具有兩類:一是“教學實驗箱+常用儀表”,二是通信仿真軟件或系統(tǒng)。兩者均可開展包括信號變換、編/解碼、基帶和頻帶傳輸、多路復用、無線信道衰落以及電信、移動等各類通信網絡主要技術方面的實驗,實驗項目基本可涵蓋理論教學中的所有重要知識點,并可與課堂教學同步展開;實驗層次可囊括從基礎驗證實驗到綜合設計和創(chuàng)新實驗,以及從綜合課程設計到本科畢業(yè)設計課題;實驗方法和技術都是長期教學經驗的結晶和科研成果的濃縮。利用硬件實驗箱或系統(tǒng)不但可以加深學生對知識點的理解,還可熟悉實驗工具的使用,提高動手能力。利用通信仿真軟件,如MATLAB和SystemView等,界面直觀明了,實驗開展更加豐富靈活。例如,通過拖拽SystemView功能元件庫中的圖符塊(Token)并配置好參數,就可構成各式各樣的仿真系統(tǒng),對相應信號頻域和時域的波形進行動態(tài)觀察及分析,概念、原理和現象顯示清晰明了,分析窗口還可給出眼圖、星座圖及BER等曲線圖,非常有利于學生加深理解和掌握課堂理論知識。
實驗教學體系一般可分為基礎驗證、綜合設計和研究創(chuàng)新三個層次。課內實驗項目大多以驗證性實驗為主,綜合設計性實驗為輔,目的是為了加深對課程理論知識的理解,增強基本專業(yè)技能的訓練。根據文獻[2],由于專業(yè)定位、數理基礎、學時限制等原因,網絡工程專業(yè)通信類系列課程可設置在5門左右(見圖1)。主要教學內容以基本的通信理論和電信、衛(wèi)星、光纖、移動等通信網的關鍵技術原理為主,對一些復雜而抽象的信號變換、電磁傳播等數學知識僅作介紹。課程理論及實踐教學的基本要求是能支撐網絡類系列課程的學習和實踐。因此實驗項目的設置也應與之相適應。我們根據教學實踐經驗,提出如下幾點看法:
1)實驗內容除了開設一些重要且較抽象的通信原理或技術方面的實驗外,建議盡量設置一些與計算機類或網絡類課程關聯較大的實驗內容。這樣,不僅可提高學生的學習興趣,也有助于加強和鞏固計算機和網絡類課程知識。例如,除了專門設置調制解調、碼分擴頻等實驗外,可選擇數字信號編碼(如CRC、HDB3編碼)、計算機數據傳輸通信系統(tǒng)測試(見圖2)等實驗。在圖2中,兩臺計算機通過通信原理實驗箱連接,實驗內容涉及計算機通信軟件的設置與使用、RS232接口、數據通信控制規(guī)程、不同速率下的系統(tǒng)性能測量、信道誤碼和調制解調方式對通信性能的影響等知識點。
2)插圖2具體實驗項目安排要注意循序漸進、先易后難、先模塊后系統(tǒng)。例如,在圖2中,可先單獨做BPSK/DBPSK實驗和漢明編碼實驗,再做計算機數據傳輸系統(tǒng)測試實驗。對于BPSK/DBPSK實驗,如采用SystemView仿真軟件,可先做BASK/BFSK的驗證性實驗,即給出完整的原理框圖及所有圖符模塊和參數配置,實驗目的是驗證原理和熟悉仿真軟件的使用。做BPSK/DBPSK實驗時,則抽掉部分功能模塊或僅給模塊不給參數,讓學生自己根據原理,設計、配置和調試系統(tǒng),鍛煉學生的綜合設計能力。被抽掉的模塊和參數最好是對應于學生容易忽視但又重要的知識點。
3)不同的實驗項目可采用不同的實驗工具,有利于學生了解和掌握更多的實驗手段,也為今后畢業(yè)設計、創(chuàng)新研究甚至將來深造或科研打下一定基礎。例如,“信號分析與處理”使用MATLAB工具,“數據通信”等其他課程就采用通信實驗箱或SystemView仿真軟件。在上述調制解調實驗中采用SystemView,則在計算機數據傳輸系統(tǒng)實驗中使用原理實驗箱。如果條件允許,還可購置程控交換機、SDH設備、移動通信等實用設備,構建出真實的通信實訓環(huán)境,通過開設演示驗證、設備操作、配置、管理以及互通測試等各種類型的實驗,使學生能盡快地建立真實、完整的通信和網絡系統(tǒng)概念和掌握系統(tǒng)工作原理。
驗證性或綜合性實驗能夠使學生盡快熟悉并掌握實驗設備,為后續(xù)進階型及自主設計型實驗打下良好的基礎;使學生從實驗中逐步增強發(fā)現問題、分析問題、解決問題、積累實用經驗的能力。通過實驗不但能夠加深對基本理論知識的理解,還能提高工程實踐素質,激發(fā)創(chuàng)新意識。
2 綜合課程設計和創(chuàng)新實驗設置
通過提供高水平的實驗系統(tǒng)或仿真平臺,開設綜合課程設計、本科畢業(yè)設計、創(chuàng)新項目競賽等實驗項目,使學生能進一步鞏固基礎知識、接觸科研前沿、鍛煉科研能力、提高工程素質、培養(yǎng)創(chuàng)新精神。
網絡工程專業(yè)知識領域較廣,口徑較寬,需要開展和加強的實踐項目也較多。因此根據專業(yè)培養(yǎng)目標,目前大多數院校開設的綜合課程設計主要對應的是網絡類系列課程,如網絡工程課程設計、網絡協(xié)議或應用軟件開發(fā)課程設計、網絡管理課程設計、網絡攻防課程設計等。因此,如何在有限的實踐學時內,開展通信類系列課程的綜合課程設計及創(chuàng)新研究也是值得探討的問題。我們認為可采取以下思路:
1)開展一些相對簡單且與計算機或網絡類知識緊密結合的綜合課程設計,便于學生上手,提高積極性。例如,將計算機編程、仿真及硬件相結合,利用集成的仿真工具,通過電路原理圖及硬件描述語言設計出通信電路,編譯仿真后下載到實驗板芯片上,并完成從設計、仿真到制作、驗證的整個實驗過程。
2)在網絡工程等綜合課程設計中增加一些與通信類知識單元有關的綜合設計內容。通過購置一些程控交換設備、SDH光纖網設備、寬帶接入網等設備,并集成入網絡實訓系統(tǒng)中,開設從底層通信到上層網絡協(xié)議及應用,從語音到數據,從管理到傳輸,從接入網到核心網等綜合課程設計內容。
3)結合畢業(yè)設計環(huán)節(jié)和創(chuàng)新研究競賽,根據指導老師所從事的科研項目,如無線傳感網、RF網、認知無線電等,開展一些有關通信新技術方面的研究和創(chuàng)新項目,并將這些科研項目設備融入到實驗室網絡與通信綜合實驗平臺中,由此不斷積累經驗,完善系統(tǒng),開設更多的綜合或創(chuàng)新實驗項目,豐富整個實驗體系。
另外,也要加強實驗教學管理,制定靈活的實驗室開放和成績評定等制度,提高學生課內學時實驗效率,并鼓勵學生利用課余時間加強和豐富實驗內容。
3 結語
隨著三網融合、物聯網、云計算等發(fā)展,網絡工程專業(yè)知識體系及內涵也在不斷發(fā)展和成熟。計算機類和網絡類課程構成了網絡工程專業(yè)的主要知識體系,通信類課程是學好網絡類課程的重要基礎。而通信類課程的實踐教學是掌握通信與網絡類課程知識,實現素質教育和創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標的重要環(huán)節(jié)。本文在文獻[2]的基礎上,就網絡工程專業(yè)如何開展通信類系列課程實驗設置提出了相關建議,有待進一步實踐驗證和完善。
參考文獻:
[1]毛羽剛,徐明,網絡工程專業(yè)調查及思考[J],計算機工程與科學,2010(增刊1):60-61。
[2]毛羽剛,曹介南,徐明,網絡工程專業(yè)通信類課程設置[J],計算機教育,2010(23):119-121。
[3]蔡開裕,朱培棟,曹介南,等,提高網絡工程專業(yè)人才素質之我見[J],計算機教育,2010(23):55-58。
本文主要討論的是基于SDH技術的公路網通信系統(tǒng)的網絡保護,因為此系統(tǒng)主要是針對高速公路系統(tǒng),并且在此路段,多為山區(qū),傳輸業(yè)務量比較大,數據比較多,因而對于傳輸網的消耗比較大,很大可能降低網絡傳輸信息的安全性以及網絡壽命都會受到不同程度的影響。為了提高網絡傳輸的可靠性和SDH網絡的生存能力,SDH網絡通常采用一定的保護機制,包括設備保護、路徑保護和網絡恢復。
1 網絡保護的重要性
設備保護針對的是網絡節(jié)點的保護,可以通過提供額外的硬件設備來實現。當工作單板出現故障時,備用的單板可以迅速的取代工作單板繼續(xù)工作,本文設計中就采用備用單板方式進行數據傳輸保障保護。對于網絡的關鍵節(jié)點,設備保護顯得尤為重要。
路徑保護主要是對傳輸線路以及網元節(jié)點的線路終端接口的保護,而不保護網元節(jié)點本身的故障。當系統(tǒng)的性能劣化到一定的程度時或者線路傳輸中斷時,路徑保護利用節(jié)點之間預先分配好的容量提供一條額外的路徑傳輸信號。由于事先設置好了保護路徑,其倒換速度非常之快,在50ms以內完成。一定的主用容量需要一定的備用容量來保護,因此備用容量無法在網路上實現共享。當網絡容量有限、結構復雜時,就需要網絡恢復措施了。
當鏈路或節(jié)點失效時,網絡恢復利用節(jié)點之間任意可用的容量,重新配置一條路徑恢復業(yè)務,其中包括節(jié)點的快速交換、路由的重新分配等,一般由網絡中的交叉連接設備完成。如圖1所示,站A和站B開通了10個2M業(yè)務,通過線路1直接通信。當線路1發(fā)生故障時,站點A的DXC立即根據站點C和站點D當前可用的冗余容量,將這10個2M業(yè)務重新進行分配:將3個2M業(yè)務通過ACB路由傳送,將剩下7個2M業(yè)務通過ADB路由傳送,從而完成網絡恢復。網絡恢復提高了網絡容量的利用率,節(jié)約了網絡資源,但由于復雜的倒換控制,業(yè)務的恢復較保護所需的時間更長,保護動作的完成一般需要數秒到數10秒。
圖1 網絡的恢復
2 線路自動切換保護
SDH線形網采用與傳統(tǒng)PDH網絡近似的線路保護倒換方式,可分為1+1保護和1:n保護。
2.1 1+1保護
1+1的網絡保護結構,即每一個工作系統(tǒng)都配有一個專用的保護系統(tǒng),兩個保護系統(tǒng)互為主備用。如圖2所示,在發(fā)送端,SDH信號被同時送入工作系統(tǒng)和保護系統(tǒng),接收端在正常情況下選收工作系統(tǒng)的信號。同時接收端復用段保護功能(MSP)不斷監(jiān)測收信狀態(tài),當工作系統(tǒng)性能發(fā)生劣化時,接收端立即切換到保護系統(tǒng)選收信號,使業(yè)務得到恢復。
這種保護方式采用“并發(fā)優(yōu)收”保護策略,不需要自動保護倒換協(xié)議(APS)。工作通路的發(fā)端永久地橋接于工作段和保護段,保護倒換全由收端根據信號的好壞自動進行。因此 1+1保護簡單、快捷而可靠。但因為是專用的保護,1+1不提供無保戶的附加業(yè)務通路,信道利用率較低。
2.2 1:n保護
1:n的保護方式中,n個工作系統(tǒng)共享一個保護系統(tǒng)。如圖3所示一個1:n的特例1:1的形式。在正常情況下,工作系統(tǒng)傳送主用業(yè)務,保護系統(tǒng)傳送服務級別較低的附加業(yè)務。當復用段保護功能(MSP)監(jiān)測的主用信號劣化或者失效時,額外業(yè)務將被丟失,發(fā)端將主用業(yè)務倒換到保護系統(tǒng)上,而收端也將切換到保護系統(tǒng)選收主用業(yè)務,主用業(yè)務因而得到恢復。
圖3 1:1保護
這種方式需要自動保護倒換協(xié)議(APS),其中K1字節(jié)b5~b8的“0001”~“1110”[1~14]指示要求倒換的工作系統(tǒng)的編號,因此n的值最大為14。相對于1+1保護方式,1:n倒換速率慢一些,但是信道利用率高。
2.3 工作原理
1+1和1:n的保護方式是線路自動切換保護,其基木工作原理是,當傳輸網絡中主工作系統(tǒng)發(fā)生中斷或性能劣化到一定程度后,由系統(tǒng)倒換將信號自動轉換至備用系統(tǒng)傳輸。它的切換保護時間非常之短,可以在50ms內自動調整完成,對所信道中傳輸業(yè)務幾乎不產生影響。線性網絡保護機制簡單而快速,但其僅僅保護線路,因而多應用于點到點保護;此外,一般主用光纖和備用光纖是同溝同纜鋪設的,一旦光纖被切斷,這種保護方式就無能為力了。除了SDH線形網絡保護外,還有SDH環(huán)形網絡保護,SDH環(huán)網最大的優(yōu)點之一就是具有網絡的自愈性,因為本文設計的保護方式是1+1保護,所以對1+1保護和1:n保護做一簡單的介紹,兩種保護的介紹主要是讓大家了解和比較各種不同的保護方式的優(yōu)缺點。
3 網絡保護方式的選擇
在高速公路通信傳輸系統(tǒng)中,對于傳輸系統(tǒng)的可靠性要求并不會像對電信公司一樣。他們是既要考慮傳輸系統(tǒng)的可靠性也要考慮將要付出的設備成本。此外,在高速公路通信系統(tǒng)中,光纜的鋪設一般是高速公路的中間位置,因為這個位置對高速公路來說一般是種植花草的,既能擋住車的燈光,也能夠起到美化作用。對光纜也起到一定的保護作用,網絡的保護是保證數據業(yè)務能夠正常傳送的關鍵所在,本文綜合以上多種因素,所以在高速公路光傳輸網絡的網絡保護方式采用1+1的保護方式。
采用1+1保護系統(tǒng),兩塊主控單板互為主備份,當主用單板出現故障時,備用單板自動接管主用單板的業(yè)務。保護子網是指具有完整自保護功能的網絡結構,它是構成傳輸網絡的網絡單元。在T2000網管中保護子網,它不僅包括具有完整自保護功能的網絡結構,如復用段環(huán)、通道保護環(huán)等,還包括無自保護功能的網絡結構,如無保護環(huán)、無保護鏈等,符合本文的設計要求。只有創(chuàng)建了網元,對網元做了基本配置,并且網元之間的纖纜連接已正確建立,才有足夠的資源來創(chuàng)建保護子網。這些也就是創(chuàng)建保護子網的前提。
如果要用邏輯系統(tǒng)的觀點來看的話,那么創(chuàng)建保護子網的實質就是通過創(chuàng)建保護子網給各網元配置了相應的邏輯系統(tǒng),并將各單板光口(或VC4)映射到邏輯系統(tǒng)中去,同時將這些孤立的邏輯系統(tǒng)聯系起來,構成一個完整的網絡結構。從這里也可以看出,保護子網與邏輯系統(tǒng)不同,邏輯系統(tǒng)是一個孤立的網元級的概念,而保護子網則是全網性的,網絡級的概念。那些配置了可以構成保護子網的邏輯系統(tǒng)的網元,如果在網管側沒有正確的纖纜連接,是無法構成保護子網的,導致這些邏輯系統(tǒng)只能是孤立節(jié)點。根據業(yè)務需求,本文設計的網絡需要在網元NE1、NE2、NE3組成一個二纖雙向保護環(huán),根據T2000的圖形化界面進行設置即可。
創(chuàng)建SNCP業(yè)務的保護,主要是針對跨環(huán)業(yè)務的保護。SNCP是雙發(fā)選收的業(yè)務,所以需要在每一條路徑上建立VC4服務層路徑。創(chuàng)建VC-12的SNCP業(yè)務對,選擇子網連接保護優(yōu)先,再選擇相應的源和宿。選擇雙發(fā)點和選收點。選收點為跨環(huán)節(jié)點(不是業(yè)務宿),在SNCP業(yè)務控制中可以查看SNCP業(yè)務狀態(tài)。
由上述可知,NE4鏈到環(huán)上的業(yè)務可以通過建立SNCP保護,即將環(huán)與鏈的節(jié)點NE1創(chuàng)建為SNCP節(jié)點,在NE1網元中配置SNCP節(jié)點/創(chuàng)建二纖雙向復用段保護環(huán)。
參考文獻:
[1]江代有,SDH技術及其在高速公路聯網中的應用[J].現代電子技術,2003.
[2]李中云,SDH網絡的基本拓撲與組網應用[M].淮海工學院學報,2001,1.
關鍵詞:供電企業(yè);信息網絡;運維管理系統(tǒng);建設及應用
供電企業(yè)生產經營業(yè)務正在持續(xù)上漲,保證電力系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定對供電企業(yè)發(fā)展與電能安全使用而言都非常重要,因此,加強電力系統(tǒng)運維技術研究很有意義。隨著信息化的步入,采用信息網絡運維管理系統(tǒng),能夠在很大程度上提升設備系統(tǒng)運行監(jiān)控水平、運行信息采集水平、設備故障維修水平。而要想順利建設與應用信息網絡運維管理系統(tǒng),還需要供電企業(yè)對信息網絡運維管理系統(tǒng)的功能、方案設計、部署、流程以及崗位配備要求等方面了解。
1信息網絡運維管理系統(tǒng)在供電系統(tǒng)中有很重要的作用意義
1.1運維管理在應用過程中存在的問題
①供電企業(yè)的運維管理人員通常是由項目建設人員同時負責的,很容易產生重項目、輕運維的問題,管理人員過度強調技術,對于運維管理的重視度不足。②供電企業(yè)對于網絡運維管理工作缺乏規(guī)劃化的方法和制度,對于運維管理工作的執(zhí)行力度不足,在解決管理中的各項問題時,容易受各種人為因素的影響,表現出了較大的隨意性,針對問題處理的具體過程和最終結果缺乏全面的記錄,相關設備及系統(tǒng)運維臺賬有待完善。③運維管理人員在工作積極性和主動性上還有待提高,通常都是出現問題之后才被動地去解決問題,工作效率較低。
1.2信息網絡運維管理系統(tǒng)建設與應用的作用與意義
應用信息網絡運維管理系統(tǒng),可以對供電企業(yè)的拓撲結構進行有效管理,促進拓撲結構圖在準確性上的提高,為故障定位工作的有效開展創(chuàng)造條件,通過網絡運維管理系統(tǒng)的拓撲圖系統(tǒng)能夠及時反映出電力系統(tǒng)中網絡布線信息,更方便于監(jiān)控工作者對電力系統(tǒng)網絡運維動態(tài)情況實時了解。在網絡運維管理系統(tǒng)的功能發(fā)揮作用下,借助SNMP系統(tǒng)實現設備綜合管理,包括交換器、路由器、防火墻等多個系統(tǒng)管理內容,并在拓撲圖的顯示下對設備現場運行情況加以掌握。信息網絡運維管理系統(tǒng)在供電企業(yè)中還有更多的作用,如:對電力運行信息數據有效統(tǒng)計,實現數據報表信息化模式;在報警功能上作用突出,能夠對異常運行信息及時發(fā)現,為運維技術人員提供一手故障信息,保證維修及時;信息網絡運維管理系統(tǒng)在記錄網絡流量信息方面非常厲害,可對網絡設備日常運行信息進行及時審計、分析,對信息之間的關聯性充分分析,可及時查出于不正確的信息位置;信息網絡運維管理系統(tǒng)對電力信息采集方面占有絕對的優(yōu)勢,不僅信息采集精準、真實、有效,同時還能夠對海量的信息及時整理、上報與保存,通過相關的加密系統(tǒng)實現信息安全保護,促進電力信息能夠被有效的利用,使得各項設備工作能夠正常運行。因此,供電企業(yè)必須要不斷加強信息網絡運維管理系統(tǒng)的建設工作,對其進行充分利用,促進運維管理流程的規(guī)范化和科學化發(fā)展,提高運維故障定位的準確性和及時性,有效將各種運維問題解決,促進運維服務質量的大幅提升。
2信息網絡系統(tǒng)的方案設計及部署分析
2.1信息網絡系統(tǒng)方案設計
對供電企業(yè)信息網絡運維管理系統(tǒng)的系統(tǒng)方案進行科學設計。通用網管系統(tǒng)對網絡設備、服務器、系統(tǒng)數據庫以及中間件等網絡元件的具體運行狀態(tài)信息進行有效采集,對采集到的信息數據進行統(tǒng)一匯總和科學整理,整理完畢后將其存儲到網絡管理數據庫內部,有效提供信息數據,促進系統(tǒng)運行分析模塊的正常工作。網管數據信息展示系統(tǒng)通過數據庫將相關數據讀取出來并開展展示工作,同時,將網絡管理信息系統(tǒng)中發(fā)生的事件進行統(tǒng)一整理,儲存到事件管理數據庫中。
2.2信息網絡系統(tǒng)部署
對供電企業(yè)網絡運維管理系統(tǒng)進行科學部署。將網絡管理服務器安裝到一臺服務器上,網絡管理系統(tǒng)開展實時數據采集服務,網絡設備及服務器負責歷史數據方面的采集服務工作;將ITIMMonitor-ingServer服務安裝到另一臺服務器上,主要負責對全部服務器的運行狀況進行全面監(jiān)督控制。在各個網管的主機上面安裝網管客戶端,實現實時監(jiān)督控制。每個服務器都配備有ITIMMonitoringA-gent,專門進行服務器運行數據信息的采集工作。
3信息網絡運維管理系統(tǒng)運行的基本流程
供電企業(yè)信息網絡運維管理系統(tǒng)的運行具有一定的流程規(guī)范原則,其實這一規(guī)范原則在供電企業(yè)中非常普遍,也非常重要,可以說是每一道運行工序都要遵循的原則,包括設備運行監(jiān)控環(huán)節(jié)、設備故障處理環(huán)節(jié)、網絡流量信息統(tǒng)計環(huán)節(jié)等,而每一個環(huán)節(jié)中,都要有相關的管理人員進行規(guī)范控制與流程監(jiān)督,做到制度控制人員行為,流程控制事態(tài)發(fā)展,進而實現供電系統(tǒng)規(guī)范性、系統(tǒng)性運行發(fā)展。構建規(guī)范性的運維工作故障處理流程對提高運維工作效率與質量有非常重要的意義。首先,建立設備檢測與監(jiān)控系統(tǒng),對設備運行前與運行期間都要進行定時全面檢測與不定時設備運行檢測,以保證對設備中存在的問題及時發(fā)現,并通過相關檢測人員的工作經驗與相關檢測知識的掌握,對設備的異常情況進行分析,并找到問題所在,同時還要預防以往經常發(fā)生的故障問題,做到早預防,無故障。不僅如此,還要結合現代電力運維技術發(fā)展,制定科學的故障處理措施,保證問題發(fā)生時能夠做到及時處理。其次,值班人員要實施24小時輪班站崗制,提高監(jiān)管工作效率,充分利用網絡管理系統(tǒng),實現全程監(jiān)控,保證故障發(fā)生上報及時、處理及時。當運維工作人員在接收故障信息后,要第一時間對異常信息進行分析,并采取針對性的解決措施進行搶修,若是故障難度較高,解決過程中還需要進一步研究,則要立即上報給運維中心,提高設備修復速度,及早實現設備正常運行。最后,運維工作人員要對故障位置準確定位,要對故障發(fā)展進行有效控制,避免故障延伸,造成更嚴重的后果,在控制故障不再繼續(xù)發(fā)展的情況下,對故障進行解決處理。運維人員好要對故障的可修復性進行快速判斷,對不能修復的故障要及時提出返廠要求,為故障爭取更有效的技術支持。
4運維管理崗位配備
供電企業(yè)要想做好信息網絡運維管理系統(tǒng)建設工作,實現該系統(tǒng)的有效利用,就必須要重視運維管理崗位配備問題,建設層級管理部門,每一個管理結構都要有相應的管理范圍與責任,包括人員管理、機房管理、環(huán)境管理、檢修管理、信息管理等等,每一個部門都要設置專業(yè)的管理人才,并做好相應的專業(yè)知識培訓工作,保證崗位配備合理,技術水平到位。
參考文獻
[1]龐占星.電力信息通信中運維管理系統(tǒng)的應用分析[J].城市建設理論研究:電子版,2015,5(28).
[關鍵詞] 煤礦; 自動化系統(tǒng); 通信網絡; 現場總線
進入了21世紀,以工業(yè)以太網為代表的信息網絡技術進入了快速的發(fā)展階段,使得集計算機綜合自動化系統(tǒng)的通信網絡來傳輸煤礦各系統(tǒng)之間信息得到了實現,并且各系統(tǒng)之間的信息傳輸也逐漸的采用了總線傳輸方式,如CAN、Rs232總線傳輸方式就廣泛的應用在傳輸煤礦各個系統(tǒng)內部的數據信息上,使得煤礦自動化系統(tǒng)水平進入了一個新的臺階。
一 煤礦自動化系統(tǒng)的通信網絡
工業(yè)以太網是一種符合IEEE802.3(以太網)和802.11(無線局域網)標準的高性能的局域網絡。通過工業(yè)以太網用戶可以建立高性能、寬范圍的通信網絡。目前隨著互聯網技術的廣泛應用,Ethernet傳輸速率和Ethernet交換技術都將得到了有效的提高和發(fā)展,使Ethernet全面應用于工業(yè)控制領域,煤礦自動化系統(tǒng)得到了廣泛的實施,
在煤礦企業(yè),礦井傳統(tǒng)的通信網絡是以鏈型或者以星型網絡拓補為主,其各個子系統(tǒng)自成網絡,導致了系統(tǒng)的帶寬低、可靠性差、不具備冗災性能。目前以太網技術在煤礦自動化系統(tǒng)中的應用,提高了礦井通信系統(tǒng)的可靠性。并且通過無線以太網技術,可以實現無線組環(huán)的功能,比如在煤礦的開采工作面的主運順槽和輔順槽與主副大巷連接,這樣就能夠實現兩個順槽的無線組網,而大巷與有線以太網相連接就實現了開采工作面、主副順槽、大巷之間形成了一個環(huán)路,以便對設備進行回撤,也就簡化了施工與運維的難度,提高了系統(tǒng)的可靠性和冗災性。無線以太網和有線網絡采用標準以太網802.3協(xié)議與工業(yè)以太網進行無縫連接,這樣無線以太網設備就可作為工業(yè)以太網的接入點來對已經建成的工業(yè)以太網的數據進行傳輸,充分的利用了原有資源,同時以太網通過無線延伸到移動的采掘和掘進工作面,有利于提高網絡的靈活性和便利性。
隨著科技的進步,計算機綜合自動化技術在煤礦企業(yè)內廣泛的應用,目前煤礦各個生產和監(jiān)控的子系統(tǒng)的自動化程度越來越高,同時也越來越復雜,其子系統(tǒng)的數量和種類也在不斷的增加,但是現有的子系統(tǒng)的傳輸方式則是采用“星型”或“鏈型”網絡拓撲結構用有線的傳輸方式接入,將受到現場環(huán)境和位置的限制,則需要架設線纜,并且其移動不靈活還缺少鏈路冗余,可能會出現一碰就斷的現象。而基于無線以太網技術的無線自動化適配設備的接入將面向網絡側采用無線以太網技術來接入井下的工業(yè)以太網,面向被控設備和子系統(tǒng)側提供了以太網、總線通信、串行通信等多種接口,便于利用原有資源,并且采用無線以太網技術的自動化接入適配設備將不受線纜的限制,從而實現了便捷的無線接入,提高了系統(tǒng)的可靠性。
二 煤礦現場總線
CAN-bus(Controller Area Network)總線最早由德國Bosch 公司提出的當時主要用于汽車內部單元與控制中心之間的數據通信。因為其具有良好的性能,所以目前被廣泛應用于其他領域中,如工業(yè)自動化、電力通信、樓宇建筑、汽車電子、電梯網絡以及安防消防等諸多領域,并且逐漸成為這些行業(yè)的主要通信手段。現場總線CAN-bus 具有以下諸多特點:
1)國際標準的工業(yè)級現場總線,傳輸可靠,實時性高。
2)傳輸距離遠(無中繼時最遠10Km),傳輸速率快(最高1Mbps)。
3)單條總線最多可接110 個節(jié)點,并可方便的擴充節(jié)點數。
4)總線上各節(jié)點的地位平等,不分主從,突發(fā)數據可實時傳輸;
5)非破壞的總線仲裁技術,可多節(jié)點同時向總線發(fā)數據,總線利用率高。
6)出錯的CAN 節(jié)點會自動關閉并切斷和總線的聯系,不影響總線的通信。
7)報文為短幀結構并有硬件CRC 校驗,受干擾概率小,數據出錯率極低。
8)對未成功發(fā)送的報文,硬件有自動發(fā)功能,傳輸可靠性很高。
9)具有硬件地址濾波功能,可簡化軟件的協(xié)議編制。
10)通信介質可用普通的雙絞線、同軸電纜或光纖等。
11)CAN-bus 總線系統(tǒng)結構簡單,性價比極高。
CAN-bus總線在網絡開放性、網絡通信距離、通信可靠性、數據傳輸實時性、網絡節(jié)點數目以及系統(tǒng)設計成本等各個方面都將具有強大的優(yōu)勢,所以當CAN-bus總線在煤礦通信系統(tǒng)中開始應用時就得到了廣大用戶的認可,目前已經成為煤礦行業(yè)首選的通信網絡設備。由CAN-bus所構建的現場煤礦設備網絡,將能夠使得管理者和主控設備及時的了解和處理當前的礦井情況,能夠第一時間的發(fā)現事故隱患,及時的對其進行處理從而避免危機的發(fā)生。而且目前基于CAN-bus現場總線技術已經完全成熟,用其來構建煤礦行業(yè)的通信網絡或者開發(fā)某一特定的通信設備從技術上來說已經不存在任何的門檻,其CAN-bus現場總線本身也符合安全要求,所以其與通常煤礦行業(yè)所應用的RS-485標準相比較,CAN-bus現場總線具有更大優(yōu)勢,目前完全可以取代RS-485網絡。采用CAN-bus現場總線技術可以組建出一個具有高可靠性、遠距離、多主方式和多節(jié)點的通信網絡設備,并且CAN-bus現場總線技術還可以直接使用RS-485的標準傳輸光纜和拓撲結構方便快捷的在原有設計資源上進行系統(tǒng)升級。
三 煤礦通信網絡中的CAN-bus的發(fā)展趨勢
CAN-bus現場總線是一個開放的標準,幾乎所有的國際半導體公司都為其提供了開發(fā)CAN-bus 產品的支持。只需簡單地約定網絡應用層的通信協(xié)議,就能夠將設備階段進行互連互通,從而形成多種設備相互通信的數據網絡。利用CAN-bus現場總線可以方便地構建煤礦行業(yè)的井下通信主干網絡。而作為現場總線CAN-bus 網絡的一個設備節(jié)點,CANET-E 網關可以與以太網Ethernet 實現互連互通這樣就可以將現場總線CAN-bus 接入無處不在的Internet 網絡,實現數十公里以外或者整個地區(qū)的運行數據采集、管理,來滿足煤礦行業(yè)現場數據的現代化管理要求。所以對于井下的CAN-bus 設備節(jié)點也可以與Wireless 網絡實現互連互通來構成小范圍的無線數據采集網絡。所以由此看來,煤礦行業(yè)的CAN-bus 網絡正朝著三層網絡的方向發(fā)展。
采用光纖通信的CAN-bus 網絡也是煤礦行業(yè)通信網絡的一個發(fā)展趨勢,它與傳統(tǒng)的雙絞線傳輸方式相比,光纖的低傳輸損耗使傳輸距離大為增加,更適應煤礦行業(yè)中遠距離傳輸的需求。在未來發(fā)展中光纖通信方式、雙絞線通信方式的兩種CAN-bus 網絡將并存于煤礦行業(yè)中。
四 結束語
計算機綜合煤礦自動化系統(tǒng)的通信網絡與現場總線的應用,使得煤礦自動化技術有了很大的提高,提升了煤礦企業(yè)的管理水平。隨著科技的進步,社會的發(fā)展還應不斷的對計算機綜合煤礦自動化系統(tǒng)的通信網絡與現場總線進行改進,使其能夠更好的服務于煤礦企業(yè)。
[參考文獻]
[1]饒運濤等編著.現場總線CAN原理與應用技術[M].北京航空航天大學出版社, 2003
[2]朱小江.現場總線CAN-bus在煤礦通信中的應用[J].中國煤炭. 2010(S1)
【關鍵詞】 第三次工業(yè)革命電力信息通信網絡
中圖分類號:TN915.853 文獻標識碼:A
近年來,石油資源趨緊,生態(tài)環(huán)境惡化和大自然對人類報復的加劇,引發(fā)了人們對自身該向何方的思考和尋求新的能源出路的探索,由此催生了新的技術和產業(yè)革命。第三次工業(yè)革命就是要將互聯網技術和可再生能源結合起來,利用互聯網技術構建智能電網實現綠色能源共享網絡。然而由于設計理念的局限性,我國傳統(tǒng)的電網系統(tǒng)通信網絡已經不能滿足時展的新需求,因此,充分利用電力信息技術建設智能電網具有十分重要的意義。
一、第三次工業(yè)革命基本理念
歷史上每一次新的工業(yè)革命都是通過新的通信技術和能源體系相結合而產生的。第三次工業(yè)革命也不例外,它基本理念是將互聯網技術和可再生能源結合起來。后工業(yè)時代的能源窘境要求我們必須向可再生能源轉型,而可再生能源分散式的本質更需要扁平化,合作性的組織機構,因此第三次工業(yè)革命將每個建筑轉化為微型發(fā)電廠,廣泛收集可再生能源。同時,利用互聯網技術將電網轉化為能源共享網絡,使用氫及其他存貯技術實現間歇式能源的存儲,這種能源模式通過互聯網把分散的可再生能源形成一個系統(tǒng)的共享網絡促成供應者和使用者的合作和利益共享。
二、當前我國電網系統(tǒng)通信網絡存在的主要問題
電力信息通信網絡的建設是構建智能電網的前提和重要環(huán)節(jié),當前我國電網系統(tǒng)通信網絡仍然存在的許多問題,對于嚴重阻礙了智能電網的建設主要體現在一下方面:
(一)通信系統(tǒng)的結構不合理
我國電力信息通信網絡的結構復雜,基本上都是由樹型或者星型結構構成。因而造成電力信息通信網絡結構存在可靠性低、資源共享能力差的問題。一般情況下電力通信系統(tǒng)的網絡運行管理分為一級通信系統(tǒng)網絡、二級通信系統(tǒng)網絡和三級系統(tǒng)通信網絡, 電力線路的結構相對較為復雜。一旦電力信息網絡中心或者其站點出現故障,整個電力信息通信系統(tǒng)都有可能因此癱瘓。經過長期的持續(xù)運行許多通信設會進入護理期或者老化期,直接阻礙著電力信息通信網絡的穩(wěn)定和發(fā)展。
(二)電力信息通信網絡傳輸質量差
電力信息通信網絡的網線一般為單股銅線,相對而言比較容易斷裂;由于沒有屏蔽層,網線就無法防止共模產生的干擾;線徑太細導致網絡傳輸距離的降低及可掛接設備的減少;由于不同地區(qū)的電力需求不同,電力信息通信網絡節(jié)點也會比較復雜,與此同時,各個地區(qū)變電站數量的不斷增加,各個變電站中新增的設備節(jié)點也隨之不斷串入原有的SDH環(huán)網中,導致電力系統(tǒng)網絡拓撲結構由于缺乏優(yōu)化而越來越復雜。不少電力通信業(yè)務需要跨環(huán)甚至是跨多環(huán)進行傳輸, 導致無法滿足傳輸時的要求。原有通信網絡上節(jié)點數量過多,容易使得電網抵抗失效事件的能力降低,從而影響電力信息通信網絡的傳輸質量。
(三)標準不一致、管理不嚴謹
目前,電力信息通信網絡中用戶多采用基本輸入模擬信號式接口,對經過調整后的信息難以傳輸,接口的多樣化也給管理方面帶來了巨大困難。在新技術發(fā)展日新月異的今天,企業(yè)如若不能跟上技術發(fā)展的腳步,及時制定嚴格的規(guī)則和標準來規(guī)范用戶的行為,就可能為網絡安全埋下隱患。
三、第三次工業(yè)革命下電力信息通信網絡的建設方案
第三次工業(yè)革命中,電力信息通信網絡不僅承載信息,更承載著能源;不僅處理信息交換,更負責能源分享。因此電力信息通信網絡在建設過程中應該注意以下問題:
推進實體電網建設
作為電力信息通信網絡的實際物理載體,實體電網是實現智能電網的基礎。由于我國能源資源分布不均,經濟發(fā)展不平衡, 如何及時、安全、合理地對全國能源進行再分配, 是中國經濟發(fā)展必須解決的重大問題。因此,我國今后必須加大對不發(fā)達和欠發(fā)達地區(qū)發(fā)展的政策性支持,加大對骨干電網的建設,特別是對特高壓電網的建設,以形成堅強的國家電網體系,為構建智能電網夯實基礎。實現大區(qū)域之間電網的互聯, 保證電網的協(xié)調發(fā)展,同時必須加強對地區(qū)間配電網的結構進行優(yōu)化及升級, 構建靈活、堅固、可靠的配電網絡, 以適應第三次工業(yè)革命中分布式電源和微網的柔性電力信息通信。在優(yōu)化實體電網建設中,必須進行前瞻性的探索和科學系統(tǒng)的規(guī)劃,從長遠的利益出發(fā),研究中國電網體系的發(fā)展。在技術手段上, 要積極推進技術創(chuàng)新,優(yōu)先采用成熟的先進技術,使實體電網在結構上、裝備上、技術上滿足第三次工業(yè)革命中智能電網對能源共享和信息交換的需求。
優(yōu)化信息交互平臺
一方面,第三次工業(yè)革命對通信及信息技術和電網自動化水平提出了更高的要求,未來智能電網對信息交互平臺的要求會更高,依賴性也會更強。建設支撐全景實時信息的電力信息傳輸系統(tǒng)成為智能電網的一項重要工作。因此,必須從戰(zhàn)略高度重視新型信息、通信網絡交互平臺的設計。
另一方面,優(yōu)化電力信息通信系統(tǒng)交互平臺的過程中,應重視多層分布、結構扁平、功能可組和布置靈活等方面的設計。必須注重信息平臺與電力系統(tǒng)業(yè)務的關聯度,合理設計信息交互與共享的結構層次。盡量避免不必要的、甚至是有害的信息操作。同時, 新型電力通信網絡的信息交互平臺必須是靈活、堅固以及具有抗攻擊和自防御能力的。必須考慮現有通信網絡的改造和新興通信網絡體系的構建并行發(fā)展;給予各種新型電力信息通信網絡體系結構更多研究和發(fā)展的空間,實現相關研發(fā)資源的充分整合。同時結合電網本身的優(yōu)勢,開展基于綜合能源體系及通信系統(tǒng)網絡結構的研究。積極構建安全、穩(wěn)定、可靠、具有抗攻擊和自防御能力的智能電網信息交互平臺。
完善電力通信檢測系統(tǒng)
電力信息通信系統(tǒng)服務器采用C/S模式,對整個通信網絡的數據進行儲存和處理。為了提高服務器處理數據的效率, 服務器的數據庫應架設具有數據服務器、應用服務器以及文件服務器功能的數據庫。為了保證電力通信檢測系統(tǒng)的正常運行, 服務器的應采取雙機集群的工作方式。使電力通信檢測系統(tǒng)能夠對機房以及所管轄變電站的防漏、防潮、防火、防塵、防寒等設施進行隨時的監(jiān)測;檢查檢查傳輸、交換等設備的運行情況和網管系統(tǒng)各項管理功能,確保管轄電路的資料是準確、齊全和調度電話錄音系統(tǒng)、行政電話計費系統(tǒng)以及電源設備告警等系統(tǒng)的正常運行。此外, 為了提高服務器運行的持續(xù)性和數據的安全性, 可以采用為主服務器和備份服務器直連的方式, 通過系統(tǒng)軟件來實現兩機互為備份, 一旦主服務器出現故障,備用服務器就會自動切入, 確保整個電力信息通信網絡持續(xù)健康運行。
結束語
第三次工業(yè)革命的提出,契合了全球能源危機和經濟轉型的變局,對于我國電力企業(yè)的發(fā)展提供了新的理念和巨大的挑戰(zhàn),能否建設世界一流的電力信息通信網絡決定了我國通信和電力企業(yè)能夠在新的經濟革命中,轉變發(fā)展方式,實現新的跨越式發(fā)展。 我們應充分吸收國內外智能電網的一些發(fā)展思想和技術思路,結合國內特點在第三次工業(yè)革命理念的指導下建設先進的電力信息通信網絡。
參考文獻:
[1]聶正璞 萬瑩. 信息通信融合在電力系統(tǒng)中的應用[J].新應用,2011(4).
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