一種智能配線資源管理系統設計

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摘要:隨著電力通信網中各類設備資源不斷增加，網絡配線等附屬設施的規模也逐漸龐大，導致配線架資源數據愈趨復雜。傳統的配線管理模式通過紙質標簽進行配線信息展示難以對配線架有效運維。本文設計了一種基于墨水屏顯示技術的電力通信網配線資源管理系統來實現對配線資源的高效管理。

關鍵詞:智能配線;資源管理系統;設計

近年來，隨著電網建設規模的擴大，電力通信網中各類通信傳輸不斷增加。大量的設備投入促進了電力通信網的快速發展，但同時也需要更大的網絡配線規模來支持這些設備的運行。這導致了網絡配線架的資源數據呈現爆炸式增長，給網絡管理員對配線架的統一管理帶來了諸多困難。傳統的配線架管理方式通過紙質標簽進行數據記錄以及信息更新已經難以滿足較低人力成本以及運營開支的需求。另外，這種紙質標簽還會出現脫落、損毀以及信息模糊等現象，導致無法提供給資源管理系統準確的配線架資源數據。因此，應用新的標簽技術來實現對網絡配線架智能高效的管理迫在眉睫。

1.標簽標識技術

主流的標簽技術包括二維碼、射頻標識（RFID）以及電子標識（eID），目前已有大量工作基于這些標簽技術進行光配線網絡（ODN）的智能管理。一些設備商在配線架中的跳線兩端都嵌入了RFID標簽，使設備能夠自動讀取配線之間的連接信息。部分研究者基于eID技術提出了一套完善的ODN網絡管理系統方案，使網絡中無源設備能夠完成自主信息交互。另外，二維碼的引入也能夠對配線架端口信息進行統一化規范化標識，并且實現內外線工作人員對配線架管理系統的聯合操作。這幾種主流標簽技術都具有各自的特行業曲線可替代度影響力可實現度行業關聯度真實度點，但在應用于智能配線架管理的場景時都存在一定的缺陷。二維碼能夠方便工作人員實時查看資源信息并節約打印成本。但是，二維碼是一種紙質標簽，仍然存在易損毀、易脫落的問題，對于配線架資源管理以及運維效率改善有限。RFID是非接觸式的電子標簽，通過集成電路芯片與天線之間的電磁感應來實現。在安全性方面，該標簽內部信息能夠通過密碼保護，不易被篡改與偽造。另外，RFID標簽的信息存儲在芯片中，能夠避免油污等化學物品的侵蝕。但是，RFID標簽在利用天線線圈獲取能量時需要提供連續供電，能耗較大。eID是接觸式的電子標簽，通過與集成電路芯片的物理連接才能讀取標簽中的信息。eID標簽相對于RFID功耗較低并且讀取速率更快，在安全性方面需要采用專用的讀寫工具進行信息篡改。但是，eID標簽的嵌入結構較為復雜，并且難以在不中斷業務的情況下對設備進行升級。電子墨水屏是一種低能耗、無閃爍的顯示技術，誕生于20世紀末，通過電子墨水的雙穩態效應來實現。當給一個正電壓時，電子墨水會吸引黑色的負電荷，并將白色的正電荷呈現給讀者。斷電后，電子墨水將保持當前的電荷狀態。因此，電子墨水屏在不進行刷新操作時能夠一直保持當前的頁面并且不消耗電能，節約了大量的運維成本。電子墨水屏技術在制作電子閱讀器、手表、手機以及商品價簽、公交站牌等領域有著廣闊的應用前景。在商品零售行業中，能夠利用單片機原理實現電子墨水屏在低功耗的條件下準確顯示以及更新商品信息的功能。另外，電子墨水屏需要基于WiFi技術建立無線通信模塊，來完成顯示頁面信息的實時更新。由于電子墨水屏具有易讀性、省電、易嵌入等優勢，本文將電子墨水屏技術應用于網絡配線架電子標簽的制作，并基于此設計了一個配線資源管理系統。

2.電子墨水屏技術方案

本文設計的配線資源智能管理系統核心在于能夠通過手機App對配線架嵌入的電子墨水屏上的信息實時監控以及更新術。手機端配線資源管理系統與電子墨水屏之間的無線通信實現方案如圖2所示。外線施工人員通過手機端配線資源管理系統，將更新后的配線架信息以字節為單位發送至ESP8826無線串口，在保證較低丟包率的同時還能夠實現一定范圍內的穿墻傳輸。串口將接收到的數據發送到MCU控制器中。MCU采用STM32F103系列，能夠實現文本文檔的讀取、電源模塊的控制以及電子墨水屏的刷新操作。MCU接收到的信息通過轉接電路發送至電子墨水屏的接收終端。當接收終端信息更新后會刷新電子墨水屏的顯示頁面，將新接收到的信息顯示在電子墨水屏上。電子墨水屏可以采用152mm*102mm的有源矩陣電泳顯示器GDE043A2，分辨率為800*600。電子墨水屏供電電路基于開關穩壓芯片LT1615設計，能夠保證電子墨水屏在低能耗的狀態下一直顯示配線架的實時信息，便于施工人員進行配線信息識別。當工作人員進行操作并更新配線架信息時，該供電電路的瞬時升壓也能保證電子墨水屏顯示的頁面信息及時刷新。

3.配線資源管理系統架構

本文設計的配線資源管理系統架構如圖1所示。該架構主要包括內線資源管理員負責的服務器端配線資源管理系統、外線施工人員負責的手機端配線資源管理系統以及智能配線架這三個模塊之間的交互關系。在智能配線架模塊中，需要在各配線上嵌入電子墨水屏來進行信息標識。這是實現配線架資源智能高效管理的基礎。基于電子墨水屏技術制作的電子標簽能夠避免傳統紙質標簽易損毀與易脫落的問題，且便于工作人員實時獲取與記錄各配線的相關信息。由于路由以及端口信息都能通過電子墨水屏識別，工作人員在進行跳接等操作時能夠大大降低業務耗時。另外，電子墨水屏在不進行刷新操作時能夠一直保持當前的頁面并且不消耗電能。因此，電子墨水屏的引入不會帶來高額的運維成本，并且為配線架智能高效管理提供了很大便利。在手機端配線資源管理系統模塊中，包括多個功能子模塊，如實時監控、報表更新、工單上報等。當外線施工人員收到內線管理員下發的工單時，首先識別相關配線并進行相應操作。之后，施工人員通過手機App登陸配線管理系統進行相應的操作管理。該系統能夠實時刷新電子墨水屏顯示的頁面信息，并且將更新的信息連同操作工單一起上報給資源管理系統。另外，操作日志子模塊還會對該工單數據進行記錄，以便于診斷可能發生的網絡故障的原因。在服務器端配線資源管理系統模塊中，也包括數據存儲、工單發放等多個功能子模塊。內線資源管理員能夠通過Web服務器訪問數據庫中智能配線架的資源信息。當電力通信網中發生故障或相關設備需要進行調整時，資源管理員通過對實時的配線架資源信息分析來決策相應的運維操作。之后，該系統向外線施工人員下發包含決策操作的工單。因此，整個架構完成了資源管理系統對智能配線架閉環式的管理運維。

4.總結

為了智能高效地管理電力通信網配線架，本文設計了一個配線資源管理系統架構方案。該方案需要在配線中嵌入電子墨水屏為智能配線管理建立基礎。另外，外線施工人員需要通過相應的配線資源管理App，對配線架實時操作以及與內線資源管理人員進行信息交互。本文設計的方案能夠實現低能耗、低成本的資源管理以及工單操作，對于網絡配線架智能高效管理具有重要意義。

作者:陳東明 單位:廣西電網北海供電局