姚若昊
（佛山供电局）
摘要：本文提出了一种基于DMS系统的配网自动化终端通信流量的统计方法。该方法通过前置交换机的端口镜像配置及对网络数据包的软件监听，实现对配网自动化终端的GPRS数据包进行获取和分析，并将各个终端的通信流量进行累加，最终实现配网终端通信流量的实时监控。通过流量数据的监控，可以有效地对终端的运行质量进行评价，提高配网终端的维护效率。
关键词：配电网，DMS系统，自动化终端，流量统计
引言
截止目前，佛山供电局配电网共接入配网自动化开关4900多台，故障指示器7400多台，共12300多台配网自动化终端。这些终端均以移动运营商GPRS无线专网方式接入佛山配网主站，网络结构如图1所示。随着电缆网配电终端的不断接入，自动化终端数量将会进一步增大。面对如此庞大的配网自动化终端规模，通过人力方式对终端进行监控与维护难度和工作量较大，只有运用数据管理系统(DMS)和计算机程序才能实现对配网自动化终端进行有效的管理。
图1 配网主站终端通信网络 图2 硬件环境配置
1.ＤＭＳ系统的通信分析
目前DMS系统对配网终端通信存在问题如下：
1、对终端的监视只基于101规约，即只对业务流量、业务情况进行监视。
2、实际上DMS系统主站与配网终端通信的基础是底层的TCP/IP协议，即通信链路，目前单纯依靠DMS系统无法统计各个终端的底层实际通信流量，主站无法掌握通信链路的状态。
3、无法对通信故障进行精准分析。由与DMS主站智能判断出配网终端的业务是否中断，无法判断是因为通信链路中断导致通信故障，还是因为业务收发异常导致通信故障。
4、因为缺少对终端通讯流量的实时统计和监视，造成较多的终端通讯费用超出预算范围，造成额外的支出。
2.基于ＤＭＳ的通信流量统计
针对以上存在的问题，本文提出了一种基于DMS系统的配电网自动化终端通信流量统计方法，该方法通过对前置交换机通信网口进行镜像配置，并通过软件开发实现配网终端通信网络数据包的监听，并将各配网终端的通信流量进行累加统计供系统分析应用。这种方法能够实施对终端的通信数据包进行监听，并对终端的通信流量进行监控，以便运维人员及时发现终端的通信异常，对终端的运行质量进行评价。
2.1硬件环境配置
首先根据佛山局配网主站的网络拓扑结构，在前置交换机中进行配置，使得将配网主站前置服务器与前置交换机相连的网口进行镜像处理。即在交换机的处理下将该网口所收发的数据包复制一份至所设置的镜像网口中。
另一方面，将采用一台双网卡的PC服务器作为配网终端流量统计软件部署机，并将该服务器的一个网卡与前置交换机的镜像网口相连，用作对前置通信数据包的监听；服务器另一个网口则与三区骨干交换机相连，用于连接三区数据库，将流量数据存储入数据库中。硬件环境搭建如图2所示。
2.2网络数据包结构分析
因为配网自动化终端通过GPRS无线专网与配网主站进行通信，通信的基础是底层的TCP/IP协议，因此网络数据包的格式遵循TCP/IP协议相关的数据包格式规范。数据包的格式如图3所示。
由结构图可知，当程序监听网络端口并获取前置服务器收发数据包后，通过数据包字节的分解，可以获取数据包的源IP地址（数据包第13-16字节），目的IP地址（数据包17-20字节）以及数据包的大小（数据包第3-4字节）信息。
由于佛山配网主站接入的配网终端IP地址为16.16.A.B（0<A<255,0<A<255），根据这一规律，当发现源IP地址或目的IP地址相对应的第一第二字节为“16”的数据包均为配网终端与主站之间的通信数据包。通过这一判据，便可将数据配网终端的数据包筛选出来。然后可以根据读取到的IP地址对流量包进行累加。
2.3配网终端流量统计方法
由于目前佛山局配网主站接入的配网终端段数量较大，且随着配电网自动化的不断发展，新接入的终端数据亦会不断增多，这种基数大，且数目不断增大的特点对程序中各终端的流量初始化定义变量造成一定的困难，因此，本文提出了利用数组方式统计配网终端通信流量的方法。
针对佛山局配电网接入的配网终端的IP地址均为16.16.A.B（0<A<255,0<A<255）的特点，令整数X=A*256+B，可知X的取值范围为0<X<65536。因此，可在程序初始化时，建立一个65536*1的整数型数组用于存放各配网终端的流量数据。即当程序获取到一个数据包，且分析到该数据包为某一终端（如16.16.a.b）的通信包时，可将该数据包的大小累加到该数组的第a*256+b项中。如此累计下去即可将各终端的流量数据都统计到数组当中，而当有新的终端接入时，因为新终端的IP地址规则与原有终端的一致，因此新接入的终端通信流量亦能一并存入已有的数组中。
通过数组方式记录各配网终端的流量数据后，每一个小时，程序根据目前投运的终端清单，将数组的行序号进行转换为IP地址并打上时标在数据库中进行储存。另外，每月1日0点，程序将在数据库中储存各配网终端的月度流量数据，并将缓存数组清零，对通信流量进行重新统计。
2.4配网终端流量数据的应用
DMS系统通过对流量数据读取，可以将配网终端的通信流量信息在通道运行情况表中进行展示，并根据与移动运营商通信套餐流量的比对，对超出套餐流量90%的终端进行着色显示，方便运维人员对配网终端的运行情况进行监视，同时，系统亦将超流量的终端自动关联异常工单，供主站人员发至供电所进行及时跟进和处理。另一方面，通过流量数据的读取，亦可计算终端运行的在线率，并且通过日报表、月报表进行展示，供运维人员进行统计与分析，如图4所示。
3结论
本文介绍了一种基于DMS系统的配电网自动化终端通信流量的统计方法，在硬件上对DMS系统的前置交换机进行镜像处理，通过软件对网络数据包进行监听，并使用数组的方式对配网终端的通信流量进行统计。通过流量数据的获取，实现了对佛山配网自动化终端通信流量链路层的监控，能够及时对通信异常的终端进行处理，大大提高了配网终端运维质量和效率。
论文作者:姚若昊
论文发表刊物:《电力设备》2016年第7期
论文发表时间:2016/7/5
标签：终端论文; 通信论文; 流量论文; 数据包论文; 主站论文; 佛山论文; 数组论文; 《电力设备》2016年第7期论文;