智能電網(wǎng)應(yīng)急通信管理系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

傅強(qiáng)

（來賓供電局，廣西南寧，530000）

0 引言

電力是國(guó)民經(jīng)濟(jì)改革和發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的支柱。智能電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行于戶外，面臨著風(fēng)雨雷電等自然災(zāi)害的侵襲，非常容易發(fā)生電力安全事故，影響國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和增長(zhǎng)。通信不僅僅是電網(wǎng)安全生產(chǎn)的重要技術(shù)支撐，也是電網(wǎng)數(shù)據(jù)智能化、共享化運(yùn)行的關(guān)鍵基石，因此通信管理的作用日趨重要，管理方法和思路也逐漸清晰。因此，保障智能電網(wǎng)的通信安全成為國(guó)家電網(wǎng)研究的重點(diǎn)。智能電網(wǎng)應(yīng)急通信管理系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)地監(jiān)控電網(wǎng)通信情況，優(yōu)化配置通信資源，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)通信的應(yīng)急調(diào)配，保障實(shí)時(shí)通信功能，具有重要的作用和意義。

1 智能電網(wǎng)應(yīng)急通信管理系統(tǒng)分析

應(yīng)急通信不是指一般意義上的數(shù)據(jù)信息交互，更重要的是需要在指揮中心對(duì)信息進(jìn)行匯聚和指揮調(diào)度，應(yīng)用服務(wù)層可以安裝到智能移動(dòng)終端APP上，統(tǒng)一應(yīng)急指揮通信平臺(tái)，根據(jù)電力應(yīng)急通信的應(yīng)用場(chǎng)景分析可以獲知，應(yīng)急通信需要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端之間的緊急呼叫，實(shí)現(xiàn)通訊內(nèi)容的強(qiáng)拆、轉(zhuǎn)接、監(jiān)聽、錄音等操作。應(yīng)急通信最為關(guān)鍵的就是即時(shí)通信，準(zhǔn)確的記錄應(yīng)急指揮人員的命令，通過文字、圖片、視頻等進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急處置人員之間的快捷、可靠交流。應(yīng)急通信還要能夠?yàn)橛脩籼峁┦录⑽恢谩r(shí)間等信息，將這些現(xiàn)場(chǎng)的信息經(jīng)過加工，能夠在指揮中心實(shí)現(xiàn)信息加工和處理操作。智能電網(wǎng)應(yīng)急通信管理系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)是監(jiān)控、分配、優(yōu)化通信資源，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急通信指揮，系統(tǒng)功能業(yè)務(wù)如圖1所示。

圖1 智能電網(wǎng)應(yīng)急通信管理系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

1.1 通信實(shí)時(shí)監(jiān)視

智能電網(wǎng)組成設(shè)備非常多，應(yīng)急通信管理系統(tǒng)需要在設(shè)備網(wǎng)管操作服務(wù)的基礎(chǔ)上擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控范圍，實(shí)時(shí)地整合通信設(shè)備的日志數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和分析，為通信運(yùn)行、管理操作提供更加全面、完整的視頻監(jiān)控圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)多廠商設(shè)備的集中運(yùn)行監(jiān)控，面向智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)告警分析，強(qiáng)化故障處理的時(shí)效性。通信的實(shí)時(shí)監(jiān)控能夠?yàn)橛脩籼峁┮环N調(diào)度分析手段，采用一個(gè)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)自動(dòng)分析工具，構(gòu)建一個(gè)設(shè)備故障自動(dòng)化預(yù)警功能，將電網(wǎng)設(shè)備和故障記錄關(guān)聯(lián)在一起，針對(duì)告警信息進(jìn)行智能化分析，進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)故障定位的精準(zhǔn)性，實(shí)時(shí)監(jiān)控還需要采用一個(gè)可視化的服務(wù)界面，利用可視化的服務(wù)為用戶提供更加直觀的、形象的信息展示，便于電網(wǎng)應(yīng)急通信監(jiān)控人員的管理、操作。

1.2 通信資源管理

通信資源包括無線和有線兩類，可以根據(jù)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)姆椒▽⑦@些資源集成起來，形成一個(gè)統(tǒng)一的、規(guī)范的、完整的資源數(shù)據(jù)庫(kù)，面向智能電網(wǎng)運(yùn)行業(yè)務(wù)需求按需提供通信資源服務(wù)。因此，通信資源管理需要包括三個(gè)關(guān)鍵方面的內(nèi)容，分別是通信資源查詢、通信資源升級(jí)維護(hù)、通信資源智能調(diào)度和預(yù)警分析。通信資源查詢可以為應(yīng)急通信管理人員提供一個(gè)強(qiáng)大的操作支撐，便于應(yīng)急通信管理人員分配可用資源。通信資源升級(jí)維護(hù)可以根據(jù)需求，實(shí)時(shí)地將同軸電纜升級(jí)為光纖，也可以將3G移動(dòng)通信升級(jí)為4G或5G通信，這樣就可以更好地發(fā)展智能電網(wǎng)的通信服務(wù)，加快通信傳輸速度，為應(yīng)急通信提供更多的可用頻帶。智能調(diào)度和預(yù)警分析可以根據(jù)應(yīng)急通信的響應(yīng)優(yōu)先級(jí)，為應(yīng)急通信分配通信帶寬，如果帶寬不夠使用，無法為用戶提供通信操作支撐，更好地優(yōu)化應(yīng)急通信方式，確保應(yīng)急通信的可靠運(yùn)行。

1.3 電網(wǎng)架構(gòu)管理

電網(wǎng)架構(gòu)管理是應(yīng)急通信系統(tǒng)的一個(gè)重要功能。電網(wǎng)架構(gòu)涵蓋的通信設(shè)備非常多，這些通信設(shè)備接入的模式不一樣，因此電網(wǎng)架構(gòu)管理可以引入更加先進(jìn)的ESB技術(shù)，利用企業(yè)服務(wù)總線為不同的設(shè)備、電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)提供注冊(cè)、認(rèn)證和共享數(shù)據(jù)服務(wù)，進(jìn)一步提高電網(wǎng)的服務(wù)性能，保證配電操作管理的自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳輸?shù)目蓴U(kuò)展性、可維護(hù)性，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)通信的輔助能力。

1.4 數(shù)據(jù)采集與控制

數(shù)據(jù)采集與控制能夠?yàn)閼?yīng)急通信管理提供一個(gè)動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)源，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)通信設(shè)備資源的集中化，構(gòu)建一個(gè)模型匹配的操作服務(wù)功能。數(shù)據(jù)采集和控制的目標(biāo)對(duì)象非常多，這些對(duì)象包括傳輸系統(tǒng)、接入網(wǎng)系統(tǒng)、機(jī)房動(dòng)力環(huán)境等。應(yīng)急通信管理系統(tǒng)可以根據(jù)數(shù)據(jù)采集的結(jié)果，發(fā)出不同的控制指令，通過執(zhí)行這些操作指令，可以進(jìn)一步約束信息資源，實(shí)現(xiàn)信息加工和處理，具有重要的作用和意義。

1.5 故障定位決策功能

應(yīng)急通信管理系統(tǒng)不僅僅需要為電網(wǎng)提供通信傳輸服務(wù)，同時(shí)還需要適應(yīng)電網(wǎng)通信的集約化、扁平化管理需求，面對(duì)日益龐大和復(fù)雜的骨干通信網(wǎng)絡(luò)，快速地定位電網(wǎng)的故障位置，實(shí)現(xiàn)告警信息自動(dòng)化分析、故障設(shè)備自動(dòng)捕捉，為通信提供一個(gè)可視化、集中化的服務(wù)功能，優(yōu)化資源調(diào)配方案，實(shí)現(xiàn)故障處理響應(yīng)，保證電網(wǎng)的正常、可靠運(yùn)行，同時(shí)利用故障決策定位服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的加工和處理，也可以為用戶提供強(qiáng)大的應(yīng)用支撐。

2 智能電網(wǎng)應(yīng)急通信管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能電網(wǎng)應(yīng)急通信管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音呼叫、語(yǔ)音會(huì)議、語(yǔ)音群組對(duì)講、視頻圖像回傳、視頻轉(zhuǎn)發(fā)、圖片拍傳和實(shí)時(shí)定位功能。應(yīng)急通信過程中，電力設(shè)備巡檢人員之間的業(yè)務(wù)溝通或巡檢人員向領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)都可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)語(yǔ)音單呼。電力調(diào)度員通過控制臺(tái)根據(jù)業(yè)務(wù)類型可以隨時(shí)召開遠(yuǎn)程多方語(yǔ)音電話會(huì)議。巡檢人員給調(diào)度員或領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)線路現(xiàn)場(chǎng)情況時(shí)，可以通過“一鍵對(duì)講”方式實(shí)現(xiàn)群組呼叫。巡檢人員通過無線網(wǎng)絡(luò)可將智能采集終端的現(xiàn)場(chǎng)情況實(shí)時(shí)回傳到巡檢中心，調(diào)度人員可也可同時(shí)呼叫多個(gè)巡檢人員，查看多路視頻圖像，并且與現(xiàn)場(chǎng)的工作人員進(jìn)行視頻通話。調(diào)度人員通過查看控制臺(tái)的視頻圖像后，可將該路視頻圖像根據(jù)需要轉(zhuǎn)發(fā)給外線智能手機(jī)、領(lǐng)導(dǎo)可視話機(jī)、中心大屏幕或正在進(jìn)行的視頻會(huì)議等。巡檢人員通過智能終端對(duì)桿塔上的電子標(biāo)簽及線路情況以圖片方式傳回到后臺(tái)服務(wù)器，調(diào)度人員可隨時(shí)查看。調(diào)度系統(tǒng)與GIS系統(tǒng)對(duì)接后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)巡檢人員的定位。在控制臺(tái)上顯示人員的具體位置，并且可點(diǎn)擊人員進(jìn)行語(yǔ)音呼叫、查看視頻監(jiān)控圖像等。

設(shè)計(jì)智能電網(wǎng)應(yīng)急通信管理系統(tǒng)時(shí)采用分層化的架構(gòu)，集成傳感器、云計(jì)算和移動(dòng)通信等技術(shù)，提高了應(yīng)急通信的實(shí)時(shí)性、快速性。應(yīng)急通信管理系統(tǒng)利用先進(jìn)的云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多層次的、矩陣式的信息解析，將智能電網(wǎng)中的每一個(gè)設(shè)備的所處位置和計(jì)算機(jī)信息集成在一起，為用戶提供一個(gè)可視化、共享化、形象化、直觀化和數(shù)字化的應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能電網(wǎng)組成部件的精確探測(cè)和位置標(biāo)識(shí)。應(yīng)急通信管理系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 智能電網(wǎng)應(yīng)急通信管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖設(shè)計(jì)

應(yīng)急通信管理系統(tǒng)為用戶提供一個(gè)友好的交互界面，這個(gè)界面是采用先進(jìn)的HTML5技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，能夠?qū)崟r(shí)地根據(jù)終端屏幕的大小進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，這個(gè)界面自適應(yīng)應(yīng)用終端界面。另外，利用云計(jì)算技術(shù)可以將底層數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)處理和交互界面集成在一起。交互層能夠?yàn)橛脩籼峁┮粋€(gè)先進(jìn)的訪問接口，能夠利用圖形化的操作界面實(shí)現(xiàn)信息輸入和控制服務(wù)，保證對(duì)用戶操作結(jié)果的處理。業(yè)務(wù)處理層可以根據(jù)應(yīng)急通信的邏輯業(yè)務(wù)處理需求，將數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)模型化、存儲(chǔ)化管理，實(shí)現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)大的設(shè)備處理功能，進(jìn)一步維護(hù)系統(tǒng)的操作，保證信息解析的準(zhǔn)確度。數(shù)據(jù)服務(wù)是應(yīng)急通信最為關(guān)鍵的一個(gè)層次，數(shù)據(jù)的來源非常多，這些數(shù)據(jù)均為電網(wǎng)中的允許數(shù)據(jù)，為了能夠提供更加強(qiáng)大的操作服務(wù)，應(yīng)急通信管理可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)連接、數(shù)據(jù)庫(kù)處理、數(shù)據(jù)庫(kù)共享、數(shù)據(jù)庫(kù)加工，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)信息的處理服務(wù)，具有重要的作用和意義，數(shù)據(jù)處理層可以實(shí)現(xiàn)就是基本信息的保存、查詢、修改和刪除，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的訪問操作。

云計(jì)算最為關(guān)鍵的技術(shù)是設(shè)備資源虛擬化，由于電網(wǎng)的設(shè)備非常多，為了能夠?qū)⑦@些設(shè)備全部集成整合到應(yīng)急通信管理系統(tǒng)中，需要將這些硬件設(shè)備進(jìn)行虛擬化，實(shí)現(xiàn)信息的并發(fā)訪問操作，能夠?yàn)橛脩籼峁?qiáng)大的操作支撐。應(yīng)急通信管理系統(tǒng)引入虛擬化技術(shù)，可以為每一類通信資源賦予不同的優(yōu)先級(jí)，這些優(yōu)先級(jí)可以包括很多種，實(shí)現(xiàn)CPU資源的加工分配、實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)的處理，加快了應(yīng)用軟件的快速高效響應(yīng)，進(jìn)一步虛擬化互聯(lián)網(wǎng)的利用率，保證系統(tǒng)的操作普及和應(yīng)用。虛擬化還有一個(gè)非常關(guān)鍵的作用，就是保證應(yīng)急通信管理系統(tǒng)可擴(kuò)展，保證每一類設(shè)備都可以安全穩(wěn)定地接入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的加工和服務(wù)。分布式透明性軟件架構(gòu)可以利用MapReduce技術(shù)實(shí)現(xiàn)，MapReduce可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集處理、清洗轉(zhuǎn)換、加載裝配和應(yīng)用展示，能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)急通信管理系統(tǒng)的加工處理和服務(wù)，保證系統(tǒng)的強(qiáng)大操作支撐，具有重要的作用和意義。

TD-LTE是媒體流和網(wǎng)絡(luò)信令業(yè)務(wù)承載的一個(gè)重要通道，數(shù)據(jù)操作的方式包括IP承載方式、ATM承載方式，其可以實(shí)現(xiàn)邏輯業(yè)務(wù)通信的呼叫控制、連接管理、開放業(yè)務(wù)接口等功能，負(fù)責(zé)互聯(lián)網(wǎng)的大部分信息傳輸功能。應(yīng)用層可以完成客戶的具體操作，為用戶提供強(qiáng)大的呼叫服務(wù)。TD-LTE通信傳輸時(shí)引入的關(guān)鍵技術(shù)很多，本文結(jié)合使用情況具體分析軟交換、多輸入多輸出、正交頻分多址接入、自適應(yīng)技術(shù)等。正交頻分多址接入作為一種下行多址接入方式，使用離散傅里葉變換，將OFDM作為上行多址接入方式，以便能夠有效地地提高頻率，進(jìn)一步改善對(duì)頻率的利用率。多輸入多輸出MIMO是一種關(guān)鍵的數(shù)據(jù)通信技術(shù)，該技術(shù)利用智能天線進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)多個(gè)渠道的輸入輸出，能夠有地抑制通信傳輸信道存在的衰減，保證用戶可以獲取更多的增益，構(gòu)建一種強(qiáng)大的陣列服務(wù)模式，提供更加廣闊的空間。多輸入多輸出作為一個(gè)發(fā)送端和接收端均可以采用的技術(shù)，在4G通信中引入先進(jìn)的智能天線操作技術(shù)，智能天線可以實(shí)現(xiàn)信息的同時(shí)發(fā)送和接收，構(gòu)建一個(gè)強(qiáng)大的并發(fā)通信傳輸通道，能夠?yàn)橛脩籼峁└嗟膫鬏斮Y源，在不需要增加無線通信帶寬的條件下，可以增大通信傳輸發(fā)射的功率，這樣就可以避免通信頻道存在的多徑衰落，保證信息傳輸?shù)目煽啃?、完整性，具有重要的作用和意義。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著電網(wǎng)信息化的發(fā)展，電網(wǎng)組成設(shè)備、軟件引入的技術(shù)越來越高端，電網(wǎng)也日趨智能化。因此，為了保證智能電網(wǎng)通信實(shí)時(shí)性，本文結(jié)合應(yīng)急通信的實(shí)際需求，利用先進(jìn)的云計(jì)算、傳感器等技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息加工，實(shí)時(shí)地判斷智能電網(wǎng)組成設(shè)備位置，更好地定位智能電網(wǎng)的每一處位置，具有重要的作用和意義。

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