慈溪電力應急指揮通信系統的建設

王 偉，林 科，鄭 重

（慈溪市供電局，浙江 慈溪 315300）

0 引言

2008年南方冰災以來，國家電網公司針對電力通信網缺乏機動應急通信能力的狀況，逐步開展了融合衛星、模擬集群、無線局域網、無線專網以及有線光纜等多種系統為一體的應急指揮通信系統的規劃設計工作。為了保證系統的機動性，其主要的近程接入手段采用無線方式實現。目前的無線傳輸方案主要有Wi-Fi，WiMAX，3G等，但三者都存在一些不足之處。Wi-Fi網絡間存在相互干涉、穿透力不強且傳輸距離不遠的缺點；WiMAX網絡的規范、標準體系不完善，頻率使用上尚存在一些問題；3G網絡的安全性太低，且容易由于網絡擁堵影響使用效果，后期運維成本也較大。

在深入了解國家電網公司對應急指揮通信系統總體規劃設計要求的基礎上，慈溪供電局結合自身應急指揮調度方面的需求，為進一步提高供電部門對重大突發事件的快速反應能力、應急處理能力和總體控制能力，構建暢通、高效協同的指揮信息平臺，提供更加快捷的語音、視頻、數據傳輸及通信保障服務，組織搭建了一套基于無線專網的應急指揮通信系統。

1 系統建設方案

1.1 系統總體架構

系統主要由區域傳輸網絡和應急指揮調度平臺兩部分組成，其總體架構如圖1所示。

圖1 系統總體架構

系統中的應急指揮調度平臺集現場圖像監控、語音調度指揮、數據處理、移動定位等各種重大、緊急突發事件的實時信息智能處理功能于一體，同時實現各種數據、信息的備份及其在不同職能部門之間的共享。

指揮調度平臺是整個系統的應用匯聚點，運行基礎是由電力光纖專網和寬帶無線專網構成的IP傳輸網絡。該網絡由光纖通道完成應急指揮中心與無線基站之間的有線連接，再由無線基站實現區域內的寬帶無線網絡信號覆蓋。

整個寬帶無線傳輸網絡是一個采用自定義體制實現的專用網絡，包括基站、車載終端和背負終端等部分，在提供IP傳輸通路的同時集成了音視頻通信和移動定位等功能。無線專網符合應急通信系統的技術要求，能夠進行快速部署，網絡具有自動組織和管理的能力，實用性、安全性、可靠性及可擴展能力強。

1.2 系統配置

無線應急指揮通信系統的配置包括4部分：

（1）調度指揮平臺管理服務器，完成視頻監控、語音調度控制、數據信息處理備份和信息分發共享等功能，是整個系統業務和管理的集中平臺。

（2）指揮中心配備2個單兵背負終端設備、2個車載終端設備（可支持中繼應用），作為現場信息采集及無線信號傳輸鏈路建立的載體，最多可支援4個突發現場。

（3）局端和周巷、觀海衛、慈東中心片區各配備1個上架式中心基站設備，實現各自區域的寬帶無線網絡信號覆蓋。

（4）局應急指揮中心與各基站之間以光纖通道進行連接，每條光纖鏈路以8 Mbps的通路帶寬來保證視頻傳輸要求。

1.3 應急指揮中心實施方案

應急指揮中心的基站天線架設在供電局大樓頂，基站設備放置在機房。除了架設無線基站之外，還需完成應急指揮中心與各個無線基站之間的數據匯聚。因此在通信機房中專門為4個無線基站提供4個光纖接入口，同時也為應急指揮中心提供1個光纖接入口，總共5個光口組成1個專用局域網。應急指揮中心的實施方案見圖2。

圖2 應急指揮中心結構

應急指揮中心需設有綜合業務指揮調度平臺服務器和綜合業務終端，直接以LAN方式接入光纖專網。其中平臺負責多媒體業務處理、無線網絡資源及設備管理、定位跟蹤等功能的管理；同時向應急指揮中心和各供電所提供多個不同權限的賬號。綜合業務終端通過賬號登錄平臺，實現視頻監控、語音調度以及數據處理等業務應用。

1.4 各供電所分中心的實施方案

無線基站天線分別架設在各供電所大樓樓頂，中心基站設備安裝在機房，中間通過饋線直接相連。

中心基站通過LAN方式接入光交換機與局中心機房直連，建立專用內部網絡。各供電所分中心另外配置綜合業務終端接入光纖專網，同樣通過登錄綜合業務指揮調度平臺實現各項功能。

2 系統特點

2.1 實用性強

系統實用性體現在快速的部署能力，能夠及時對突發事件進行響應；無線網絡通過終端中繼可便捷地對基站信號盲區進行補充覆蓋，能更好地滿足復雜機動應用環境下應急指揮通信系統的要求；寬帶無線傳輸網絡具備抗干擾能力，通過陷波處理抑制窄帶干擾，提高系統在復雜電磁環境下的可用性。

2.2 業務兼容性好，可擴展性強

系統的無線傳輸網絡支持IP數據透明傳輸，業務數據采用標準網絡接口，支持多層網絡無縫連接，能夠承載各種IP類型的業務應用，兼容性好；同時通過IP鏈接，系統可以簡便地與3G、衛星或者有線網絡進行對接，擴展其應用范圍和應用方式。

2.3 數據安全性高

無線信號傳輸由于其傳播介質的開放性，更需要做好數據安全性方面的考慮。

系統的無線傳輸網絡采用了自定義的物理傳輸層幀結構及空中接口，結合非公開的自主非對稱組網協議，保證了空中信號無法被破解；在此基礎上，每個基站對接入的終端設備和業務設備都提供鑒權操作，只有經過鑒權的設備才可以入網并傳輸業務；在業務層面，還可直接與IP數據加密機對接，提供直接的信源加密。

3 系統功能

3.1 全市范圍的無線信號覆蓋

慈溪電力應急指揮通信系統設有市供電局大樓、周巷、觀海衛和慈東4個無線中心基站架設點，各基站獨立同頻覆蓋，其覆蓋區域大小與天線架設高度有關，信號盲區的問題通過終端中繼功能解決。各基站的覆蓋區域如圖3所示。

圖3 各中心站覆蓋區域示意圖

3.2 終端中繼實現基站覆蓋區域的延伸

無線終端設備支持同頻中繼，能夠自動完成終端和中繼2種工作模式之間的切換。實際使用過程中，可以通過1級甚至是2級中繼來完成無線基站盲區的信號補充覆蓋。將背負終端用于中繼時如果提升高度（如使用電力搶修車升高），則中繼覆蓋范圍更大，效果更好，中繼延伸覆蓋區域如圖4所示。

圖4 終端中繼延伸覆蓋區域

以終端中繼方式方便快捷地實現盲區覆蓋，不僅能夠更好地實現突發事件現場的通信指揮保障和視頻信息采集，還可以避免建設過多的基站，降低建設成本。

3.3 終端漫游及跟蹤定位

終端可以在各個不同的基站覆蓋區域內自由運動，系統自動完成網絡資源的分配及業務的變更管理，無需人工設置。

終端內置GPS模塊，可定時向中心上傳位置信息，并顯示拓撲信息，同時該信息也可以提供給指揮調度平臺的GIS系統。

3.4 綜合業務傳輸

系統組建的是一個多點對多點的專用無線IP網絡，能夠支持各種IP業務，包括視頻、語音以及數據等。

區域內發生重大突發事件時，不僅可以利用系統實現視頻監控和語音調度，同時也可以實現各種IP業務數據的傳輸，為應急指揮提供更多強有力的保障手段，IP業務應急傳輸如圖5所示。

3.5 無線接入鑒權及業務設備接入鑒權

系統提供無線傳輸設備和IP業務設備的接入鑒權，鑒權由應急指揮中心平臺統一控制管理。無線傳輸網絡僅允許經過接入鑒權的終端入網工作，同時也僅有經過業務設備接入鑒權的IP設備在網絡中可以傳輸數據。兩種層次的手段相結合，保證無線網絡中數據的安全性。

圖5 臨時應急IP業務數據傳輸

4 結語

實際應用結果表明，系統部署方便快捷，通信效果良好，語音調度及視頻監控流暢、及時，數據文件傳輸順暢。系統的建立為實施高效指揮、科學決策提供了可靠的基礎保障，為提高對突發事件的反應能力發揮了重要作用。

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