基于LTE230的長島電力無線專網應用與實現*

田兵 張雷 劉振棟 張鹍 趙作斌 馬永銘 柳培忠

【摘 要】針對山東長島特有的復雜海島環境、交通不便、通信網絡分散等問題，提出了建設LTE230系統的發展方案。通過對LTE230系統的優勢特點進行分析，著重介紹了多個智能化的應用，該系統在智能電網中發揮了不可替代的作用，其良好的覆蓋效果和通信能力可滿足當地的應用需求。

【關鍵詞】通信網絡 LTE230 智能電網

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.06.015 中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1010（2016）06-0067-04

引用格式：田兵，張雷，劉振棟，等. 基于LTE230的長島電力無線專網應用與實現[J]. 移動通信， 2016，40（6）： 67-70.

1 引言

目前，國內的通信方式主要包括有線網、無線公網和無線專網。由于現在配用電網絡通信網絡拓撲結構復雜、節點眾多，且安全性和可靠性得不到保證，因此建設容量大、資源專用和安全性高的無線專網得到了人們越來越多的重視。

LTE230系統是基于TD-LTE核心技術，工作在電力專有的230MHz頻譜系統，由于其具有低成本、廣覆蓋、安全性高、可靠性高等特點，因此正廣泛應用于電力無線通信系統。本文根據LTE230系統的特點，針對山東長島復雜的地理環境，給出了LTE230系統的建設方案，并配備了用戶信息采集、遠程控制、視頻監控、語音調度、應急維修和海底監測等應用業務。

2 LTE230系統架構

LTE230系統是基于電力專用的230MHz頻譜，采用TD-LTE技術，依托頻譜聚合、OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交頻分多址）、干擾協調等技術，達到了離散窄帶寬帶傳輸的條件，使無線專網在電力行業得到廣泛應用。如圖1所示，LTE230系統主要由無線終端、接入網、核心網及網管構成，應用層由多個應用業務形成聯合指揮調控的統一網絡。

（1）無線終端是直接與用電信息采集、負控、配電自動化、視頻監控和輸電線路監控等電力終端設備通信。終端與監控單元能夠無需借助其他設備快速連接，做到實時傳輸并負責收集終端數據，及時處理且做出統一調度。

（2）接入網是由多個無線基站組成，能夠接入多路用戶，而且每個基站單個扇區最多可接入2000個電力數據用戶，可以使用戶達到全覆蓋。

（3）核心網負責業務數據的傳輸和對接入網的管理，直接與智能電網主站連接。通過核心網電力終端，在數據采集、調度指揮、視頻監控、應急搶險等應用方面具有顯著效果。

（4）網絡管理單元主要是對設備運維和網絡狀態的監控，通過與現存的電力信息管理進行結合，并能利用現代化的各種多媒體技術、GIS（Geographic Information System，地理信息系統）/GPS（Global Positioning System，全球定位系統）技術等實時動態觀測，統一調度，形成了一套現代化的多媒體指揮系統。

3 LTE230系統應用

3.1 溫度監測

將無源溫度傳感器安裝于開關柜、變壓器、變電站內的觸頭和接點上并緊密接觸，在距離傳感器2m之內的位置安裝無線讀寫裝置的天線以獲取傳感器回傳的信息，讀寫裝置再通過LTE230無線通信終端將信息傳送到監控中心，實現開關柜、變壓器、變電站內的觸點和接點溫升的在線監測，以達到對配用電網故障事前預警的目的，輔助管理和平衡電力負荷，從而確保供電的安全穩定。

3.2 應急通信保障

LTE230應急通信保障及會議電視系統由調度臺、視音頻系統、LTE230網絡、調度服務器、車載式通信終端、適合野外作業的特種智能通信終端、專用通信終端、通用智能通信終端以及用以承載以上部分系統的車輛構成。

系統承載車輛可以利用現有工程車輛實現，將車載終端安裝在工程車輛適當位置，供電采用車上直流12V電源。LTE230天線和wifiAP（Wireless Access Point，無線訪問接入點）天線應用時最好放置在工程車輛的車頂，這樣接收信號和信號覆蓋會好些。長島是由多個獨立的海島組成，應保證每個海島具有一輛簡易的應急保障車輛，以方便工程搶修和項目施工時做內部通信保障應用。

（1）語音調度

系統支持組呼、廣播、強插、強拆、動態重組等一系列傳統調度業務。系統具備優異的集群性能指標，在語音調度的功能和性能方面均不遜色于傳統數字集群系統，對數據調度和視頻調度的綜合應用能夠大大拓寬調度系統的應用范圍，提高效率。應急指揮智能調度系統支持混合組網，可以融合已有的通信系統。此外，系統還具有錄音、錄像、監聽、公告、存儲、遠程控制功能。

（2）視頻調度

視頻調度系統通過將各種語音、視頻通信設備、視頻會議等應用高效地融合在一起，進行統一接入、分類和管理，匯聚在一起后最終在大屏上統一顯示，可方便指揮員全方位地了解現場情況，更加高效地對現場進行指揮。

系統可以實現遠程視頻會議、遠程視頻監控、遠程移動單兵音視頻回傳、視頻監控自動診斷、有線/無線語音指揮、音視頻聯動指揮等多媒體指揮業務，同時還能把電力視頻防盜、辦公大樓安防系統、電力系統的視頻監控系統等已經搭建好的視頻信息進行管理和調用。系統終端能夠主動上傳視頻，并可主動調看其他移動或固定終端實時視頻，支持視頻主動獲取及視頻遠程調閱的工作方式。

（3）電力GIS/GPS

電力GIS是運用現代化的信息管理系統與電力系統的生產管理相結合，通過該系統可以實時跟蹤電力設備和電網運行狀態信息、生產管理和電力技術信息。GIS具有開放性的環境，能支持多種數據庫管理系統，通過GIS可以將地理環境與周邊自然環境集中于統一系統中，通過該系統查詢有關數據和技術資料。

為了實現對具有通信能力的人員及車輛的定位和調度能力，系統與GPS系統進行對接，實現對單兵系統、機動應急通信車系統等具備GPS定位信息的通信終端的定位查詢。可以在GIS地圖上直接對各通信單元進行通信調度操作，實現圈選、點擊、分組實時通信和調度操作，提高系統的互動性和快速的指揮部署能力。

3.3 海底電纜監測

（1）維護海底電纜

海底電纜監測主要監測過往船只不能在有海底電纜的海域駐留、作業等，一旦出現，系統要及時給予告警，以便及時驅離駐留、作業的船只，從而避免過往船只無意損壞海底電纜的情況。

監測海上船只目前最有效的方案是采用雷達技術，利用X波段雷達可以全天候監測半徑30公里海域內的所有過往船只的航速、位置、大小等信息。為達到更好的監測效果，可以采用雷達監測與視頻監測相結合的方案。當雷達發現告警船只時，可以觸發攝像機遠控詳細跟蹤觀察海域內的船只并記錄存儲。

（2）海底光纜實時在線監測

為保證電力通信網的安全，需要更為可靠的實時在線監測，它是確保電網安全、經濟、穩定運行的重要技術手段。在光纜網劣化遇到險情時，RFTS（Remote Fiber Testing System，光纜網實時監控系統）可以進行險情預警和定位，從而大幅度增強通信網絡的防毀能力，降低光纜阻斷的發生率，這將帶來巨大的經濟效益和社會效益，對建設電力系統堅強通信網工作，尤其是對光通信專業管理智能化工作具有非常重要的現實意義。

該系統主要是對光纜接頭事件點、光纜段、光纖鏈路以及光纜網不同層次進行預警分析，通過自動方式啟動OTDR（Optical Time Domain Reflectometer，光時域反射儀）對指定光纖進行測試，獲取光纜測試數據，即沿光纜數萬個均勻分布點的散射和反射功率電平值，所有取樣點的連線構成了該光纖鏈路的OTDR曲線，光纖連接器、斷裂、終點會引起光的反射，形成向上突變的反射事件；光纖的彎曲、熔接會增加光纖的衰耗，引起向下的突變，形成非反射事件。通過數據分析找到曲線的突變點，確定光纖頭端、尾端、接頭、熔接等光纖事件點。系統通過自動參考數據比對，分析事件點、光纜段、光纖鏈路衰耗數據的變化，將復雜的分析過程變得十分簡單。通過邏輯拓撲呈現方式，確定光纜的運行狀態，當數據變化超過預警門限時發出直觀的預警信息。

3.4 移動辦公和電視會議

移動辦公是在有LTE230網絡覆蓋的條件下，利用LTE230 CPE（Customer Premise Equipment，客戶終端設備）+wifiAP構成的通信終端，實現支持Wi-Fi的Pad（Portable android device，平板電腦）接入電力通信內網。但要將Pad改造為只能通過wifiAP+LTE230 CPE訪問接入，而不能再通過Wi-Fi訪問接入任何其他網絡，這樣能夠快速解決突發狀況，大大提高了辦公效率和辦公自動化能力。

此外，由于長島是由多個獨立的島嶼組成，相互間交通只有靠船只，而船只受環境的影響較大，風力大時船只就停航，這使得長島電力公司內部召開會議、工作部署等成為難事，因此有必要在長島電力公司內部應用電視會議系統。由于電視會議具有高性能語音識別、數據協同功能和會議控制功能等特點，從而實現了長島同步會議，有利于交流，統一部署控制。

4 LTE230系統優勢分析

長島是由多個小島組成的海島環境，道路交通不是很方便，建設有線電纜會大大增加成本費用，而無線公網覆蓋率還遠達不到用戶需求，且安全性和可靠性也無法保證。因此，在長島建設LTE230無線專網既能節省成本，又能在很大程度上改善長島的通信狀況。

簡潔綜合的網絡管理系統，通過溫度監測的應用，可以實時在線排查基站配用電故障，確保配用電安全，應急通信保障通過遠程監控，實時在線監控，加上良好的視頻和語音調度，提高工作效率，統一部署。擁有移動辦公和電視會議等業務應用，充分補充了應急系統處置能力和統一調度規劃能力，實現了長島的廣泛覆蓋。

此外，LTE230系統的低成本、專有的230MHz頻率資源，提高了無線專網的利用效率。在用戶體驗方面，擁有大容量接入技術，能同時容納大量用戶實時在線，并且擁有良好的通信條件；在用戶信息采集方面，傳統的抄表業務抄收成功率不高、可靠性不強、花費成本大、用戶信息安全難以保障，而LTE230系統只需一個電力終端系統就能完美收集數據。

5 結束語

本文通過介紹LTE230系統在山東長島的應用，體現了該系統的靈活性和可靠性，可以在不同的復雜地理環境下，結合LTE230系統的特點推出多種應用方案，達到了智能電網的要求。LTE230系統在智能配電網中，實現了用電信息的采集、配用電自動化、圖像及視頻傳輸等業務，提高了電力無線通信專網的應用服務能力和應用前景，同時提升了電網的互動化水平，為國家電網推廣堅強智能電網的目標提供了可靠依據。

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