智能電網應急通信管理系統研究與設計

傅強

（來賓供電局，廣西南寧，530000）

0 引言

電力是國民經濟改革和發展的重要基礎，也是國家經濟建設的支柱。智能電網設備運行于戶外，面臨著風雨雷電等自然災害的侵襲，非常容易發生電力安全事故，影響國家經濟的發展和增長。通信不僅僅是電網安全生產的重要技術支撐，也是電網數據智能化、共享化運行的關鍵基石，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，保障智能電網的通信安全成為國家電網研究的重點。智能電網應急通信管理系統可以實時地監控電網通信情況，優化配置通信資源，實現電網通信的應急調配，保障實時通信功能，具有重要的作用和意義。

1 智能電網應急通信管理系統分析

應急通信不是指一般意義上的數據信息交互，更重要的是需要在指揮中心對信息進行匯聚和指揮調度，應用服務層可以安裝到智能移動終端APP上，統一應急指揮通信平臺，根據電力應急通信的應用場景分析可以獲知，應急通信需要實現移動終端之間的緊急呼叫，實現通訊內容的強拆、轉接、監聽、錄音等操作。應急通信最為關鍵的就是即時通信，準確的記錄應急指揮人員的命令，通過文字、圖片、視頻等進行通信，實現應急處置人員之間的快捷、可靠交流。應急通信還要能夠為用戶提供事件、位置、時間等信息，將這些現場的信息經過加工，能夠在指揮中心實現信息加工和處理操作。智能電網應急通信管理系統的主要業務是監控、分配、優化通信資源，實現應急通信指揮，系統功能業務如圖1所示。

圖1 智能電網應急通信管理系統組成結構

1.1 通信實時監視

智能電網組成設備非常多，應急通信管理系統需要在設備網管操作服務的基礎上擴大網絡監控范圍，實時地整合通信設備的日志數據，然后將這些數據進行加工和分析，為通信運行、管理操作提供更加全面、完整的視頻監控圖，實現對電網多廠商設備的集中運行監控，面向智能電網實現告警分析，強化故障處理的時效性。通信的實時監控能夠為用戶提供一種調度分析手段，采用一個強大的網絡狀態自動分析工具，構建一個設備故障自動化預警功能，將電網設備和故障記錄關聯在一起，針對告警信息進行智能化分析，進一步提高網絡故障定位的精準性，實時監控還需要采用一個可視化的服務界面，利用可視化的服務為用戶提供更加直觀的、形象的信息展示，便于電網應急通信監控人員的管理、操作。

1.2 通信資源管理

通信資源包括無線和有線兩類，可以根據電網數據采集、傳輸的方法將這些資源集成起來，形成一個統一的、規范的、完整的資源數據庫，面向智能電網運行業務需求按需提供通信資源服務。因此，通信資源管理需要包括三個關鍵方面的內容，分別是通信資源查詢、通信資源升級維護、通信資源智能調度和預警分析。通信資源查詢可以為應急通信管理人員提供一個強大的操作支撐，便于應急通信管理人員分配可用資源。通信資源升級維護可以根據需求，實時地將同軸電纜升級為光纖，也可以將3G移動通信升級為4G或5G通信，這樣就可以更好地發展智能電網的通信服務，加快通信傳輸速度，為應急通信提供更多的可用頻帶。智能調度和預警分析可以根據應急通信的響應優先級，為應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，更好地優化應急通信方式，確保應急通信的可靠運行。

1.3 電網架構管理

電網架構管理是應急通信系統的一個重要功能。電網架構涵蓋的通信設備非常多，這些通信設備接入的模式不一樣，因此電網架構管理可以引入更加先進的ESB技術，利用企業服務總線為不同的設備、電網監控系統提供注冊、認證和共享數據服務，進一步提高電網的服務性能，保證配電操作管理的自動化，實現動力傳輸的可擴展性、可維護性，進一步提高數據通信的輔助能力。

1.4 數據采集與控制

數據采集與控制能夠為應急通信管理提供一個動態的數據源，實現電網通信設備資源的集中化，構建一個模型匹配的操作服務功能。數據采集和控制的目標對象非常多，這些對象包括傳輸系統、接入網系統、機房動力環境等。應急通信管理系統可以根據數據采集的結果，發出不同的控制指令，通過執行這些操作指令，可以進一步約束信息資源，實現信息加工和處理，具有重要的作用和意義。

1.5 故障定位決策功能

應急通信管理系統不僅僅需要為電網提供通信傳輸服務，同時還需要適應電網通信的集約化、扁平化管理需求，面對日益龐大和復雜的骨干通信網絡，快速地定位電網的故障位置，實現告警信息自動化分析、故障設備自動捕捉，為通信提供一個可視化、集中化的服務功能，優化資源調配方案，實現故障處理響應，保證電網的正常、可靠運行，同時利用故障決策定位服務，實現對信息的加工和處理，也可以為用戶提供強大的應用支撐。

2 智能電網應急通信管理系統設計

智能電網應急通信管理系統可以實現語音呼叫、語音會議、語音群組對講、視頻圖像回傳、視頻轉發、圖片拍傳和實時定位功能。應急通信過程中，電力設備巡檢人員之間的業務溝通或巡檢人員向領導匯報都可以實現點對點語音單呼。電力調度員通過控制臺根據業務類型可以隨時召開遠程多方語音電話會議。巡檢人員給調度員或領導匯報線路現場情況時，可以通過“一鍵對講”方式實現群組呼叫。巡檢人員通過無線網絡可將智能采集終端的現場情況實時回傳到巡檢中心，調度人員可也可同時呼叫多個巡檢人員，查看多路視頻圖像，并且與現場的工作人員進行視頻通話。調度人員通過查看控制臺的視頻圖像后，可將該路視頻圖像根據需要轉發給外線智能手機、領導可視話機、中心大屏幕或正在進行的視頻會議等。巡檢人員通過智能終端對桿塔上的電子標簽及線路情況以圖片方式傳回到后臺服務器，調度人員可隨時查看。調度系統與GIS系統對接后，可實現對巡檢人員的定位。在控制臺上顯示人員的具體位置，并且可點擊人員進行語音呼叫、查看視頻監控圖像等。

設計智能電網應急通信管理系統時采用分層化的架構，集成傳感器、云計算和移動通信等技術，提高了應急通信的實時性、快速性。應急通信管理系統利用先進的云計算技術，實現了多層次的、矩陣式的信息解析，將智能電網中的每一個設備的所處位置和計算機信息集成在一起，為用戶提供一個可視化、共享化、形象化、直觀化和數字化的應用軟件，實現對智能電網組成部件的精確探測和位置標識。應急通信管理系統總體架構設計如圖2所示。

圖2 智能電網應急通信管理系統業務流程圖設計

應急通信管理系統為用戶提供一個友好的交互界面，這個界面是采用先進的HTML5技術實現的，能夠實時地根據終端屏幕的大小進行適時調整，這個界面自適應應用終端界面。另外，利用云計算技術可以將底層數據、業務處理和交互界面集成在一起。交互層能夠為用戶提供一個先進的訪問接口，能夠利用圖形化的操作界面實現信息輸入和控制服務，保證對用戶操作結果的處理。業務處理層可以根據應急通信的邏輯業務處理需求，將數據實現模型化、存儲化管理，實現一個強大的設備處理功能，進一步維護系統的操作，保證信息解析的準確度。數據服務是應急通信最為關鍵的一個層次，數據的來源非常多，這些數據均為電網中的允許數據，為了能夠提供更加強大的操作服務，應急通信管理可以實現數據庫連接、數據庫處理、數據庫共享、數據庫加工，進一步實現信息的處理服務，具有重要的作用和意義，數據處理層可以實現就是基本信息的保存、查詢、修改和刪除，實現大數據的訪問操作。

云計算最為關鍵的技術是設備資源虛擬化，由于電網的設備非常多，為了能夠將這些設備全部集成整合到應急通信管理系統中，需要將這些硬件設備進行虛擬化，實現信息的并發訪問操作，能夠為用戶提供強大的操作支撐。應急通信管理系統引入虛擬化技術，可以為每一類通信資源賦予不同的優先級，這些優先級可以包括很多種，實現CPU資源的加工分配、實現優先級的處理，加快了應用軟件的快速高效響應，進一步虛擬化互聯網的利用率，保證系統的操作普及和應用。虛擬化還有一個非常關鍵的作用，就是保證應急通信管理系統可擴展，保證每一類設備都可以安全穩定地接入系統，實現對信息的加工和服務。分布式透明性軟件架構可以利用MapReduce技術實現，MapReduce可以實現對數據的采集處理、清洗轉換、加載裝配和應用展示，能夠實現應急通信管理系統的加工處理和服務，保證系統的強大操作支撐，具有重要的作用和意義。

TD-LTE是媒體流和網絡信令業務承載的一個重要通道，數據操作的方式包括IP承載方式、ATM承載方式，其可以實現邏輯業務通信的呼叫控制、連接管理、開放業務接口等功能，負責互聯網的大部分信息傳輸功能。應用層可以完成客戶的具體操作，為用戶提供強大的呼叫服務。TD-LTE通信傳輸時引入的關鍵技術很多，本文結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、自適應技術等。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，進一步改善對頻率的利用率。多輸入多輸出MIMO是一種關鍵的數據通信技術，該技術利用智能天線進行操作，實現多個渠道的輸入輸出，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，構建一種強大的陣列服務模式，提供更加廣闊的空間。多輸入多輸出作為一個發送端和接收端均可以采用的技術，在4G通信中引入先進的智能天線操作技術，智能天線可以實現信息的同時發送和接收，構建一個強大的并發通信傳輸通道，能夠為用戶提供更多的傳輸資源，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，保證信息傳輸的可靠性、完整性，具有重要的作用和意義。

3 結束語

隨著電網信息化的發展，電網組成設備、軟件引入的技術越來越高端，電網也日趨智能化。因此，為了保證智能電網通信實時性，本文結合應急通信的實際需求，利用先進的云計算、傳感器等技術實現信息加工，實時地判斷智能電網組成設備位置，更好地定位智能電網的每一處位置，具有重要的作用和意義。

參考文獻

[1]陳碩,趙永彬,劉明,等.基于RS-BN的電力信息通信系統故障診斷方法[J].控制工程,2015,22(6):1212-1217.

[2]劉雪艷,張強,李戰明,等.面向智能電網通信系統的數據聚合和訪問控制方法[J].電力系統自動化,2016,40(14):135-144.

[3]林靜懷,米為民,李澤科,等.智能電網調度控制系統的遠方操作安全防誤技術[J].電力系統自動化,2015(1):60-64.

[4]彭暉,陶洪鑄,嚴亞勤,等.智能電網調度控制系統數據庫管理技術[J].電力系統自動化,2015(1):19-25.

[5]何瑞文,汪東,張延旭,等.智能電網信息流的建模和靜態計算方法研究[J].中國電機工程學報,2016,36(6):1527-1535.

[6]徐思雅,張國翊,郭少勇,等.一種認知無線電的智能電網通信業務數據分組調度機制[J].北京郵電大學學報,2015,38(s1):15-19.

[7]王倩,王偉,陳上吉,等.省級智能電網發展程度評估體系與方法[J].電力系統及其自動化學報,2016,28(8):122-128.