慈溪電力應急指揮通信系統(tǒng)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(wǎng)公司針對電力通信網(wǎng)缺乏機動應急通信能力的狀況，逐步開展了融合衛(wèi)星、模擬集群、無線局域網(wǎng)、無線專網(wǎng)以及有線光纜等多種系統(tǒng)為一體的應急指揮通信系統(tǒng)的規(guī)劃設計工作。為了保證系統(tǒng)的機動性，其主要的近程接入手段采用無線方式實現(xiàn)。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(wǎng)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(wǎng)絡的規(guī)范、標準體系不完善，頻率使用上尚存在一些問題；3G網(wǎng)絡的安全性太低，且容易由于網(wǎng)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(wǎng)公司對應急指揮通信系統(tǒng)總體規(guī)劃設計要求的基礎(chǔ)上，慈溪供電局結(jié)合自身應急指揮調(diào)度方面的需求，為進一步提高供電部門對重大突發(fā)事件的快速反應能力、應急處理能力和總體控制能力，構(gòu)建暢通、高效協(xié)同的指揮信息平臺，提供更加快捷的語音、視頻、數(shù)據(jù)傳輸及通信保障服務，組織搭建了一套基于無線專網(wǎng)的應急指揮通信系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)建設方案

1.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)主要由區(qū)域傳輸網(wǎng)絡和應急指揮調(diào)度平臺兩部分組成，其總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)中的應急指揮調(diào)度平臺集現(xiàn)場圖像監(jiān)控、語音調(diào)度指揮、數(shù)據(jù)處理、移動定位等各種重大、緊急突發(fā)事件的實時信息智能處理功能于一體，同時實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)、信息的備份及其在不同職能部門之間的共享。

指揮調(diào)度平臺是整個系統(tǒng)的應用匯聚點，運行基礎(chǔ)是由電力光纖專網(wǎng)和寬帶無線專網(wǎng)構(gòu)成的IP傳輸網(wǎng)絡。該網(wǎng)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(xiàn)區(qū)域內(nèi)的寬帶無線網(wǎng)絡信號覆蓋。

整個寬帶無線傳輸網(wǎng)絡是一個采用自定義體制實現(xiàn)的專用網(wǎng)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(wǎng)符合應急通信系統(tǒng)的技術(shù)要求，能夠進行快速部署，網(wǎng)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(tǒng)配置

無線應急指揮通信系統(tǒng)的配置包括4部分：

（1）調(diào)度指揮平臺管理服務器，完成視頻監(jiān)控、語音調(diào)度控制、數(shù)據(jù)信息處理備份和信息分發(fā)共享等功能，是整個系統(tǒng)業(yè)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(xiàn)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(fā)現(xiàn)場。

（3）局端和周巷、觀海衛(wèi)、慈東中心片區(qū)各配備1個上架式中心基站設備，實現(xiàn)各自區(qū)域的寬帶無線網(wǎng)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(shù)據(jù)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(wǎng)。應急指揮中心的實施方案見圖2。

圖2 應急指揮中心結(jié)構(gòu)

應急指揮中心需設有綜合業(yè)務指揮調(diào)度平臺服務器和綜合業(yè)務終端，直接以LAN方式接入光纖專網(wǎng)。其中平臺負責多媒體業(yè)務處理、無線網(wǎng)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(quán)限的賬號。綜合業(yè)務終端通過賬號登錄平臺，實現(xiàn)視頻監(jiān)控、語音調(diào)度以及數(shù)據(jù)處理等業(yè)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(nèi)部網(wǎng)絡。各供電所分中心另外配置綜合業(yè)務終端接入光纖專網(wǎng)，同樣通過登錄綜合業(yè)務指揮調(diào)度平臺實現(xiàn)各項功能。

2 系統(tǒng)特點

2.1 實用性強

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

2.2 業(yè)務兼容性好，可擴展性強

系統(tǒng)的無線傳輸網(wǎng)絡支持IP數(shù)據(jù)透明傳輸，業(yè)務數(shù)據(jù)采用標準網(wǎng)絡接口，支持多層網(wǎng)絡無縫連接，能夠承載各種IP類型的業(yè)務應用，兼容性好；同時通過IP鏈接，系統(tǒng)可以簡便地與3G、衛(wèi)星或者有線網(wǎng)絡進行對接，擴展其應用范圍和應用方式。

2.3 數(shù)據(jù)安全性高

無線信號傳輸由于其傳播介質(zhì)的開放性，更需要做好數(shù)據(jù)安全性方面的考慮。

系統(tǒng)的無線傳輸網(wǎng)絡采用了自定義的物理傳輸層幀結(jié)構(gòu)及空中接口，結(jié)合非公開的自主非對稱組網(wǎng)協(xié)議，保證了空中信號無法被破解；在此基礎(chǔ)上，每個基站對接入的終端設備和業(yè)務設備都提供鑒權(quán)操作，只有經(jīng)過鑒權(quán)的設備才可以入網(wǎng)并傳輸業(yè)務；在業(yè)務層面，還可直接與IP數(shù)據(jù)加密機對接，提供直接的信源加密。

3 系統(tǒng)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(tǒng)設有市供電局大樓、周巷、觀海衛(wèi)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(qū)域大小與天線架設高度有關(guān)，信號盲區(qū)的問題通過終端中繼功能解決。各基站的覆蓋區(qū)域如圖3所示。

圖3 各中心站覆蓋區(qū)域示意圖

3.2 終端中繼實現(xiàn)基站覆蓋區(qū)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(qū)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(qū)域如圖4所示。

圖4 終端中繼延伸覆蓋區(qū)域

以終端中繼方式方便快捷地實現(xiàn)盲區(qū)覆蓋，不僅能夠更好地實現(xiàn)突發(fā)事件現(xiàn)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(qū)域內(nèi)自由運動，系統(tǒng)自動完成網(wǎng)絡資源的分配及業(yè)務的變更管理，無需人工設置。

終端內(nèi)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(diào)度平臺的GIS系統(tǒng)。

3.4 綜合業(yè)務傳輸

系統(tǒng)組建的是一個多點對多點的專用無線IP網(wǎng)絡，能夠支持各種IP業(yè)務，包括視頻、語音以及數(shù)據(jù)等。

區(qū)域內(nèi)發(fā)生重大突發(fā)事件時，不僅可以利用系統(tǒng)實現(xiàn)視頻監(jiān)控和語音調(diào)度，同時也可以實現(xiàn)各種IP業(yè)務數(shù)據(jù)的傳輸，為應急指揮提供更多強有力的保障手段，IP業(yè)務應急傳輸如圖5所示。

3.5 無線接入鑒權(quán)及業(yè)務設備接入鑒權(quán)

系統(tǒng)提供無線傳輸設備和IP業(yè)務設備的接入鑒權(quán)，鑒權(quán)由應急指揮中心平臺統(tǒng)一控制管理。無線傳輸網(wǎng)絡僅允許經(jīng)過接入鑒權(quán)的終端入網(wǎng)工作，同時也僅有經(jīng)過業(yè)務設備接入鑒權(quán)的IP設備在網(wǎng)絡中可以傳輸數(shù)據(jù)。兩種層次的手段相結(jié)合，保證無線網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)的安全性。

圖5 臨時應急IP業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸

4 結(jié)語

實際應用結(jié)果表明，系統(tǒng)部署方便快捷，通信效果良好，語音調(diào)度及視頻監(jiān)控流暢、及時，數(shù)據(jù)文件傳輸順暢。系統(tǒng)的建立為實施高效指揮、科學決策提供了可靠的基礎(chǔ)保障，為提高對突發(fā)事件的反應能力發(fā)揮了重要作用。

[1]周鴻喜，焦陽.應急指揮通信系統(tǒng)的功能與特點[J].電力系統(tǒng)通信，2011，32（4）:1-5.

[2]劉麗榕，王玉東.輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)通信傳輸方式研究[J].電力系統(tǒng)通信，2011，32（4）:20-24.

[3]李文峰，韓曉冰.現(xiàn)代應急通信技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學出版社，2007.

[4]李道華，王成渝，李勇.應急通信技術(shù)的發(fā)展與應用[J].電子技術(shù)應用，1997（11）:4-6.

[5]王海濤.應急通信發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)手段分析[J].電力系統(tǒng)通信，2011，32（2）:1-6.

[6]崔燕明，劉孝先.電力應急通信指揮系統(tǒng)的建設方案[J].電力系統(tǒng)通信，2009，30（6）:33-36.