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基于NGN架構的電力智能調度診斷系統設計
1系統設計目的
由于各環(huán)節因素的不確定性，電力系統容易出現多點(diǎn)短路或斷線(xiàn)等干擾，破壞電網(wǎng)運行及供電服務(wù)的穩定性，從而造成緊急突發(fā)事件的產(chǎn)生。在緊急情況出現時(shí)，不僅自身通信系統要保持通暢（即電力部門(mén)自身的指揮調度不能中斷，搶修現場(chǎng)也要通信保持暢通），同時(shí)還要做到跨部門(mén)合作，建立有效的通信編組和科學(xué)高效的響應流程等。另外，由于突發(fā)情況的復雜性，有時(shí)需要同時(shí)處理多個(gè)問(wèn)題，專(zhuān)家在后方統一指揮調度，及時(shí)遠程診斷搶修，對通信系統功能的多樣性、先進(jìn)性、靈活性以及穩定性等方面提出非常高的要求。傳統的電路交換，通信業(yè)務(wù)的單一性，成本高昂，往往無(wú)法滿(mǎn)足多業(yè)務(wù)、經(jīng)濟適用化的需求。綜合考慮通信技術(shù)的發(fā)展趨勢和電力發(fā)展的需求，展開(kāi)基于NGN架構的電力智能調度診斷系統設計，進(jìn)行電力系統的應急指揮、緊急調度與現場(chǎng)診斷于一體的工作。
2下一代通信網(wǎng)絡(luò )
下一代網(wǎng)絡(luò )（即NGN）是一個(gè)基于IP的全新通信網(wǎng)絡(luò )，可以承載語(yǔ)音數據多媒體等種類(lèi)豐富的業(yè)務(wù)，核心技術(shù)采用軟交換技術(shù)。和傳統的通信結構相比，具有以下優(yōu)勢：
1）提供開(kāi)放式的體系結構，層次簡(jiǎn)潔、清晰，便于新業(yè)務(wù)的快速開(kāi)發(fā)和網(wǎng)路節點(diǎn)的快速部署和插入；
2）綜合接入能力強，軟交換采用完全標準開(kāi)放的接口，使得網(wǎng)絡(luò )不同設備的互通成為可能；支持各種協(xié)議，實(shí)現了各種業(yè)務(wù)及用戶(hù)的綜合接入；實(shí)現了與現有通信網(wǎng)絡(luò )的平滑接入和無(wú)縫融合，適應電路交換網(wǎng)向寬帶化、數據化演進(jìn)的要求。
3）能兼容現有PSTN/ISDN基本業(yè)務(wù)和新業(yè)務(wù)，接入最新的3G多媒體業(yè)務(wù)。同時(shí)提供全開(kāi)放的業(yè)務(wù)平臺，支持傳統智能網(wǎng)業(yè)務(wù)，并支持綜合網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)的快速生成和提供。
4）提供了完善的網(wǎng)絡(luò )集中、實(shí)時(shí)、智能化管理，極大地降低了維護成本，更具經(jīng)濟型。
因此NGN架構和軟交換技術(shù)在電力智能調度系統中廣泛應用將會(huì )是必然的趨勢。
3基于NGN架構的電力智能調度診斷系統
3.1系統結構
基于NGN架構的電力智能調度診斷系統工作拓撲如圖1所示，系統充分整合電力系統現有各種資源，利用語(yǔ)音、視頻、軟交換、IP、微波等技術(shù)，實(shí)現語(yǔ)音調度、視頻監控、單兵圖像傳輸以及無(wú)線(xiàn)移動(dòng)圖像傳輸等多種調度業(yè)務(wù)的智能融合，通過(guò)智能調度平臺對各種業(yè)務(wù)和功能進(jìn)行操作和調度。
系統能夠實(shí)現電力應急指揮和調度的日常工作管理、應急預案作業(yè)管理、應急培訓、演練與評估、應急安全預警管理及日常外部信息分析等功能；同時(shí)實(shí)現對各工區以及變電站的監控和可視化管理、應急場(chǎng)所的圖像信息回傳、事故的分析、遠程協(xié)作診斷及車(chē)輛、人員、物資等資源配置信息的集中展現與管理；確保緊急或特殊情況下各部門(mén)之間快速、高效的配合與運作，及時(shí)修復故障，減少事故損失，降低由于突發(fā)情況帶來(lái)的負面影響。
3.2系統功能
3.2.1融合通信
語(yǔ)音業(yè)務(wù)上，將普通電話(huà)、移動(dòng)電話(huà)、對講機、IP電話(huà)、衛星電話(huà)等不同類(lèi)型通信終端連接起來(lái)，實(shí)現互連互通，并實(shí)現電話(huà)會(huì )議、語(yǔ)音資料存儲等功能；視頻業(yè)務(wù)上，將監控攝像頭上的視頻信號通過(guò)數字化壓縮編碼等處理，并傳送到指揮調度中心，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )視頻監控和調度；配合運用相關(guān)的單兵終端設備，將事故現場(chǎng)的視頻數據回傳，實(shí)現電網(wǎng)的遠程實(shí)時(shí)診斷；在通信方式上，實(shí)現了IP、PSTN、衛星、微波等多種網(wǎng)絡(luò )融合通信。
3.2.2調度信息顯示
可以在指揮調度中心的大屏幕上顯示系統采集到的實(shí)時(shí)數據、電網(wǎng)調度信息、一線(xiàn)人員信息、以及視頻監控點(diǎn)和單兵終端設備的信息。
3.2.3應急指揮調度
在發(fā)生重大事件、事故、災害時(shí)，自動(dòng)調出應急預案、處置流程，并顯示相關(guān)信息，為事件決策提供依據。
3.2.4移動(dòng)應急指揮
系統配備使用應急指揮車(chē)，車(chē)輛上具備衛星通信、移動(dòng)通信、超短波通信（對講）、VOIP通信等功能，融合各種通信手段，實(shí)現在任何地方任何地點(diǎn)均可以和指揮調度中心通信聯(lián)絡(luò )，將現場(chǎng)圖像、語(yǔ)音等數據信息傳到指揮調度中心，滿(mǎn)足應急需求。
3.2.5點(diǎn)對多點(diǎn)單兵功能
可以與多個(gè)一線(xiàn)人員進(jìn)行直接對話(huà)，并把現場(chǎng)情況通過(guò)語(yǔ)音和視頻實(shí)時(shí)傳輸到指揮調度中心，不僅滿(mǎn)足了控制、指導現場(chǎng)操作的需求，同時(shí)考慮了調度情況復雜性的需求。
3.2.6無(wú)線(xiàn)移動(dòng)圖像傳輸
可在高速移動(dòng)過(guò)程中和城市建筑物遮擋情況下傳輸實(shí)時(shí)雙向穩定的高清晰度音視頻、信息數據，把采集到的電力運行的相關(guān)信息資料發(fā)往電網(wǎng)的變電站、集控站等主控指揮調度中心。
3.3系統組成
3.3.1音頻調度
系統中集群終端、手機、對講機等設備的語(yǔ)音信息通過(guò)PSTN電話(huà)網(wǎng)、手機網(wǎng)、INTENET等各種方式傳輸到調度中心（在惡劣極端情況，提供容災手段，如通過(guò)衛星線(xiàn)路，保證網(wǎng)絡(luò )鏈路通暢安全），并存儲；指揮調度中心可以對工區、變電站等單位發(fā)布指令和主管單位報告情況。
3.3.2視頻調度
在工區、變電站、集控站等地點(diǎn)布置監控點(diǎn)，并對視頻數據進(jìn)行編碼、壓縮、數字化打包，利用現有的網(wǎng)絡(luò )傳輸條件，傳回到指揮調度中心，并解壓存儲，具體能夠實(shí)現：把監控點(diǎn)的圖像傳回指揮調度中心，在指揮調度界面上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，進(jìn)行安全監控；當監控點(diǎn)出現異常情況，指揮調度中心利用已有的通話(huà)條件，如PSTN、IP電話(huà)、相關(guān)人員手機或內部對講系統等對監控現場(chǎng)做出實(shí)時(shí)反應。
3.3.3單兵圖像傳輸
利用單兵設備作為信息采集終端，無(wú)線(xiàn)微波中繼設備作為接收中心。將OFDMA（下行）與TDMA（上行）技術(shù)有機融合，具有設備功耗小，覆蓋范圍大，吞吐量高，多用戶(hù)干擾小以及基站信號檢測算法復雜度低等特點(diǎn)。能夠適用于高速的移動(dòng)通信，支持高速車(chē)載使用，為指揮、搶修、日常維護、野外作業(yè)等通信需求提供遠距離、高質(zhì)量、高速率、無(wú)線(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸的調度診斷方案，可以實(shí)現同時(shí)對多個(gè)點(diǎn)的現場(chǎng)采集和直接反饋信息（語(yǔ)音和視頻），將指令（語(yǔ)音）直接下達到操作員個(gè)人。
3.3.4無(wú)線(xiàn)移動(dòng)圖像傳輸
采用COFDM（多載波調制技術(shù)）和MPEG-2圖像壓縮技術(shù)，可在高速移動(dòng)中和城市建筑物遮擋情況下傳輸實(shí)時(shí)雙向穩定的高清晰度音視頻以及數據傳輸，實(shí)現指揮調度中心與工區、變電站等的視頻回傳，信息實(shí)時(shí)交互。
3.3.5指揮調度平臺
指揮調度平臺，位于指揮調度中心，是一種多媒體軟交換平臺。指揮調度平臺分為7個(gè)組成單元：軟電話(huà)、視頻矩陣、用戶(hù)接口、調度終端對象管理、調度作業(yè)、系統管理、配置管理。指揮調度人員或診斷專(zhuān)家通過(guò)操作指揮調度平臺，實(shí)現各業(yè)務(wù)的調度，實(shí)時(shí)了解各監控點(diǎn)的音視頻等相關(guān)信息，全面掌握電力系統實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，并通過(guò)平臺下達決策指令或提供維護信息等。
4結束語(yǔ)
本系統基于NGN架構設計，綜合多種業(yè)務(wù)，同時(shí)實(shí)現多個(gè)點(diǎn)的事故診斷和統一指揮調度，并向工區或變電站等控制中心進(jìn)行相關(guān)數據資料的回傳。本系統采用軟交換技術(shù)，集語(yǔ)音處理、視頻處理、網(wǎng)絡(luò )傳輸、點(diǎn)對多點(diǎn)單兵、無(wú)線(xiàn)移動(dòng)傳輸功能等于一體，為電力系統突發(fā)情況的現場(chǎng)指揮、調度以及搶修等優(yōu)化資源，節約成本，提高效率。
由于各環(huán)節因素的不確定性，電力系統容易出現多點(diǎn)短路或斷線(xiàn)等干擾，破壞電網(wǎng)運行及供電服務(wù)的穩定性，從而造成緊急突發(fā)事件的產(chǎn)生。在緊急情況出現時(shí)，不僅自身通信系統要保持通暢（即電力部門(mén)自身的指揮調度不能中斷，搶修現場(chǎng)也要通信保持暢通），同時(shí)還要做到跨部門(mén)合作，建立有效的通信編組和科學(xué)高效的響應流程等。另外，由于突發(fā)情況的復雜性，有時(shí)需要同時(shí)處理多個(gè)問(wèn)題，專(zhuān)家在后方統一指揮調度，及時(shí)遠程診斷搶修，對通信系統功能的多樣性、先進(jìn)性、靈活性以及穩定性等方面提出非常高的要求。傳統的電路交換，通信業(yè)務(wù)的單一性，成本高昂，往往無(wú)法滿(mǎn)足多業(yè)務(wù)、經(jīng)濟適用化的需求。綜合考慮通信技術(shù)的發(fā)展趨勢和電力發(fā)展的需求，展開(kāi)基于NGN架構的電力智能調度診斷系統設計，進(jìn)行電力系統的應急指揮、緊急調度與現場(chǎng)診斷于一體的工作。
2下一代通信網(wǎng)絡(luò )
下一代網(wǎng)絡(luò )（即NGN）是一個(gè)基于IP的全新通信網(wǎng)絡(luò )，可以承載語(yǔ)音數據多媒體等種類(lèi)豐富的業(yè)務(wù)，核心技術(shù)采用軟交換技術(shù)。和傳統的通信結構相比，具有以下優(yōu)勢：
1）提供開(kāi)放式的體系結構，層次簡(jiǎn)潔、清晰，便于新業(yè)務(wù)的快速開(kāi)發(fā)和網(wǎng)路節點(diǎn)的快速部署和插入；
2）綜合接入能力強，軟交換采用完全標準開(kāi)放的接口，使得網(wǎng)絡(luò )不同設備的互通成為可能；支持各種協(xié)議，實(shí)現了各種業(yè)務(wù)及用戶(hù)的綜合接入；實(shí)現了與現有通信網(wǎng)絡(luò )的平滑接入和無(wú)縫融合，適應電路交換網(wǎng)向寬帶化、數據化演進(jìn)的要求。
3）能兼容現有PSTN/ISDN基本業(yè)務(wù)和新業(yè)務(wù)，接入最新的3G多媒體業(yè)務(wù)。同時(shí)提供全開(kāi)放的業(yè)務(wù)平臺，支持傳統智能網(wǎng)業(yè)務(wù)，并支持綜合網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)的快速生成和提供。
4）提供了完善的網(wǎng)絡(luò )集中、實(shí)時(shí)、智能化管理，極大地降低了維護成本，更具經(jīng)濟型。
因此NGN架構和軟交換技術(shù)在電力智能調度系統中廣泛應用將會(huì )是必然的趨勢。
3基于NGN架構的電力智能調度診斷系統
3.1系統結構
基于NGN架構的電力智能調度診斷系統工作拓撲如圖1所示，系統充分整合電力系統現有各種資源，利用語(yǔ)音、視頻、軟交換、IP、微波等技術(shù)，實(shí)現語(yǔ)音調度、視頻監控、單兵圖像傳輸以及無(wú)線(xiàn)移動(dòng)圖像傳輸等多種調度業(yè)務(wù)的智能融合，通過(guò)智能調度平臺對各種業(yè)務(wù)和功能進(jìn)行操作和調度。
系統能夠實(shí)現電力應急指揮和調度的日常工作管理、應急預案作業(yè)管理、應急培訓、演練與評估、應急安全預警管理及日常外部信息分析等功能；同時(shí)實(shí)現對各工區以及變電站的監控和可視化管理、應急場(chǎng)所的圖像信息回傳、事故的分析、遠程協(xié)作診斷及車(chē)輛、人員、物資等資源配置信息的集中展現與管理；確保緊急或特殊情況下各部門(mén)之間快速、高效的配合與運作，及時(shí)修復故障，減少事故損失，降低由于突發(fā)情況帶來(lái)的負面影響。
3.2系統功能
3.2.1融合通信
語(yǔ)音業(yè)務(wù)上，將普通電話(huà)、移動(dòng)電話(huà)、對講機、IP電話(huà)、衛星電話(huà)等不同類(lèi)型通信終端連接起來(lái)，實(shí)現互連互通，并實(shí)現電話(huà)會(huì )議、語(yǔ)音資料存儲等功能；視頻業(yè)務(wù)上，將監控攝像頭上的視頻信號通過(guò)數字化壓縮編碼等處理，并傳送到指揮調度中心，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )視頻監控和調度；配合運用相關(guān)的單兵終端設備，將事故現場(chǎng)的視頻數據回傳，實(shí)現電網(wǎng)的遠程實(shí)時(shí)診斷；在通信方式上，實(shí)現了IP、PSTN、衛星、微波等多種網(wǎng)絡(luò )融合通信。
3.2.2調度信息顯示
可以在指揮調度中心的大屏幕上顯示系統采集到的實(shí)時(shí)數據、電網(wǎng)調度信息、一線(xiàn)人員信息、以及視頻監控點(diǎn)和單兵終端設備的信息。
3.2.3應急指揮調度
在發(fā)生重大事件、事故、災害時(shí)，自動(dòng)調出應急預案、處置流程，并顯示相關(guān)信息，為事件決策提供依據。
3.2.4移動(dòng)應急指揮
系統配備使用應急指揮車(chē)，車(chē)輛上具備衛星通信、移動(dòng)通信、超短波通信（對講）、VOIP通信等功能，融合各種通信手段，實(shí)現在任何地方任何地點(diǎn)均可以和指揮調度中心通信聯(lián)絡(luò )，將現場(chǎng)圖像、語(yǔ)音等數據信息傳到指揮調度中心，滿(mǎn)足應急需求。
3.2.5點(diǎn)對多點(diǎn)單兵功能
可以與多個(gè)一線(xiàn)人員進(jìn)行直接對話(huà)，并把現場(chǎng)情況通過(guò)語(yǔ)音和視頻實(shí)時(shí)傳輸到指揮調度中心，不僅滿(mǎn)足了控制、指導現場(chǎng)操作的需求，同時(shí)考慮了調度情況復雜性的需求。
3.2.6無(wú)線(xiàn)移動(dòng)圖像傳輸
可在高速移動(dòng)過(guò)程中和城市建筑物遮擋情況下傳輸實(shí)時(shí)雙向穩定的高清晰度音視頻、信息數據，把采集到的電力運行的相關(guān)信息資料發(fā)往電網(wǎng)的變電站、集控站等主控指揮調度中心。
3.3系統組成
3.3.1音頻調度
系統中集群終端、手機、對講機等設備的語(yǔ)音信息通過(guò)PSTN電話(huà)網(wǎng)、手機網(wǎng)、INTENET等各種方式傳輸到調度中心（在惡劣極端情況，提供容災手段，如通過(guò)衛星線(xiàn)路，保證網(wǎng)絡(luò )鏈路通暢安全），并存儲；指揮調度中心可以對工區、變電站等單位發(fā)布指令和主管單位報告情況。
3.3.2視頻調度
在工區、變電站、集控站等地點(diǎn)布置監控點(diǎn)，并對視頻數據進(jìn)行編碼、壓縮、數字化打包，利用現有的網(wǎng)絡(luò )傳輸條件，傳回到指揮調度中心，并解壓存儲，具體能夠實(shí)現：把監控點(diǎn)的圖像傳回指揮調度中心，在指揮調度界面上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，進(jìn)行安全監控；當監控點(diǎn)出現異常情況，指揮調度中心利用已有的通話(huà)條件，如PSTN、IP電話(huà)、相關(guān)人員手機或內部對講系統等對監控現場(chǎng)做出實(shí)時(shí)反應。
3.3.3單兵圖像傳輸
利用單兵設備作為信息采集終端，無(wú)線(xiàn)微波中繼設備作為接收中心。將OFDMA（下行）與TDMA（上行）技術(shù)有機融合，具有設備功耗小，覆蓋范圍大，吞吐量高，多用戶(hù)干擾小以及基站信號檢測算法復雜度低等特點(diǎn)。能夠適用于高速的移動(dòng)通信，支持高速車(chē)載使用，為指揮、搶修、日常維護、野外作業(yè)等通信需求提供遠距離、高質(zhì)量、高速率、無(wú)線(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸的調度診斷方案，可以實(shí)現同時(shí)對多個(gè)點(diǎn)的現場(chǎng)采集和直接反饋信息（語(yǔ)音和視頻），將指令（語(yǔ)音）直接下達到操作員個(gè)人。
3.3.4無(wú)線(xiàn)移動(dòng)圖像傳輸
采用COFDM（多載波調制技術(shù)）和MPEG-2圖像壓縮技術(shù)，可在高速移動(dòng)中和城市建筑物遮擋情況下傳輸實(shí)時(shí)雙向穩定的高清晰度音視頻以及數據傳輸，實(shí)現指揮調度中心與工區、變電站等的視頻回傳，信息實(shí)時(shí)交互。
3.3.5指揮調度平臺
指揮調度平臺，位于指揮調度中心，是一種多媒體軟交換平臺。指揮調度平臺分為7個(gè)組成單元：軟電話(huà)、視頻矩陣、用戶(hù)接口、調度終端對象管理、調度作業(yè)、系統管理、配置管理。指揮調度人員或診斷專(zhuān)家通過(guò)操作指揮調度平臺，實(shí)現各業(yè)務(wù)的調度，實(shí)時(shí)了解各監控點(diǎn)的音視頻等相關(guān)信息，全面掌握電力系統實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，并通過(guò)平臺下達決策指令或提供維護信息等。
4結束語(yǔ)
本系統基于NGN架構設計，綜合多種業(yè)務(wù)，同時(shí)實(shí)現多個(gè)點(diǎn)的事故診斷和統一指揮調度，并向工區或變電站等控制中心進(jìn)行相關(guān)數據資料的回傳。本系統采用軟交換技術(shù)，集語(yǔ)音處理、視頻處理、網(wǎng)絡(luò )傳輸、點(diǎn)對多點(diǎn)單兵、無(wú)線(xiàn)移動(dòng)傳輸功能等于一體，為電力系統突發(fā)情況的現場(chǎng)指揮、調度以及搶修等優(yōu)化資源，節約成本，提高效率。
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