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基于NGN架構的電力智能調(diào)度診斷系統(tǒng)設計
1系統(tǒng)設計目的
由于各環(huán)節(jié)因素的不確定性，電力系統(tǒng)容易出現(xiàn)多點短路或斷線等干擾，破壞電網(wǎng)運行及供電服務的穩(wěn)定性，從而造成緊急突發(fā)事件的產(chǎn)生。在緊急情況出現(xiàn)時，不僅自身通信系統(tǒng)要保持通暢（即電力部門自身的指揮調(diào)度不能中斷，搶修現(xiàn)場也要通信保持暢通），同時還要做到跨部門合作，建立有效的通信編組和科學高效的響應流程等。另外，由于突發(fā)情況的復雜性，有時需要同時處理多個問題，專家在后方統(tǒng)一指揮調(diào)度，及時遠程診斷搶修，對通信系統(tǒng)功能的多樣性、先進性、靈活性以及穩(wěn)定性等方面提出非常高的要求。傳統(tǒng)的電路交換，通信業(yè)務的單一性，成本高昂，往往無法滿足多業(yè)務、經(jīng)濟適用化的需求。綜合考慮通信技術的發(fā)展趨勢和電力發(fā)展的需求，展開基于NGN架構的電力智能調(diào)度診斷系統(tǒng)設計，進行電力系統(tǒng)的應急指揮、緊急調(diào)度與現(xiàn)場診斷于一體的工作。
2下一代通信網(wǎng)絡
下一代網(wǎng)絡（即NGN）是一個基于IP的全新通信網(wǎng)絡，可以承載語音數(shù)據(jù)多媒體等種類豐富的業(yè)務，核心技術采用軟交換技術。和傳統(tǒng)的通信結構相比，具有以下優(yōu)勢：
1）提供開放式的體系結構，層次簡潔、清晰，便于新業(yè)務的快速開發(fā)和網(wǎng)路節(jié)點的快速部署和插入；
2）綜合接入能力強，軟交換采用完全標準開放的接口，使得網(wǎng)絡不同設備的互通成為可能；支持各種協(xié)議，實現(xiàn)了各種業(yè)務及用戶的綜合接入；實現(xiàn)了與現(xiàn)有通信網(wǎng)絡的平滑接入和無縫融合，適應電路交換網(wǎng)向寬帶化、數(shù)據(jù)化演進的要求。
3）能兼容現(xiàn)有PSTN/ISDN基本業(yè)務和新業(yè)務，接入最新的3G多媒體業(yè)務。同時提供全開放的業(yè)務平臺，支持傳統(tǒng)智能網(wǎng)業(yè)務，并支持綜合網(wǎng)絡業(yè)務的快速生成和提供。
4）提供了完善的網(wǎng)絡集中、實時、智能化管理，極大地降低了維護成本，更具經(jīng)濟型。
因此NGN架構和軟交換技術在電力智能調(diào)度系統(tǒng)中廣泛應用將會是必然的趨勢。
3基于NGN架構的電力智能調(diào)度診斷系統(tǒng)
3.1系統(tǒng)結構
基于NGN架構的電力智能調(diào)度診斷系統(tǒng)工作拓撲如圖1所示，系統(tǒng)充分整合電力系統(tǒng)現(xiàn)有各種資源，利用語音、視頻、軟交換、IP、微波等技術，實現(xiàn)語音調(diào)度、視頻監(jiān)控、單兵圖像傳輸以及無線移動圖像傳輸?shù)榷喾N調(diào)度業(yè)務的智能融合，通過智能調(diào)度平臺對各種業(yè)務和功能進行操作和調(diào)度。
系統(tǒng)能夠實現(xiàn)電力應急指揮和調(diào)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；同時實現(xiàn)對各工區(qū)以及變電站的監(jiān)控和可視化管理、應急場所的圖像信息回傳、事故的分析、遠程協(xié)作診斷及車輛、人員、物資等資源配置信息的集中展現(xiàn)與管理；確保緊急或特殊情況下各部門之間快速、高效的配合與運作，及時修復故障，減少事故損失，降低由于突發(fā)情況帶來的負面影響。
3.2系統(tǒng)功能
3.2.1融合通信
語音業(yè)務上，將普通電話、移動電話、對講機、IP電話、衛(wèi)星電話等不同類型通信終端連接起來，實現(xiàn)互連互通，并實現(xiàn)電話會議、語音資料存儲等功能；視頻業(yè)務上，將監(jiān)控攝像頭上的視頻信號通過數(shù)字化壓縮編碼等處理，并傳送到指揮調(diào)度中心，實現(xiàn)網(wǎng)絡視頻監(jiān)控和調(diào)度；配合運用相關的單兵終端設備，將事故現(xiàn)場的視頻數(shù)據(jù)回傳，實現(xiàn)電網(wǎng)的遠程實時診斷；在通信方式上，實現(xiàn)了IP、PSTN、衛(wèi)星、微波等多種網(wǎng)絡融合通信。
3.2.2調(diào)度信息顯示
可以在指揮調(diào)度中心的大屏幕上顯示系統(tǒng)采集到的實時數(shù)據(jù)、電網(wǎng)調(diào)度信息、一線人員信息、以及視頻監(jiān)控點和單兵終端設備的信息。
3.2.3應急指揮調(diào)度
在發(fā)生重大事件、事故、災害時，自動調(diào)出應急預案、處置流程，并顯示相關信息，為事件決策提供依據(jù)。
3.2.4移動應急指揮
系統(tǒng)配備使用應急指揮車，車輛上具備衛(wèi)星通信、移動通信、超短波通信（對講）、VOIP通信等功能，融合各種通信手段，實現(xiàn)在任何地方任何地點均可以和指揮調(diào)度中心通信聯(lián)絡，將現(xiàn)場圖像、語音等數(shù)據(jù)信息傳到指揮調(diào)度中心，滿足應急需求。
3.2.5點對多點單兵功能
可以與多個一線人員進行直接對話，并把現(xiàn)場情況通過語音和視頻實時傳輸?shù)街笓]調(diào)度中心，不僅滿足了控制、指導現(xiàn)場操作的需求，同時考慮了調(diào)度情況復雜性的需求。
3.2.6無線移動圖像傳輸
可在高速移動過程中和城市建筑物遮擋情況下傳輸實時雙向穩(wěn)定的高清晰度音視頻、信息數(shù)據(jù)，把采集到的電力運行的相關信息資料發(fā)往電網(wǎng)的變電站、集控站等主控指揮調(diào)度中心。
3.3系統(tǒng)組成
3.3.1音頻調(diào)度
系統(tǒng)中集群終端、手機、對講機等設備的語音信息通過PSTN電話網(wǎng)、手機網(wǎng)、INTENET等各種方式傳輸?shù)秸{(diào)度中心（在惡劣極端情況，提供容災手段，如通過衛(wèi)星線路，保證網(wǎng)絡鏈路通暢安全），并存儲；指揮調(diào)度中心可以對工區(qū)、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(diào)度
在工區(qū)、變電站、集控站等地點布置監(jiān)控點，并對視頻數(shù)據(jù)進行編碼、壓縮、數(shù)字化打包，利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡傳輸條件，傳回到指揮調(diào)度中心，并解壓存儲，具體能夠實現(xiàn)：把監(jiān)控點的圖像傳回指揮調(diào)度中心，在指揮調(diào)度界面上進行實時顯示，進行安全監(jiān)控；當監(jiān)控點出現(xiàn)異常情況，指揮調(diào)度中心利用已有的通話條件，如PSTN、IP電話、相關人員手機或內(nèi)部對講系統(tǒng)等對監(jiān)控現(xiàn)場做出實時反應。
3.3.3單兵圖像傳輸
利用單兵設備作為信息采集終端，無線微波中繼設備作為接收中心。將OFDMA（下行）與TDMA（上行）技術有機融合，具有設備功耗小，覆蓋范圍大，吞吐量高，多用戶干擾小以及基站信號檢測算法復雜度低等特點。能夠適用于高速的移動通信，支持高速車載使用，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、無線實時傳輸?shù)恼{(diào)度診斷方案，可以實現(xiàn)同時對多個點的現(xiàn)場采集和直接反饋信息（語音和視頻），將指令（語音）直接下達到操作員個人。
3.3.4無線移動圖像傳輸
采用COFDM（多載波調(diào)制技術）和MPEG-2圖像壓縮技術，可在高速移動中和城市建筑物遮擋情況下傳輸實時雙向穩(wěn)定的高清晰度音視頻以及數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)指揮調(diào)度中心與工區(qū)、變電站等的視頻回傳，信息實時交互。
3.3.5指揮調(diào)度平臺
指揮調(diào)度平臺，位于指揮調(diào)度中心，是一種多媒體軟交換平臺。指揮調(diào)度平臺分為7個組成單元：軟電話、視頻矩陣、用戶接口、調(diào)度終端對象管理、調(diào)度作業(yè)、系統(tǒng)管理、配置管理。指揮調(diào)度人員或診斷專家通過操作指揮調(diào)度平臺，實現(xiàn)各業(yè)務的調(diào)度，實時了解各監(jiān)控點的音視頻等相關信息，全面掌握電力系統(tǒng)實時運行狀態(tài)，并通過平臺下達決策指令或提供維護信息等。
4結束語
本系統(tǒng)基于NGN架構設計，綜合多種業(yè)務，同時實現(xiàn)多個點的事故診斷和統(tǒng)一指揮調(diào)度，并向工區(qū)或變電站等控制中心進行相關數(shù)據(jù)資料的回傳。本系統(tǒng)采用軟交換技術，集語音處理、視頻處理、網(wǎng)絡傳輸、點對多點單兵、無線移動傳輸功能等于一體，為電力系統(tǒng)突發(fā)情況的現(xiàn)場指揮、調(diào)度以及搶修等優(yōu)化資源，節(jié)約成本，提高效率。
由于各環(huán)節(jié)因素的不確定性，電力系統(tǒng)容易出現(xiàn)多點短路或斷線等干擾，破壞電網(wǎng)運行及供電服務的穩(wěn)定性，從而造成緊急突發(fā)事件的產(chǎn)生。在緊急情況出現(xiàn)時，不僅自身通信系統(tǒng)要保持通暢（即電力部門自身的指揮調(diào)度不能中斷，搶修現(xiàn)場也要通信保持暢通），同時還要做到跨部門合作，建立有效的通信編組和科學高效的響應流程等。另外，由于突發(fā)情況的復雜性，有時需要同時處理多個問題，專家在后方統(tǒng)一指揮調(diào)度，及時遠程診斷搶修，對通信系統(tǒng)功能的多樣性、先進性、靈活性以及穩(wěn)定性等方面提出非常高的要求。傳統(tǒng)的電路交換，通信業(yè)務的單一性，成本高昂，往往無法滿足多業(yè)務、經(jīng)濟適用化的需求。綜合考慮通信技術的發(fā)展趨勢和電力發(fā)展的需求，展開基于NGN架構的電力智能調(diào)度診斷系統(tǒng)設計，進行電力系統(tǒng)的應急指揮、緊急調(diào)度與現(xiàn)場診斷于一體的工作。
2下一代通信網(wǎng)絡
下一代網(wǎng)絡（即NGN）是一個基于IP的全新通信網(wǎng)絡，可以承載語音數(shù)據(jù)多媒體等種類豐富的業(yè)務，核心技術采用軟交換技術。和傳統(tǒng)的通信結構相比，具有以下優(yōu)勢：
1）提供開放式的體系結構，層次簡潔、清晰，便于新業(yè)務的快速開發(fā)和網(wǎng)路節(jié)點的快速部署和插入；
2）綜合接入能力強，軟交換采用完全標準開放的接口，使得網(wǎng)絡不同設備的互通成為可能；支持各種協(xié)議，實現(xiàn)了各種業(yè)務及用戶的綜合接入；實現(xiàn)了與現(xiàn)有通信網(wǎng)絡的平滑接入和無縫融合，適應電路交換網(wǎng)向寬帶化、數(shù)據(jù)化演進的要求。
3）能兼容現(xiàn)有PSTN/ISDN基本業(yè)務和新業(yè)務，接入最新的3G多媒體業(yè)務。同時提供全開放的業(yè)務平臺，支持傳統(tǒng)智能網(wǎng)業(yè)務，并支持綜合網(wǎng)絡業(yè)務的快速生成和提供。
4）提供了完善的網(wǎng)絡集中、實時、智能化管理，極大地降低了維護成本，更具經(jīng)濟型。
因此NGN架構和軟交換技術在電力智能調(diào)度系統(tǒng)中廣泛應用將會是必然的趨勢。
3基于NGN架構的電力智能調(diào)度診斷系統(tǒng)
3.1系統(tǒng)結構
基于NGN架構的電力智能調(diào)度診斷系統(tǒng)工作拓撲如圖1所示，系統(tǒng)充分整合電力系統(tǒng)現(xiàn)有各種資源，利用語音、視頻、軟交換、IP、微波等技術，實現(xiàn)語音調(diào)度、視頻監(jiān)控、單兵圖像傳輸以及無線移動圖像傳輸?shù)榷喾N調(diào)度業(yè)務的智能融合，通過智能調(diào)度平臺對各種業(yè)務和功能進行操作和調(diào)度。
系統(tǒng)能夠實現(xiàn)電力應急指揮和調(diào)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；同時實現(xiàn)對各工區(qū)以及變電站的監(jiān)控和可視化管理、應急場所的圖像信息回傳、事故的分析、遠程協(xié)作診斷及車輛、人員、物資等資源配置信息的集中展現(xiàn)與管理；確保緊急或特殊情況下各部門之間快速、高效的配合與運作，及時修復故障，減少事故損失，降低由于突發(fā)情況帶來的負面影響。
3.2系統(tǒng)功能
3.2.1融合通信
語音業(yè)務上，將普通電話、移動電話、對講機、IP電話、衛(wèi)星電話等不同類型通信終端連接起來，實現(xiàn)互連互通，并實現(xiàn)電話會議、語音資料存儲等功能；視頻業(yè)務上，將監(jiān)控攝像頭上的視頻信號通過數(shù)字化壓縮編碼等處理，并傳送到指揮調(diào)度中心，實現(xiàn)網(wǎng)絡視頻監(jiān)控和調(diào)度；配合運用相關的單兵終端設備，將事故現(xiàn)場的視頻數(shù)據(jù)回傳，實現(xiàn)電網(wǎng)的遠程實時診斷；在通信方式上，實現(xiàn)了IP、PSTN、衛(wèi)星、微波等多種網(wǎng)絡融合通信。
3.2.2調(diào)度信息顯示
可以在指揮調(diào)度中心的大屏幕上顯示系統(tǒng)采集到的實時數(shù)據(jù)、電網(wǎng)調(diào)度信息、一線人員信息、以及視頻監(jiān)控點和單兵終端設備的信息。
3.2.3應急指揮調(diào)度
在發(fā)生重大事件、事故、災害時，自動調(diào)出應急預案、處置流程，并顯示相關信息，為事件決策提供依據(jù)。
3.2.4移動應急指揮
系統(tǒng)配備使用應急指揮車，車輛上具備衛(wèi)星通信、移動通信、超短波通信（對講）、VOIP通信等功能，融合各種通信手段，實現(xiàn)在任何地方任何地點均可以和指揮調(diào)度中心通信聯(lián)絡，將現(xiàn)場圖像、語音等數(shù)據(jù)信息傳到指揮調(diào)度中心，滿足應急需求。
3.2.5點對多點單兵功能
可以與多個一線人員進行直接對話，并把現(xiàn)場情況通過語音和視頻實時傳輸?shù)街笓]調(diào)度中心，不僅滿足了控制、指導現(xiàn)場操作的需求，同時考慮了調(diào)度情況復雜性的需求。
3.2.6無線移動圖像傳輸
可在高速移動過程中和城市建筑物遮擋情況下傳輸實時雙向穩(wěn)定的高清晰度音視頻、信息數(shù)據(jù)，把采集到的電力運行的相關信息資料發(fā)往電網(wǎng)的變電站、集控站等主控指揮調(diào)度中心。
3.3系統(tǒng)組成
3.3.1音頻調(diào)度
系統(tǒng)中集群終端、手機、對講機等設備的語音信息通過PSTN電話網(wǎng)、手機網(wǎng)、INTENET等各種方式傳輸?shù)秸{(diào)度中心（在惡劣極端情況，提供容災手段，如通過衛(wèi)星線路，保證網(wǎng)絡鏈路通暢安全），并存儲；指揮調(diào)度中心可以對工區(qū)、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(diào)度
在工區(qū)、變電站、集控站等地點布置監(jiān)控點，并對視頻數(shù)據(jù)進行編碼、壓縮、數(shù)字化打包，利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡傳輸條件，傳回到指揮調(diào)度中心，并解壓存儲，具體能夠實現(xiàn)：把監(jiān)控點的圖像傳回指揮調(diào)度中心，在指揮調(diào)度界面上進行實時顯示，進行安全監(jiān)控；當監(jiān)控點出現(xiàn)異常情況，指揮調(diào)度中心利用已有的通話條件，如PSTN、IP電話、相關人員手機或內(nèi)部對講系統(tǒng)等對監(jiān)控現(xiàn)場做出實時反應。
3.3.3單兵圖像傳輸
利用單兵設備作為信息采集終端，無線微波中繼設備作為接收中心。將OFDMA（下行）與TDMA（上行）技術有機融合，具有設備功耗小，覆蓋范圍大，吞吐量高，多用戶干擾小以及基站信號檢測算法復雜度低等特點。能夠適用于高速的移動通信，支持高速車載使用，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、無線實時傳輸?shù)恼{(diào)度診斷方案，可以實現(xiàn)同時對多個點的現(xiàn)場采集和直接反饋信息（語音和視頻），將指令（語音）直接下達到操作員個人。
3.3.4無線移動圖像傳輸
采用COFDM（多載波調(diào)制技術）和MPEG-2圖像壓縮技術，可在高速移動中和城市建筑物遮擋情況下傳輸實時雙向穩(wěn)定的高清晰度音視頻以及數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)指揮調(diào)度中心與工區(qū)、變電站等的視頻回傳，信息實時交互。
3.3.5指揮調(diào)度平臺
指揮調(diào)度平臺，位于指揮調(diào)度中心，是一種多媒體軟交換平臺。指揮調(diào)度平臺分為7個組成單元：軟電話、視頻矩陣、用戶接口、調(diào)度終端對象管理、調(diào)度作業(yè)、系統(tǒng)管理、配置管理。指揮調(diào)度人員或診斷專家通過操作指揮調(diào)度平臺，實現(xiàn)各業(yè)務的調(diào)度，實時了解各監(jiān)控點的音視頻等相關信息，全面掌握電力系統(tǒng)實時運行狀態(tài)，并通過平臺下達決策指令或提供維護信息等。
4結束語
本系統(tǒng)基于NGN架構設計，綜合多種業(yè)務，同時實現(xiàn)多個點的事故診斷和統(tǒng)一指揮調(diào)度，并向工區(qū)或變電站等控制中心進行相關數(shù)據(jù)資料的回傳。本系統(tǒng)采用軟交換技術，集語音處理、視頻處理、網(wǎng)絡傳輸、點對多點單兵、無線移動傳輸功能等于一體，為電力系統(tǒng)突發(fā)情況的現(xiàn)場指揮、調(diào)度以及搶修等優(yōu)化資源，節(jié)約成本，提高效率。
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