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(一)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和組網(wǎng)技術(shù)
一般來說,在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中,組網(wǎng)方式的合理性,在一定程度上關(guān)系著以太網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和高效性。隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展和我國(guó)電網(wǎng)的進(jìn)一步深化改革,變電站的智能化程度也越來越高,從當(dāng)前我國(guó)組網(wǎng)方式的運(yùn)用現(xiàn)狀來看,可以將其簡(jiǎn)單概括為:新組建的網(wǎng)絡(luò)將系統(tǒng)的性能和功能要求作為基本前提,采用優(yōu)化節(jié)點(diǎn)分布和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的方式,一方面可以有效提高變電站通信系統(tǒng)的信息化水平,另一方面還能實(shí)現(xiàn)投入與效能的均衡化。
(二)以太網(wǎng)交換技術(shù)
所謂以太網(wǎng)交換技術(shù),主要指的是在以太網(wǎng)運(yùn)行的過程中,具有性能高、操作簡(jiǎn)單、密集高端口以及低價(jià)特點(diǎn)的一種交換產(chǎn)品,將這一技術(shù)運(yùn)用在變電站通信系統(tǒng)中,在一定程度上可以有效提高通信系統(tǒng)的安全性和可靠性。一般來說,在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,之所以會(huì)提出交換技術(shù)這一概念,主要是為了進(jìn)一步改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的共享工作模式。從當(dāng)前我國(guó)以太網(wǎng)交換技術(shù)的使用現(xiàn)狀來看,有三種交換技術(shù)被得到廣泛地推廣和運(yùn)用,分別是信元交換、幀交換以及端換。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,在以太網(wǎng)運(yùn)用領(lǐng)域出現(xiàn)了三層交換技術(shù),一方面改善了在明確劃分局域網(wǎng)中段之后,只能通過路由器對(duì)網(wǎng)絡(luò)中子網(wǎng)進(jìn)行全面監(jiān)督和管理的局面;另一方面也解決了由于傳統(tǒng)路由器的復(fù)雜、低速而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生瓶頸的問題,有效提高通信系統(tǒng)的工作效率。
二、加強(qiáng)變電站通信系統(tǒng)可靠性的有效策略
(一)雙以太網(wǎng)冗余的實(shí)現(xiàn)
在對(duì)變電站結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面仔細(xì)地分析之后,我們可以知道,IED具備完全獨(dú)立的兩組隔離變壓器、控制器、通信電纜以及收發(fā)器等。一般來說,每個(gè)通信設(shè)備都具有個(gè)體差異性,在通信冗余協(xié)議的實(shí)現(xiàn)上也存在著一定的區(qū)別,但是具有相同的基本原理。所以,我們?cè)趯?shí)際的研究工作中,在解決一個(gè)通信設(shè)備的問題之后,就可以解決其余通信設(shè)備的問題。IED可以采用回環(huán)測(cè)試的方式,對(duì)系統(tǒng)中的鏈路進(jìn)行全面地檢測(cè),確保通信系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。在實(shí)際的工作中,可以將這兩個(gè)接口都與協(xié)議棧綁定,并且具備控制層訪問的不同媒體地址。通常在完成以太網(wǎng)與熱備用的連接之后,系統(tǒng)是不具備信息發(fā)送功能的,但是由于充分考慮到鏈路會(huì)在發(fā)生故障時(shí)被切斷這一因素,所以需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行不斷地改進(jìn),確保系統(tǒng)信息接收的通暢性。系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí),利用工作接口IED設(shè)備可以在網(wǎng)絡(luò)中傳送信息,在進(jìn)行回環(huán)檢測(cè)時(shí),如果IED發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障,就可以馬上發(fā)出命令,對(duì)熱備用接口進(jìn)行設(shè)置,確保其通信控制器可以進(jìn)行信息發(fā)送,并且將全部信息從工作接口的主鏈路上轉(zhuǎn)移到熱備用接口的鏈路上,這樣一來,就算工作信息接口發(fā)生故障,備用接口也可以完成信息接收任務(wù),在一定程度上可以為變電站通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性提供有效地保障。在變電站通信系統(tǒng)運(yùn)行的過程中,雙以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)將熱備用作為主要工作方式,在對(duì)鏈路進(jìn)行切換時(shí),不可避免會(huì)發(fā)生延時(shí)的情況。同時(shí),由于每個(gè)IED之間都存在著個(gè)體差異性,不同交換機(jī)和IED在進(jìn)行協(xié)議配合時(shí),往往存在著一定的區(qū)別。所以,針對(duì)這一問題,在實(shí)際的工作中,還需要不斷地研究和改進(jìn),只有這樣,才能確保通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
(二)環(huán)網(wǎng)冗余的實(shí)現(xiàn)
從當(dāng)前我國(guó)雙以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)的運(yùn)用現(xiàn)狀來看,通信系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中,主要是通過交換機(jī)來實(shí)現(xiàn)信息接收和發(fā)送目的的。一般來說,不同廠商生產(chǎn)出來的交換機(jī)具有一定的區(qū)別,為了確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,廠商在生產(chǎn)交換機(jī)時(shí),可以采用生成樹系列的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,這樣一來,就可以通過交換機(jī)構(gòu)組成相應(yīng)的環(huán)路,為變電站通信系統(tǒng)可靠性的提高奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通信系統(tǒng)在運(yùn)用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)時(shí),在信息傳輸?shù)倪^程中,為了避免環(huán)網(wǎng)中信息的循環(huán)傳輸,可以對(duì)交換機(jī)進(jìn)行重新設(shè)置,將兩個(gè)端口分別設(shè)置為阻塞態(tài)和轉(zhuǎn)發(fā)態(tài),這樣一來,信息就可以在系統(tǒng)中進(jìn)行無障礙傳輸,在一定程度上可以有效提高系統(tǒng)的可靠性。除此之外,通信線路在正常工作的過程中,系統(tǒng)在傳輸信息時(shí),也需要通過諸多的交換機(jī)來完成,同時(shí),將交換機(jī)的1、3、6端口設(shè)置為阻塞態(tài),這樣一來,該端口就不能進(jìn)行信息傳送。站控單元可以利用交換機(jī)的7—3—1—2端口將控制信號(hào)傳送到保護(hù)單元,并且在傳送的過程中,不會(huì)出現(xiàn)循環(huán)發(fā)送的現(xiàn)象,有效保障了系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃?。在變電站通信系統(tǒng)運(yùn)行的過程中,當(dāng)1、3這兩臺(tái)交換機(jī)的鏈路出現(xiàn)故障之后,3號(hào)交換機(jī)在接受到系統(tǒng)的命令之后,會(huì)自動(dòng)對(duì)環(huán)路進(jìn)行全面仔細(xì)地檢測(cè),如果發(fā)現(xiàn)該鏈路無法保持通暢狀態(tài),則會(huì)對(duì)它的端口進(jìn)行重新設(shè)置,將阻塞態(tài)變?yōu)檗D(zhuǎn)發(fā)態(tài),并且及時(shí)通知其它的交換機(jī),在進(jìn)行信息傳輸時(shí),選擇其它的轉(zhuǎn)發(fā)路徑,這樣一來,就不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)槠渲幸慌_(tái)交換機(jī)故障,而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)信息被阻塞的現(xiàn)象。同時(shí),在環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議中,延時(shí)的時(shí)間通常保持在1—3s,不僅可以確保整個(gè)通信系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,在一定程度上還能有效提高工作效率。但是,通常在正常情況下,備用鏈路完全處于閑置狀態(tài),端口和寬帶的利用率相對(duì)較低。
三、結(jié)束語
首先,在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)通信系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程之中,要嚴(yán)格按照電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則完成風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)內(nèi)部各種基本設(shè)計(jì),并在完成風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的基本設(shè)計(jì)的過程之后,再進(jìn)行相應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì);其次,在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程之中,要充分的分析風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)在通信系統(tǒng)之中扮演的角色,并根據(jù)相應(yīng)的電信業(yè)務(wù)的計(jì)算,對(duì)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的通信規(guī)模進(jìn)行設(shè)計(jì),并對(duì)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的通信容量進(jìn)行設(shè)計(jì),規(guī)劃好風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)通信系統(tǒng);然后,在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程之中,要充分的考慮到如何進(jìn)行區(qū)域通信網(wǎng)絡(luò)共享,幫助風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)充分的利用到區(qū)域的通信資源;最后,在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的電力通信建設(shè)方案的設(shè)計(jì)和技術(shù)方案的規(guī)劃的過程之中,要充分考慮到風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的實(shí)際通信需求,與此同時(shí),還要充分考慮到風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的遠(yuǎn)期發(fā)展的情況,提出可行的通信設(shè)計(jì)方案(一般情況下至少要設(shè)計(jì)出兩套較為合理的方案),在進(jìn)行設(shè)備的選型和購買,完成風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的電力通信建設(shè)過程。
2風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
2.1風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)通信系統(tǒng)光纖通信設(shè)計(jì)方案。風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)通信系統(tǒng)光纖通信設(shè)計(jì)的過程之中,要根據(jù)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的實(shí)際施工環(huán)境進(jìn)行對(duì)光纜類型的選擇。例如,在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)電力通信系統(tǒng)的架設(shè)光纜的選擇的過程之中,如果在線路架下方有地線就需要選擇OPGW光纜,如果在線路架下方?jīng)]有地線,則需要選取ADSS光纜。在進(jìn)行電力通信系統(tǒng)的光纜數(shù)量的確定的過程之中,要根據(jù)電力通信系統(tǒng)的傳輸長(zhǎng)度以及針對(duì)電力通信系統(tǒng)的線路保護(hù)的原則來進(jìn)行選擇。例如,如果電力通信系統(tǒng)的線路長(zhǎng)度如果是在六十千米之下,還需要對(duì)電力通信系統(tǒng)之中對(duì)兩個(gè)相互獨(dú)立的傳輸通道進(jìn)行保護(hù),就需要為電力通信系統(tǒng)建立兩條光纜。如果如果電力通信系統(tǒng)的線路長(zhǎng)度如果是在六十千米以上,只需要對(duì)電力通信系統(tǒng)之中的一條傳輸通道進(jìn)行保護(hù),就只需要架設(shè)一條光纜。在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)通信系統(tǒng)光纖的配置的設(shè)計(jì)過程之中,也要針對(duì)實(shí)際的情況進(jìn)行對(duì)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)通信系統(tǒng)光纖的配置進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如,如果進(jìn)行電力通信系統(tǒng)的線路保護(hù)過程之中涉及到了兩個(gè)光纖的通行通道的,就需要使用兩個(gè)2Mbit/s的光纖專用通道來進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果進(jìn)行電力通信系統(tǒng)的線路保護(hù)過程之中只涉及到了一個(gè)光纖的通行通道的,就只需要使用一個(gè)2Mbit/s的光纖專用通道來進(jìn)行設(shè)計(jì)。與此同時(shí),在進(jìn)行完光纜的設(shè)計(jì)過程之中,后續(xù)的設(shè)備選型要滿足光纖選擇的需求。
2.2風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)通信系統(tǒng)載波通信設(shè)計(jì)方案。在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)通信系統(tǒng)線路的設(shè)計(jì)過程之中,要充分考慮到線路的實(shí)際高頻保護(hù)問題,具體的來說,目前的高壓線路主要有500千伏、220千伏、110千伏、35千伏這幾種,這就需要針對(duì)不同的電壓數(shù)值進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)通信系統(tǒng)載波通信設(shè)計(jì),并專門規(guī)劃好相應(yīng)的載波通道。在載波通道的開通過程之中,要充分的考慮到風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的內(nèi)部的載波現(xiàn)狀,保證所選取的載波頻率的篩選不會(huì)干擾的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)通信系統(tǒng)載波通信的正常運(yùn)行,與此同時(shí),還要求所選的載波機(jī)的型號(hào)和風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)通信系統(tǒng)的設(shè)備選型保持一致。
2.3風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)。所謂風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì),主要滿足的是風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)內(nèi)部的各個(gè)用來發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組與風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的升壓站監(jiān)控主機(jī)之間的通信連接系統(tǒng)的功能的發(fā)揮。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程之中,要滿足以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)原則:首先,要保證風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的升壓站監(jiān)控主機(jī)可以有效的對(duì)用來發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組進(jìn)行控制,還需要使用光纜將風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組和升壓站監(jiān)控主機(jī)有效的連接在一起,保證升壓站監(jiān)控主機(jī)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組的實(shí)時(shí)監(jiān)控;其次,進(jìn)行設(shè)計(jì)的連接用來發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組與風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的升壓站監(jiān)控主機(jī)之間的光纜要滿足相應(yīng)的通信頻率和載波頻率的要求;然后,為了保證信息傳輸?shù)目煽啃裕€要求架設(shè)相應(yīng)的通信支路,并杜絕這些通信支路之間的相互干擾;再者,風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)通信光纜的埋設(shè)方式應(yīng)當(dāng)采用直埋敷設(shè)的埋設(shè)方式,當(dāng)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)內(nèi)部的架空線路走向與風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的通信電纜的走向相同的時(shí)候,就可以有效的利用風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)內(nèi)部的架空線路同桿架設(shè)的架設(shè)方式,以便于有效的減少電纜溝的施工,與此同時(shí),電纜一般情況下要選用鎧裝電纜;最后,要保證好通信設(shè)備的接地操作,保證通信過程的安全運(yùn)行。
3結(jié)束語
衛(wèi)星信號(hào)復(fù)用模塊的功能是:將船載北斗收發(fā)設(shè)備與其原配的控制終端設(shè)備進(jìn)行分離;將信號(hào)根據(jù)不同策略復(fù)用為兩路數(shù)據(jù)信號(hào);提供與數(shù)據(jù)采集終端的接口。圖1給出了衛(wèi)星信號(hào)復(fù)用模塊與系統(tǒng)的其他部分的連接的方式。其中的北斗衛(wèi)星通信天線完成北斗信號(hào)的收發(fā)、導(dǎo)航信號(hào)的接收以及雙向數(shù)字接口的信號(hào)交互;北斗控制終端是國(guó)內(nèi)北斗星通公司開發(fā)的多用途控制設(shè)備,其功能涵蓋了導(dǎo)航、軌跡錄、報(bào)文收發(fā)和緊急情況下的報(bào)警呼救等;數(shù)據(jù)采集終端是本系統(tǒng)中的采集數(shù)據(jù)的收發(fā)系統(tǒng),利用人工輸入海洋資源數(shù)據(jù),并通過衛(wèi)星信道將數(shù)據(jù)發(fā)回北斗整列控制中心。衛(wèi)星信號(hào)復(fù)用模塊是各個(gè)模塊的通信中樞,完成設(shè)備對(duì)信道的申請(qǐng)和釋放,并且為各個(gè)工作子系統(tǒng)供電,系統(tǒng)對(duì)其工作穩(wěn)定性和可靠性提出了較高的要求。圖2給出了衛(wèi)星信號(hào)復(fù)用模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。其中RXD_T和TXD_T分別表示RS232電平的北斗衛(wèi)星天線的數(shù)據(jù)收發(fā)信號(hào);RXD_K和TXD_K表示北斗控制終端的RS232數(shù)據(jù)收發(fā)信號(hào);RXD_C和TXD_C表示數(shù)據(jù)采集終端的數(shù)據(jù)收發(fā)信號(hào)。其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,但是在前期的設(shè)計(jì)和測(cè)試中發(fā)現(xiàn)了一系列可靠性問題。長(zhǎng)時(shí)間地將數(shù)據(jù)采集終端以在線方式工作會(huì)造成衛(wèi)星天線或者控制終端無法收發(fā)數(shù)據(jù),因此在設(shè)計(jì)上采用了回饋電源模式,即當(dāng)采集器不工作時(shí),切換電路工作于信號(hào)直接切換模式,信道不受數(shù)據(jù)采集器控制。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)當(dāng)數(shù)據(jù)采集器不工作時(shí),地線連接會(huì)造成數(shù)據(jù)串?dāng)_,所以在設(shè)計(jì)中采用了地線切換模式,當(dāng)采集器不工作時(shí)將地線斷開。為了進(jìn)一步提高可靠性,降低干擾,信號(hào)切換沒有采用有源的電子器件,而采用了電磁式繼電器,當(dāng)采集器不工作時(shí)系統(tǒng)的信號(hào)處于機(jī)械切換模式。采取上述措施后,系統(tǒng)無響應(yīng)和數(shù)據(jù)通信失敗的現(xiàn)象基本沒有出現(xiàn)。
2控制終端設(shè)計(jì)
控制終端是數(shù)據(jù)采集人員的操作設(shè)備,其功能是輸入采集的數(shù)據(jù)并且將數(shù)據(jù)發(fā)送。控制終端采用了ARM9架構(gòu)的S3C2440作為核心處理器,利用自主開發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng),采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)進(jìn)行開發(fā)。其設(shè)計(jì)的模塊結(jié)構(gòu)圖見圖3。S3C2440核心板上有SDRAM與NANFLASH,分別用于應(yīng)用程序的執(zhí)行和程序的存儲(chǔ);北斗控制終端接口包含了北斗天線的串行控制口和電源;智能液晶顯示接口通過串口2將核心板的顯示控制數(shù)據(jù)傳遞給智能液晶模塊;陣列式掃描接口讀取操作人員的輸入鍵值用于數(shù)據(jù)控制。控制終端的軟件結(jié)構(gòu)圖見圖4。掃描鍵盤處理模塊驅(qū)動(dòng)陣列式鍵盤,讀取用戶的輸入鍵值,并提交系統(tǒng)處理;智能終端GUI模塊負(fù)責(zé)用戶的圖形界面處理,主要功能包括控件界面繪制,事件響應(yīng)以及消息傳遞;GPIO電路驅(qū)動(dòng)模塊用于控制衛(wèi)星信號(hào)復(fù)用模塊的北斗信號(hào)切換,以及北斗系統(tǒng)電源的管理;偽漢字空間的轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)將采集到的數(shù)字信號(hào)映射到GB2312的漢字空間,以適應(yīng)北斗衛(wèi)星通道的數(shù)據(jù)傳輸;稀疏數(shù)組壓縮模塊解決了北斗數(shù)據(jù)包短,而采集數(shù)據(jù)量較大的問題,通過自定義的無損壓縮算法,將采集的數(shù)據(jù)高效率壓縮以適應(yīng)北斗數(shù)據(jù)通道的特點(diǎn);北斗數(shù)據(jù)編碼解碼模塊負(fù)責(zé)將處理好的數(shù)據(jù)以北斗規(guī)定的格式編碼和解碼;系統(tǒng)參數(shù)管理模塊負(fù)責(zé)管理存儲(chǔ)在智能終端中的系統(tǒng)參數(shù),以配置不同的應(yīng)用方案。
3偽漢字編碼方案
北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)對(duì)用戶的級(jí)別做了嚴(yán)格限制,民用的北斗運(yùn)營(yíng)商普遍采用了內(nèi)容過濾程序,即當(dāng)發(fā)現(xiàn)傳輸內(nèi)容為GB2312國(guó)標(biāo)碼時(shí),允許數(shù)據(jù)通過,當(dāng)發(fā)現(xiàn)傳輸內(nèi)容為非GB2312國(guó)際碼時(shí)不允許數(shù)據(jù)通過。數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)格式不符合GB2312編碼標(biāo)準(zhǔn),因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上遇到了數(shù)據(jù)無法傳遞的困難。為了解決上述問題,設(shè)計(jì)了偽漢字編解碼方案。其基本思路是:編碼時(shí)將原始的數(shù)據(jù)流進(jìn)行分解,分配到多個(gè)漢字空間,解碼時(shí)從漢字空間提取出數(shù)據(jù)流,并且將拆分的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并。GB2312是北斗采用的漢字通信系統(tǒng),用于民用終端的數(shù)據(jù)發(fā)送。GB2312中每個(gè)漢字由2個(gè)字節(jié)組成,第一個(gè)字節(jié)的范圍為176~247,而第二個(gè)字節(jié)的范圍為160~254。因此第一個(gè)字節(jié)的有效編碼空間為0~71,而第二個(gè)字節(jié)的編碼空間為0~94。為了簡(jiǎn)化算法,將兩個(gè)字節(jié)的編碼空間都設(shè)置在0~63即2的6次方范圍內(nèi)。實(shí)際上將數(shù)據(jù)看成一個(gè)Bit流,將8Bit為單位分解為6Bit為單位,其示例圖見圖5。圖中上方的8Bit的3個(gè)字節(jié)被看成24Bit的數(shù)據(jù),在圖中部分解到4個(gè)字節(jié),每個(gè)字節(jié)為6位,高2位補(bǔ)零。實(shí)際上上方的數(shù)據(jù)與中部的數(shù)據(jù)從Bit流看來都是24Bit。得到4個(gè)字節(jié)的6Bit數(shù)據(jù)后,在每個(gè)字節(jié)上加上176得到圖5中下部的數(shù)據(jù),即偽漢字編碼。該編碼的范圍位于GB2312的范圍內(nèi),可用于北斗信號(hào)的數(shù)據(jù)傳送。解碼的過程與編碼的過程相反,不再敘述。在編碼的過程中還會(huì)遇到實(shí)際問題:圖5中演示的情況屬于比較特殊的情況,輸入的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)量是3的倍數(shù),輸出的字節(jié)數(shù)量為4的倍數(shù)?,F(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)流不一定滿足上述要求,例如如果輸入的數(shù)據(jù)是4個(gè)字節(jié),輸出需要的字節(jié)數(shù)是6個(gè)字節(jié);如果輸入的是5個(gè)字節(jié)輸出的需要6個(gè)字節(jié)。這樣會(huì)給編解碼帶來巨大的困難。為了簡(jiǎn)化編解碼,可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行特殊的處理,辦法是在傳遞的數(shù)據(jù)中增加一個(gè)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度指示,并且將數(shù)據(jù)進(jìn)行整數(shù)倍拼湊。其過程見圖6。在數(shù)據(jù)的頭部附加了一個(gè)長(zhǎng)度指示器,其作用是當(dāng)收到的數(shù)據(jù)后部附加的有PAD時(shí)可以將原始的數(shù)據(jù)提取出。PAD是附加在有效數(shù)據(jù)后面的無效數(shù)據(jù),PAD的數(shù)量根據(jù)原始數(shù)據(jù)長(zhǎng)度變化,其數(shù)量為0~2個(gè)。數(shù)據(jù)擴(kuò)展的原則是將數(shù)據(jù)的整體長(zhǎng)度擴(kuò)展為3的倍數(shù)。這樣得到的偽漢字編碼的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度就是4的倍數(shù),如此擴(kuò)展的目的是有利于編碼和解碼。
4北斗數(shù)據(jù)通訊陣列與系統(tǒng)整體架構(gòu)
由于北斗系統(tǒng)是軍民兩用系統(tǒng),并且隨著用戶數(shù)量的增加,通信帶寬日益緊張,為了保障系統(tǒng)中的高級(jí)用戶權(quán)限,對(duì)用戶的收發(fā)信息的頻度做了限制,平均一分鐘才能發(fā)送一條信息。而對(duì)于接收信息的頻度卻沒有限制,所以信息的接收相對(duì)較快。由于北斗的信息通道采用了無驗(yàn)證的協(xié)議,發(fā)送方無法得知接收方是否成功接收數(shù)據(jù)。為了保證通信的可靠性,本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)北斗通信協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn)。具體方法為:發(fā)送方發(fā)送消息后,從系統(tǒng)中獲取一個(gè)隨機(jī)變量用于產(chǎn)生延時(shí),如果在規(guī)定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)沒有收到對(duì)方發(fā)來的驗(yàn)證數(shù)據(jù)就繼續(xù)發(fā)送,直到成功收到接收方的驗(yàn)證數(shù)據(jù)報(bào)。采用上述協(xié)議后,系統(tǒng)通信的可靠性得到了提高,但卻給北斗的通信系統(tǒng)帶來的嚴(yán)重負(fù)擔(dān)。特別是隨著采集系統(tǒng)數(shù)量的增加,控制中心的通信負(fù)擔(dān)日益加大,采集終端數(shù)據(jù)發(fā)送的成功率也大幅下降,嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的正常工作。為了提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐率,利用北斗系統(tǒng)收發(fā)速率不平衡的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了北斗衛(wèi)星陣列,采用了單點(diǎn)接收設(shè)備以及多點(diǎn)發(fā)送的通信模式。當(dāng)接受北斗設(shè)備收到采集系統(tǒng)來自海上的信息后,根據(jù)負(fù)載平衡的算法,從發(fā)送陣列中選擇一個(gè)空閑設(shè)備完成數(shù)據(jù)發(fā)送。如果沒有空閑設(shè)備就根據(jù)負(fù)載最少原則獲取北斗發(fā)送設(shè)備并將數(shù)據(jù)壓入發(fā)送消息隊(duì)列。采用北斗陣列和負(fù)載平衡算法后,數(shù)據(jù)的吞吐率提高,系統(tǒng)的反應(yīng)速度加快,也提高了采集設(shè)備的用戶體驗(yàn)。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)見圖7。多個(gè)北斗設(shè)備通過統(tǒng)一的網(wǎng)關(guān)接入北斗應(yīng)用服務(wù)器,相關(guān)的控制軟件運(yùn)行在其上,負(fù)載解析和實(shí)現(xiàn)北斗設(shè)備的控制協(xié)議,系統(tǒng)的負(fù)載平衡以及將采集的數(shù)據(jù)回寫到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。系統(tǒng)決策服務(wù)器上運(yùn)行的軟件負(fù)責(zé)解析數(shù)據(jù),分析相關(guān)的資源信息,以及GIS的控制信息。Web服務(wù)器對(duì)通過VPN網(wǎng)關(guān)的遠(yuǎn)程用戶提供了數(shù)據(jù)訪問服務(wù),由于數(shù)據(jù),對(duì)不同的用戶采用了硬件加密的認(rèn)證模式,數(shù)據(jù)的傳輸也經(jīng)過了加密通道的處理。
5實(shí)際應(yīng)用
該研究項(xiàng)目經(jīng)過多年的研發(fā)已經(jīng)在海洋漁業(yè)資源、海洋生態(tài)和海洋安全方面得到廣泛應(yīng)用。為了分析海洋漁業(yè)資源,在本終端上設(shè)計(jì)了漁業(yè)捕獲實(shí)時(shí)報(bào)告系統(tǒng)。具體方法是針對(duì)漁業(yè)捕撈的的各種船型,每種船型選擇常見的50種魚類,將魚類的名稱和圖片寫入終端。船員在捕撈結(jié)束后利用本終端將各種魚類的產(chǎn)量通過北斗發(fā)送給控制中心。其中的數(shù)據(jù)不僅有漁獲產(chǎn)量,而且還有捕撈的時(shí)間和地點(diǎn),控制中心將數(shù)據(jù)記錄入數(shù)據(jù)庫后,結(jié)合相關(guān)的港口漁獲數(shù)據(jù),以及海洋衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),可以分析海洋魚類的巡游規(guī)律,并且指導(dǎo)漁業(yè)生產(chǎn)。漁業(yè)管理部門也可以了解海洋整體上的生產(chǎn)情況,以便合理地進(jìn)行生產(chǎn)管理。目前已經(jīng)在南海生產(chǎn)漁船上安裝了近300套設(shè)備,大部分設(shè)備工作正常。圖8給出了第二代漁獲采集終端實(shí)物,圖9給出了GIS軟件上的安裝了設(shè)備的漁船的作業(yè)分布圖。該系統(tǒng)還用于漁場(chǎng)預(yù)測(cè),結(jié)合衛(wèi)星遙感信號(hào)得到的溫度、洋流和葉綠素等相關(guān)因素,根據(jù)終端傳回的數(shù)據(jù),分析漁場(chǎng)并將得到的預(yù)報(bào)信息通過控制中心發(fā)送到終端上,從而指導(dǎo)漁業(yè)生產(chǎn),減少資源消耗,提高經(jīng)濟(jì)效益。圖10給出了漁場(chǎng)預(yù)報(bào)的樣圖。該設(shè)備還用于增值放流工作的檢測(cè):為了保證漁業(yè)資源的穩(wěn)定,需要人工放流魚種。為了跟蹤放流魚種的生長(zhǎng)和巡游情況,放流前在部分魚種上留有標(biāo)志,并且在放流前將標(biāo)志與魚種信息記錄在數(shù)據(jù)庫中,當(dāng)魚被裝有終端的漁船捕獲后,船員將魚的參數(shù)和標(biāo)志編號(hào)輸入終端,通過北斗發(fā)回控制中心,相關(guān)的放流數(shù)據(jù)就可以進(jìn)入軟件分析,從而得到放流的效果評(píng)估。目前本終端還具有了天氣預(yù)報(bào)信息的發(fā)送以及他國(guó)漁船越界捕魚事件報(bào)告的功能,可以在漁業(yè)安全和保護(hù)國(guó)家漁業(yè)資源等方面發(fā)揮作用。
6結(jié)束語
(1)在電力通信中,完成通信需要多個(gè)設(shè)備的參與,而這主要是由于設(shè)備的性質(zhì)不同、功能不同,且所承擔(dān)的任務(wù)也不同,因此,這就使得電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,由于傳統(tǒng)的通信已無法適應(yīng)電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的要求,因此,把光纖通信作為介質(zhì),提高通信質(zhì)量也就成為一種趨勢(shì)。(2)電力通信與其它通信之間的區(qū)別在于,其不僅對(duì)傳輸信息質(zhì)量要求高,而且在通信實(shí)時(shí)性方面有著較高要求。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的轉(zhuǎn)型升級(jí),電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大,通信信號(hào)的種類日漸繁雜,同樣要求在電力系統(tǒng)通信領(lǐng)域應(yīng)用光纖通信,不僅包括繼電保護(hù)信號(hào),也包括語音信號(hào),通過應(yīng)用光纖通信,可提高信號(hào)傳輸質(zhì)量。(3)由于電力系統(tǒng)的覆蓋范圍廣,在通信這一領(lǐng)域,對(duì)傳輸范圍和抗沖擊能力均有較高的要求,為了最大程度上降低通信的損耗,保證傳輸?shù)馁|(zhì)量,特別是長(zhǎng)距離傳輸?shù)馁|(zhì)量,也要求應(yīng)用光纖通信。
2電力系統(tǒng)中光纖通信的特點(diǎn)
光纖通信的特點(diǎn),主要是相對(duì)于傳統(tǒng)電力通信方式來說的,這些特點(diǎn)同時(shí)也可視為光纖通信的優(yōu)點(diǎn),主要包括以下幾個(gè)方面:(1)電力系統(tǒng)中的光纖通信的通信容量相當(dāng)大,一般情況下,一對(duì)光纖便足以滿足上百路甚至上千路信息路徑通過,同時(shí)在一根光纜中,含有幾十根甚至上百根光纖纖芯。(2)眾所周知,光纖的制作材料一般為硅或者玻璃,所以這也就意味著光纖制作的原料來源非常豐富,所以對(duì)于節(jié)約金屬材料的使用量具有重要的意義。(3)在電力系統(tǒng)通信領(lǐng)域中,光纖通信的保密性良好,外界的電磁干擾不容易對(duì)其造成影響,同時(shí)光纖通信也不受雷擊、潮濕等因素的影響。(4)電力系統(tǒng)用的光纖,主要是OPGW光纜,其敷設(shè)與地線一次性完成,比較簡(jiǎn)單。(5)由于光纖通信無感應(yīng)性能,所以電力系統(tǒng)中的光纖通信不容易受到電位升高的影響,毫無疑問,光纖通信技術(shù)是電力通信系統(tǒng)最為理想的通信技術(shù)。
3光纖通信在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用領(lǐng)域
光纖通信在電力系統(tǒng)中主要在以下方面有應(yīng)用:(1)電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化。電網(wǎng)智能化和自動(dòng)化程度提高,在電網(wǎng)中應(yīng)用光纖通信技術(shù)成為一種常態(tài),在監(jiān)控與調(diào)度中的應(yīng)用表現(xiàn)為:把監(jiān)控傳感器采集到的狀態(tài)信息傳輸給上級(jí)系統(tǒng),同時(shí)下達(dá)有關(guān)的指令。(2)在配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用。確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與可靠性,要求在電力系統(tǒng)通信領(lǐng)域應(yīng)用光纖通信,在狀態(tài)監(jiān)測(cè)、調(diào)度管理與分層控制等方面具有重要的作用。此外,光纖通信在繼電保護(hù)器中也有著應(yīng)用,主要是用于保護(hù)電流縱差中的導(dǎo)引線、保護(hù)繼電保護(hù)裝置、智能變電站或控制室內(nèi)的信號(hào)傳輸線等。
4光纖通信在電力系統(tǒng)中的發(fā)展前景
現(xiàn)階段,光纖通信在快速發(fā)展的形勢(shì)下,已經(jīng)發(fā)展到第五代光纖通信階段,在這一階段的光纖通信技術(shù),具有容量大、信號(hào)傳輸速率快等諸多的優(yōu)點(diǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)度與經(jīng)貿(mào)水平的提高,全球的信息化程度逐步提高,因此對(duì)光纖通信的通信距離、容量和速度等提出了更高的要求。電力系統(tǒng)中,光纖通信的發(fā)展前景包括下面幾個(gè)方面:
4.1光纖傳送網(wǎng)新技術(shù)
目前,傳輸40GE/100GE網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)中,主要包括兩種技術(shù):①40Gbit/s技術(shù);②100Gbit/s技術(shù)。同時(shí),這兩種技術(shù)中又包含有編碼調(diào)制技術(shù)、色散補(bǔ)償技術(shù)與非線性抑制技術(shù),以及OSNR保證對(duì)策等幾個(gè)方面。在未來電力系統(tǒng)發(fā)展過程中,為有效保證長(zhǎng)距離光纖通信的要求,應(yīng)使用光纖傳輸網(wǎng)新技術(shù),主要是FEC技術(shù),也就是多種增強(qiáng)前向糾錯(cuò)技術(shù),以及動(dòng)態(tài)增益均衡技術(shù)、新型編碼調(diào)制技術(shù)等,通過利用電均衡接收機(jī)、功率調(diào)整技術(shù)等,可實(shí)現(xiàn)增加容量的目的。而頻分復(fù)用技術(shù)、偏振復(fù)用技術(shù)和波分復(fù)用技術(shù)等,在未來的電力系統(tǒng)通信中,毫無疑問將會(huì)有越來越廣泛的應(yīng)用。
4.2光纖通信接入網(wǎng)新技術(shù)
在現(xiàn)階段,電力系統(tǒng)中光纖通信接入技術(shù)主要存在傳輸距離、分光比、業(yè)務(wù)支持能力等方面的差距。目前光纖接入技術(shù)包括EPON技術(shù)(即太無源光網(wǎng)絡(luò))、GPON技術(shù)(即基于I-TU-TG984標(biāo)準(zhǔn)的新寬帶無源光網(wǎng)絡(luò)),以及基于星型結(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)接入技術(shù)、基于樹形拓?fù)涞腁PON/BPON技術(shù)等。一般情況下,EPON技術(shù)的實(shí)現(xiàn),相比于GPON技術(shù)來說要簡(jiǎn)單不少,但是對(duì)于多業(yè)務(wù)的支持能力不如GPON技術(shù)。而基于星型結(jié)構(gòu)的光纖接入技術(shù)是在傳統(tǒng)的以太網(wǎng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的電力系統(tǒng)光纖通信的接入技術(shù),這種技術(shù)適宜在單用戶對(duì)寬帶的要求大的區(qū)域(此種光纖接入情況下只能對(duì)單個(gè)用戶進(jìn)行連接)或者具有豐富光纖資源的區(qū)域,因此,相對(duì)來說基于星型結(jié)構(gòu)的光纖接入技術(shù)的范圍比較窄,并不是主流光纖接入技術(shù)的發(fā)展方向。
4.3光纖通信光交換新技術(shù)
對(duì)于光網(wǎng)絡(luò)來說,典型屬性之一便是光交換。當(dāng)前,基于實(shí)現(xiàn)特征與交換顆粒進(jìn)行光交換技術(shù)的劃分,可以分為OPS即光分組交換、OBS即光突發(fā)交換、OCS即光路/波長(zhǎng)交換。OCS的交換單位是波長(zhǎng),具有易于實(shí)現(xiàn),交換顆粒大的優(yōu)勢(shì),然而寬帶的利用率以及復(fù)用特性非常差;OPS的交換單位是分組,并且交換的顆粒較小,因此不易于實(shí)現(xiàn),然而其寬帶的利用率以及統(tǒng)計(jì)復(fù)用特性非常好。基于光路/波長(zhǎng)光交換技術(shù)與光分組交換技術(shù)的OBS,相對(duì)來說較為容易實(shí)現(xiàn),同時(shí),寬帶利用率和復(fù)用特性能較好,因此,在未來電力系統(tǒng)通信中光纖通信的應(yīng)用中,OBS會(huì)處于主導(dǎo)位置。
5結(jié)語
光纖通信系統(tǒng)主要包括接收、發(fā)射以及基本光纖傳輸系統(tǒng),詳見圖1。二、礦山通信(一)礦山通信的現(xiàn)狀自二十世紀(jì)80年代中期以來,世界各大廠商就推出了多種標(biāo)準(zhǔn)。到目前為止,在50多種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中有十幾種常用的。例如工業(yè)以太網(wǎng)、基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)等?,F(xiàn)場(chǎng)總線的傳輸介質(zhì)有很多種,主要有視頻監(jiān)控支持信號(hào)線、人員定位支持雙絞線、環(huán)境監(jiān)測(cè)支持雙絞線、光纜、通信聯(lián)絡(luò)支持無線通信等。這些業(yè)務(wù)都有向以太網(wǎng)兼容發(fā)展的趨勢(shì)。例如基于工業(yè)以太網(wǎng)的各種監(jiān)測(cè)系統(tǒng),基于WIFI通信的信息傳輸系統(tǒng),其中WIFI的使用范圍和發(fā)展尤為迅速且日益壯大。
二、礦山通信的制約因素
礦山通信企業(yè)的特點(diǎn)主要是設(shè)備更新速度慢、建設(shè)時(shí)間長(zhǎng)等。由于每個(gè)時(shí)期的通信設(shè)備都一起運(yùn)行,所以會(huì)有信息孤島現(xiàn)象的問題存在。且其內(nèi)部系統(tǒng)有不少不同來源的信息。例如礦山系統(tǒng)和外部環(huán)境間有信息流動(dòng)和交換的現(xiàn)象,其中包括礦產(chǎn)品銷售、人力供應(yīng)、電力供應(yīng)等。這類信息相互制約、相互影響。礦山井下施工建設(shè)中,由于井下結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間狹小、接收不到信號(hào)等因素,急需先進(jìn)的礦山通信技術(shù),以便在施工過程中能準(zhǔn)確、及時(shí)的傳輸信息,為優(yōu)化方案提供參考的依據(jù)。
三、光纖通信與礦山通信系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)際應(yīng)用
(一)礦區(qū)網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)中的應(yīng)用
光纖的高寬帶、低成本等特點(diǎn)能滿足礦山信息傳輸日益增長(zhǎng)的需求[2]。國(guó)家已經(jīng)制定了光纜使用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),很多礦山企業(yè)也投入生產(chǎn)使用。目前一些普通光纜線、架空地線復(fù)合光纜以及阻燃光纜等都被礦山企業(yè)利用,以連接各礦山建筑設(shè)施和采礦點(diǎn)。這類光纜的使用大大提高了施工的便捷性和線路的穩(wěn)定性,同時(shí)還能有效節(jié)約施工建設(shè)的成本。因?yàn)樵黾庸饫w芯數(shù)并對(duì)光纖價(jià)格的影響不大,所以在需要光纖芯數(shù)的基礎(chǔ)上再適當(dāng)預(yù)留一點(diǎn),以免日后需要時(shí)能及時(shí)提供,以滿足業(yè)務(wù)多樣性的需求。由于光纖通信技術(shù)具有一致性傳輸系統(tǒng)介質(zhì)的特點(diǎn),所以,現(xiàn)代礦山通信系統(tǒng)的建設(shè)中,可以將光纖以太網(wǎng)作為介質(zhì),其傳輸距離遠(yuǎn),損耗低,承載力強(qiáng),其接入方法即介質(zhì)轉(zhuǎn)換,光纖兩端都是光貓,從光貓出來有的需要接入光端轉(zhuǎn)換設(shè)備,把光纖帶的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)線攜帶的數(shù)字信號(hào),有些光貓集成的轉(zhuǎn)換功能,可以直接轉(zhuǎn)換輸出數(shù)字信號(hào)。利用光纖線路構(gòu)建一個(gè)礦山骨干通信網(wǎng),再加入無線設(shè)備和該通信網(wǎng)配合使用,為礦區(qū)提供無線設(shè)備或有線光纜的雙重信息傳輸和接收口。圖2礦業(yè)光纖以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型例如,某礦業(yè)根據(jù)礦區(qū)的實(shí)際情況,經(jīng)過建設(shè)和相關(guān)系統(tǒng)的整合,建立了光纖以太網(wǎng),該組網(wǎng)可以全面覆蓋整個(gè)礦區(qū)的建筑。其中工業(yè)環(huán)網(wǎng)的整個(gè)線路連接選用變電所、兩個(gè)大車間以及辦公樓,礦區(qū)的地表到井下被全部覆蓋;其分支線路覆蓋了所有生活區(qū)域。光纜可以傳輸人員定位、電力調(diào)度、視頻監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、有線電視等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)一條光纜線的多種業(yè)務(wù)同時(shí)使用,既節(jié)約施工費(fèi)用又節(jié)約工程建設(shè)的成本。關(guān)于該礦山企業(yè)的光纖以太網(wǎng)的構(gòu)建結(jié)構(gòu)見圖2。將光纖通信技術(shù)運(yùn)用到礦山企業(yè)工程中,建設(shè)完整的光纖骨干網(wǎng),為各種業(yè)務(wù)傳輸信息數(shù)據(jù),以解決數(shù)據(jù)傳輸過程中的鏈路問題。
(二)礦區(qū)電力中的應(yīng)用
當(dāng)前,礦山電力系統(tǒng)中很多自動(dòng)化設(shè)備只應(yīng)用于漏電保護(hù)、防爆開關(guān)和配電網(wǎng)等相關(guān)功能,它們之間沒有互相連接的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),都是單獨(dú)運(yùn)行的狀態(tài)。礦井復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)供電系統(tǒng)的工程量提出更高要求,配電供電服務(wù)系統(tǒng)以及變電所建設(shè)的主要目的是保障開挖采掘運(yùn)輸?shù)倪^程是暢通的。但在實(shí)際井下挖掘作業(yè)時(shí),由于井下復(fù)雜的地質(zhì)條件,供電系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)故障,一旦失去電力服務(wù),井下的挖掘工作就沒有辦法進(jìn)行,這將嚴(yán)重影響施工進(jìn)度,從而降低礦井開采的生產(chǎn)量。利用特種光纖技術(shù)能有效改善井下的供電現(xiàn)狀,在礦山供電系統(tǒng)中應(yīng)用復(fù)合電線可以為井下施工的機(jī)械設(shè)備提供源源不斷的穩(wěn)定電力,保證這些設(shè)備的正常操作和運(yùn)行,利用光纖技術(shù)建立完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),合理使用和分配電力資源,確保礦山施工區(qū)域供電的穩(wěn)定性。同時(shí),還可以在一定程度上節(jié)省建設(shè)供電系統(tǒng)的成本,在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中,也能有效縮減成本,從而有效提高礦山企業(yè)工程建設(shè)的整體經(jīng)濟(jì)效益。在完成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)基礎(chǔ)上,再采用以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù),構(gòu)建更加完善的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。除此之外,光纖技術(shù)還可以結(jié)合多媒體顯像技術(shù),對(duì)井內(nèi)的實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,在很大程度上提高了礦井開采的工作效率。工作人員通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以充分掌握礦井內(nèi)部的實(shí)際施工情況。如果井下有設(shè)備故障等問題,監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以及時(shí)準(zhǔn)確地反映故障的實(shí)際情況和具置,并第一時(shí)間切斷故障發(fā)生的局部電源,同時(shí)發(fā)出警報(bào),提示工作人員,以便在第一時(shí)間實(shí)施具體可行的解決措施,并在最快時(shí)間內(nèi)恢復(fù)井內(nèi)供電,將故障帶來的影響和損失降到最低。
四、結(jié)束語
俄羅斯在前蘇聯(lián)時(shí)期擁有巨大的核武庫,指揮效率不高的問題被領(lǐng)導(dǎo)層忽略。隨著履行美俄《削減進(jìn)攻性戰(zhàn)略武器條約》,俄羅斯核彈頭和運(yùn)載工具大量減少,指揮效率變得越來越重要。近年來,俄羅斯戰(zhàn)略火箭兵所有研制設(shè)計(jì)資金都放在“白楊-M”上,在指揮控制項(xiàng)目上的資金缺口很大,使得戰(zhàn)略火箭兵師級(jí)機(jī)動(dòng)指揮所和高級(jí)指揮環(huán)節(jié)指揮設(shè)備的研制工作滯后,戰(zhàn)略火箭兵機(jī)動(dòng)指揮所、指揮備份系統(tǒng)和雙工系統(tǒng)停留在草案階段。俄羅斯國(guó)防部專家評(píng)估,俄羅斯目前戰(zhàn)略武器指揮系統(tǒng)的生存能力比武器本身要差,整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)了一些不穩(wěn)定因素。為此,俄羅斯計(jì)劃在2015年前投資近40億美元建立新的指揮與通信系統(tǒng),以更好地適應(yīng)從模擬向數(shù)字化的轉(zhuǎn)變,包括發(fā)展戰(zhàn)略指揮和通信系統(tǒng)(含最低限度通信系統(tǒng)),新型指控系統(tǒng)的建設(shè)將使俄核力量的作戰(zhàn)指揮能力和戒備程度大幅度提高。
2最低限度通信系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)
通信網(wǎng)在整個(gè)系統(tǒng)中建設(shè)周期最長(zhǎng),耗資最大,也是整個(gè)系統(tǒng)中最易出故障,最易遭敵干擾和破壞的環(huán)節(jié)。信息系統(tǒng)的可靠性、抗毀性和保密性在很大程度上取決于通信系統(tǒng)的建設(shè),是指揮自動(dòng)化的基礎(chǔ),因此,對(duì)它的建設(shè)有很高的戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)要求。即使是在遭受核打擊之后,也要維持最低的指揮能力。適合這種情況的手段應(yīng)具有如下特性:①核爆炸引起的電離層異常對(duì)通信沒有影響、影響很小;②通信距離遠(yuǎn),核打擊后被直接摧毀或造成線路中斷的概率小;③具有高度的抗毀生存能力和抗干擾能力;④能夠構(gòu)成柵格狀組網(wǎng),具有許多迂回路由,使通信頑存性強(qiáng);⑤組成的最低限度通信系統(tǒng),需具有一定的靈活性,具有野戰(zhàn)條件下的環(huán)境適應(yīng)能力;⑥較好的機(jī)動(dòng)通信能力和協(xié)同通信能力。
3最低限度通信傳輸手段組成及性能分析
通過對(duì)最低限度通信系統(tǒng)特點(diǎn)分析,信息系統(tǒng)最低限度通信手段可以采用以下手段:流星余跡通信、中長(zhǎng)波通信、短波通信、散射通信以及衛(wèi)星最低限度通信等。流星余跡通信是利用流星高速進(jìn)入大氣層摩擦燃燒而形成的電離余跡對(duì)VHF電波的反射或散射而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信的一種超視距無線通信方式。由于其傳輸信道的隨機(jī)出現(xiàn)、不可預(yù)測(cè)、不受核爆和太陽黑子影響等特殊的傳播機(jī)理,使其具有傳輸信道不易被摧毀、抗核爆能力強(qiáng)、隱蔽性和保密性高和通信距離遠(yuǎn)(達(dá)2000km),可在復(fù)雜的電磁環(huán)境條件下保障通信的突出優(yōu)點(diǎn),在軍事上得到廣泛的應(yīng)用。其缺點(diǎn)是,受流星信道的不穩(wěn)定影響,不能夠保持實(shí)時(shí)連續(xù)通信,因此一般僅用來作為最低限度應(yīng)急通信。中長(zhǎng)波通信采用地波傳播,受地形地物影響較小,繞射能力強(qiáng),傳播損耗小,信號(hào)傳輸比較穩(wěn)定,適合諸如山區(qū)、丘陵及叢林等地形復(fù)雜地域的通信。山區(qū)通信中,中長(zhǎng)波不存在“靜區(qū)”,在上百公里區(qū)域內(nèi)形成完整覆蓋。但設(shè)備天線體積較大,動(dòng)中通困難,中長(zhǎng)波的通信容量較低,只能傳送報(bào)文,傳送速率一般從每分鐘十幾字節(jié)到每分鐘200Bytes。短波通信體積小、靈活方便、建立通信迅速,由于短波通信自身通信速率較低,作為最低限度通信手段使用時(shí),速率在原來的基礎(chǔ)上還會(huì)有所降低,同時(shí)易受敵方偵察和干擾。散射通信抗干擾和抗核磁暴能力強(qiáng),通信容量較其他幾種手段要高。但散射通信通常需要分集接收,使用靈活性較差。不過隨著新的時(shí)間分集技術(shù)硬件平臺(tái)出現(xiàn),價(jià)格低廉,適用于設(shè)備的大批量生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。衛(wèi)星通信具有通信距離遠(yuǎn),受地形地貌影響小,傳輸質(zhì)量高,容量大線號(hào)穩(wěn)定,但戰(zhàn)時(shí)比較脆弱,安全性有時(shí)也存在問題。衛(wèi)星最低限度通信作為一種特殊條件下的非常規(guī)最低限度通信手段,可以考慮使用沒有被敵方干擾或摧毀的其他衛(wèi)星,甚至是敵方衛(wèi)星。這就要求采用特殊技術(shù),既不能影響原來衛(wèi)星的正常業(yè)務(wù),同時(shí)也能抵抗該衛(wèi)星原有業(yè)務(wù)對(duì)最低限度業(yè)務(wù)的影響。
4最低限度通信系統(tǒng)組織運(yùn)用
最低限度通信作為未來高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)一方的通信保障最后手段,一般情況下不啟用,只有在正常通信系統(tǒng)遭摧毀,或傳輸媒介遭破壞等原因,不能完成作戰(zhàn)命令的上傳下達(dá)時(shí),才啟用最低限度通信系統(tǒng)。最低限度通信在不同級(jí)別的信息系統(tǒng)中,有著不同的使用場(chǎng)合、保障對(duì)象、傳輸手段和應(yīng)用方式。對(duì)于高級(jí)別的指揮所(戰(zhàn)略和戰(zhàn)役級(jí)指揮所),一般配置信道容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、信號(hào)傳輸穩(wěn)定的傳輸設(shè)備;對(duì)于級(jí)別較低(戰(zhàn)術(shù)級(jí)指揮所)或特別重要的武器平臺(tái),一般配置靈活性好,展開撤收方便的傳輸設(shè)備,信道容量考慮次之。根據(jù)指揮所上下級(jí)通信距離和通信環(huán)境以及指揮結(jié)構(gòu)方式的不同,最低限度通信應(yīng)用一般采用分級(jí)、和中心組網(wǎng)方式,系統(tǒng)由主站設(shè)備和從站設(shè)備兩部分組成。為了完成數(shù)據(jù)信息和報(bào)文的傳送目的,必須將主站設(shè)備和從站設(shè)備結(jié)合在一起使用。從站設(shè)備可以直接與主站設(shè)備互通,也可以通過主站轉(zhuǎn)發(fā)互通;一個(gè)主站可以配置多個(gè)從站,主站與主站之間可以無線組網(wǎng),從而可以覆蓋很廣的通信區(qū)域;脫網(wǎng)后,主站與主站之間,以及從站與從站之間也可以互通。據(jù)報(bào)道,某外軍流星余跡通信系統(tǒng)的最大用戶數(shù)可達(dá)4000個(gè)以上,其中主站用戶數(shù)最大可達(dá)245個(gè),主站之間可以采用光纜或衛(wèi)星互聯(lián),實(shí)現(xiàn)主站之間的高速雙向通信。如果以頻分方式劃分出多個(gè)獨(dú)立的小系統(tǒng),那么各系統(tǒng)的設(shè)備識(shí)別地址就可以相同,從而使得用戶數(shù)成倍增加。總之,信息系統(tǒng)最低限度通信手段的配置需要考慮多層次、多手段綜合運(yùn)用方式。首先,信息系統(tǒng)建設(shè)要提供足夠的保障手段和設(shè)備;其次,在指揮方面也需考慮各類信道的性能,采用最簡(jiǎn)的報(bào)文編解碼技術(shù)和最精簡(jiǎn)的組網(wǎng)協(xié)議,適應(yīng)這類信道傳輸特性,以便傳輸更多的指揮信息。
5比特指揮報(bào)文編解碼技術(shù)
比特指揮是一種以“比特”為單位進(jìn)行指揮命令編碼,以組態(tài)報(bào)文協(xié)議為核心、適用于惡劣通信環(huán)境的快捷、靈活和高效的輕量級(jí)數(shù)字化武器控制手段。它將作戰(zhàn)指揮常用的命令、指示、通知、請(qǐng)示和報(bào)告等指揮文書進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和代碼化,通過代碼指令實(shí)施作戰(zhàn)指揮,提高作戰(zhàn)指揮效能的一種指揮自動(dòng)化手段。
5.1比特指揮報(bào)文編碼技術(shù)
5.1.1比特指揮報(bào)文字典建立
報(bào)文字典是用于比特指揮的報(bào)文描述的集合,是進(jìn)行比特指揮報(bào)文編解碼的依據(jù)。報(bào)文描述主要包含兩部分內(nèi)容,一是關(guān)于報(bào)文組成結(jié)構(gòu)的描述,用表格的方式進(jìn)行說明;二是關(guān)于報(bào)文在各種使用情形下的使用規(guī)范說明,用CASE和條件語句說明。(1)報(bào)文結(jié)構(gòu)報(bào)文數(shù)據(jù)元素組成包括索引號(hào)、DFI(數(shù)據(jù)域標(biāo)識(shí)符)/DUI(數(shù)據(jù)使用標(biāo)識(shí)符)、位長(zhǎng)、存在屬性、數(shù)據(jù)組和重復(fù)組。①索引號(hào)是對(duì)消息中出現(xiàn)的字段編號(hào),采用多級(jí)編號(hào)的方式有助于顯示字段、組之間的層次關(guān)系;②DFI(數(shù)據(jù)域標(biāo)識(shí)符)/DUI(數(shù)據(jù)使用標(biāo)識(shí)符)用來唯一確定該字段對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)元素。該代碼組合提供了對(duì)數(shù)據(jù)元素字典的快速索引;③位長(zhǎng)是數(shù)據(jù)字段在內(nèi)存中存儲(chǔ)和發(fā)送時(shí)所占用的比特位數(shù);④存在屬性指明字段的強(qiáng)制/可選屬性。強(qiáng)制字段用M表示,可選字段用X表示;⑤數(shù)據(jù)組號(hào)是字段所屬的數(shù)據(jù)組的編號(hào),用符號(hào)GN表示,其中N為數(shù)據(jù)組在報(bào)文中的序號(hào)(如G1表示報(bào)文中的第一個(gè)數(shù)據(jù)組)。嵌套組的表示要在自身的符號(hào)之前加上其上層組的符號(hào)和“/”(如G1/G2表示報(bào)文的第2個(gè)組,并且這個(gè)組是嵌套在G1組內(nèi)部的);⑥重復(fù)組號(hào)是字段所屬的重復(fù)組的編號(hào),用RN(M)表示。其中N為重復(fù)組在報(bào)文中的序號(hào),M為該重復(fù)組的最大可重復(fù)次數(shù);重復(fù)組也可以嵌套(如R1/R2(3)表示報(bào)文中的第2個(gè)重復(fù)組,并且該重復(fù)組是嵌套在R1重復(fù)組的內(nèi)部的,該重復(fù)組最多可以重復(fù)3次)。(2)處理規(guī)則報(bào)文處理規(guī)則用于指出報(bào)文賦值、發(fā)送、接收、響應(yīng)等方面的要求。主要包括適用和條件說明、缺省值、預(yù)期回應(yīng)和其他說明。①適用和條件說明:適用和條件說明是為了嚴(yán)格清晰地定義每種報(bào)文的構(gòu)建規(guī)則,以使在多體系下統(tǒng)一的報(bào)文構(gòu)造成為可能。它包括每個(gè)報(bào)文適用的CASE以及報(bào)文內(nèi)有關(guān)基礎(chǔ)處理、缺省、合理行為和特殊因素的關(guān)聯(lián)條件;有一些報(bào)文是為實(shí)現(xiàn)多重目的而設(shè)計(jì)的。在這種情況下,適用和條件說明應(yīng)清楚地定義每一個(gè)消息的合理架構(gòu),完成各自特定的目的。②預(yù)期回應(yīng):預(yù)期回應(yīng)用于說明消息接收方在接收到消息后應(yīng)給予的回應(yīng),預(yù)期回應(yīng)與消息的適用和條件語句有關(guān)。
5.1.2建立比特指揮數(shù)據(jù)元素字典
比特指揮數(shù)據(jù)元素字典用于對(duì)比特指揮需要的數(shù)據(jù)元素進(jìn)行定義,包括數(shù)據(jù)元素的名稱、編碼長(zhǎng)度、編碼方法和其他說明,在編碼方法中明確了數(shù)據(jù)元素的取值和編碼之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。數(shù)據(jù)元素字典按照數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)域(DFI)和數(shù)據(jù)使用(DUI)進(jìn)行索引。
5.2報(bào)文字典和數(shù)據(jù)元素字典的表示
比特指揮采用正日益成為系統(tǒng)間信息交互標(biāo)準(zhǔn)的可擴(kuò)展標(biāo)記語言XML對(duì)報(bào)文字典和數(shù)據(jù)元素字典進(jìn)行表示。這種方法充分利用了XML語言的規(guī)范性和可擴(kuò)展性,實(shí)現(xiàn)了編解碼軟件對(duì)于報(bào)文定義的獨(dú)立性,在軟件使用過程中,若報(bào)文結(jié)構(gòu)或者數(shù)據(jù)元素的定義需要調(diào)整,不需要修改軟件本身,只需修改相應(yīng)的報(bào)文字典或數(shù)據(jù)元素字典即可,有利于軟件長(zhǎng)期穩(wěn)定的使用。
5.3比特指揮編解碼軟件組成
編解碼軟件由接口控制模塊、數(shù)據(jù)解析模塊、數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K、編碼轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)封裝模塊組成。其中接口控制模塊負(fù)責(zé)與上層應(yīng)用軟件和下層數(shù)據(jù)分發(fā)軟件進(jìn)行報(bào)文數(shù)據(jù)的交互,即從上層應(yīng)用軟件獲取需要編碼的報(bào)文數(shù)據(jù),并向其返回經(jīng)過編碼后的比特報(bào)文數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)解析模塊負(fù)責(zé)解析XML文檔表示的報(bào)文字典和數(shù)據(jù)元素字典,獲取指定模塊型報(bào)文的定義,包括數(shù)據(jù)元素的組成、存在性、重復(fù)性分組,取值范圍、精度以及編碼方式等信息,這些信息是報(bào)文編碼的依據(jù);數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K負(fù)責(zé)檢驗(yàn)輸入數(shù)據(jù)是否符合數(shù)據(jù)元素字典中定義的有效性要求;編碼轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)將構(gòu)成報(bào)文的數(shù)據(jù)元素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為若干個(gè)比特位的編碼,這種轉(zhuǎn)換是以數(shù)據(jù)元素字典的定義為依據(jù)的;數(shù)據(jù)封裝模塊負(fù)責(zé)將經(jīng)過轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)元素?cái)?shù)據(jù)按照?qǐng)?bào)文結(jié)構(gòu)要求組裝成經(jīng)過編解碼后的報(bào)文,并加上必要的報(bào)頭數(shù)據(jù)。比特指揮報(bào)文編碼技術(shù)主要借鑒了美軍VMF報(bào)文編碼的思想,在報(bào)文靈活性和精簡(jiǎn)性方面具有一定優(yōu)勢(shì),針對(duì)最低限度通信信道的特點(diǎn)和典型應(yīng)用場(chǎng)景,探索性地提出了可行的解決方案,以期得到同行專家的指點(diǎn),共同促進(jìn)此項(xiàng)工作的推廣和應(yīng)用。
6結(jié)束語
1.1電力通信專網(wǎng)支撐智能電網(wǎng)信息傳送信息通信、智能管理、采集控制是發(fā)展智能電網(wǎng)不可或缺的三大要素。電力通信專網(wǎng)中傳輸了大量的電網(wǎng)信息,生產(chǎn)自動(dòng)化、電力營(yíng)銷業(yè)務(wù)、調(diào)度自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化等電網(wǎng)業(yè)務(wù)都需要依靠高速、實(shí)時(shí)、雙向的信息通信,為電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、先進(jìn)工藝引進(jìn)、智能設(shè)備應(yīng)用創(chuàng)建出最優(yōu)環(huán)境。隨著國(guó)家電網(wǎng)公司建設(shè)“三集五大”體系目標(biāo)的提出,為了提升電網(wǎng)的精細(xì)化、智能化管理與決策水平,信息與通信服務(wù)也逐漸向著一體化方向發(fā)展,與智能化的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)相配合,為電網(wǎng)提供更加智能化的移動(dòng)式服務(wù)。
1.2對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的智能化改造需要信息技術(shù)智能電網(wǎng)發(fā)展本質(zhì)就是新型能源的大量接入以及大量智能化設(shè)備的應(yīng)用。在對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的智能化改造中,信息技術(shù)發(fā)揮著重要的推動(dòng)作用,智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、三網(wǎng)融合、數(shù)字家庭、智慧城市等概念,無一不與電力通信有著密切關(guān)系。傳統(tǒng)的高頻通信、電力載波通信已經(jīng)逐漸被電力光纖通信所替代,電力通信向著數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性更高、網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定、體系更加完善的方向發(fā)展,電網(wǎng)數(shù)據(jù)將為更多領(lǐng)域提供支撐作用,形成規(guī)模效益。
1.3智能電網(wǎng)各項(xiàng)業(yè)務(wù)需要發(fā)展信息技術(shù)在智能電網(wǎng)發(fā)展中,包括電力生產(chǎn)部門、調(diào)度通信部門、行政部門、信息部門、電力營(yíng)銷部門在內(nèi)的各個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用部門,都是由各類信息技術(shù)構(gòu)架的電力信息通信網(wǎng)來進(jìn)行信息傳輸,以光纜為代表的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸方式,經(jīng)過PDH/SDH同步數(shù)字序列和同步技術(shù),經(jīng)過數(shù)據(jù)包交換后上送網(wǎng)絡(luò),最終進(jìn)入應(yīng)用業(yè)務(wù)層,為繼電保護(hù)自動(dòng)化系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、行政電話、電網(wǎng)管理業(yè)務(wù)、電力ERP系統(tǒng)、電力營(yíng)銷自動(dòng)化、遠(yuǎn)程抄表、負(fù)荷控制等業(yè)務(wù)服務(wù)。
2電力信息和通信技術(shù)推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)
2.1電力一次網(wǎng)與通信網(wǎng)的兩網(wǎng)融合電力一次網(wǎng)與通信網(wǎng)密不可分,隨著智能電網(wǎng)推進(jìn),電力一次設(shè)備也在逐步智能化,大量智能斷路器、智能開關(guān)等一次設(shè)備投入使用,數(shù)字化變電站的蓬勃發(fā)展,在簡(jiǎn)化了電力二次接線的同時(shí),也使得變電站對(duì)通信系統(tǒng)的依賴性更加增強(qiáng)。大量的合并單元和級(jí)聯(lián)裝置的使用,以及IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的推行,使得數(shù)字化變電站的信息化、自動(dòng)化程度進(jìn)一步增強(qiáng),市場(chǎng)信息、電網(wǎng)信息、用戶信息、網(wǎng)絡(luò)通信在通信系統(tǒng)中傳遞,電網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)獲取、繼電保護(hù)、電網(wǎng)控制業(yè)務(wù)都需要通信網(wǎng)絡(luò)的支撐,進(jìn)一步促進(jìn)了電力一次網(wǎng)與通信網(wǎng)的兩網(wǎng)融合。
2.2電網(wǎng)相關(guān)的增值業(yè)務(wù)隨著各種特種光電復(fù)合纜技術(shù)的發(fā)展,電力光纖到戶已經(jīng)具備了一定的技術(shù)基礎(chǔ),智能電網(wǎng)下的光纖技術(shù)與電力線路相結(jié)合,有利于促進(jìn)電力的業(yè)務(wù)網(wǎng)與信息網(wǎng)融合,實(shí)現(xiàn)資源共享與優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。一旦實(shí)現(xiàn)電力光纖到戶,電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)能夠融合發(fā)展,為電網(wǎng)提供多種增值服務(wù),構(gòu)建更加開放和共享的信息交互平臺(tái)。通過電力光纖技術(shù),實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)與用戶的實(shí)時(shí)雙向互動(dòng),為用戶的精細(xì)化用電、智能小區(qū)發(fā)展、階梯電價(jià)定價(jià)、智能充電樁提供信息平臺(tái)數(shù)據(jù)庫,并可以更好的實(shí)現(xiàn)電力營(yíng)銷、電費(fèi)征繳、用電信息通知、商業(yè)信息推廣等、用電安全知識(shí)等服務(wù),實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)業(yè)務(wù)與電信、交通、物流、金融等信息的全面融合,以及“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的互動(dòng)。
2.3電力信息和通信技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的具體應(yīng)用
2.3.1發(fā)電領(lǐng)域在發(fā)電領(lǐng)域,智能電網(wǎng)的重要特征就是新能源的接入和消納,清潔能源接入電網(wǎng)后,必然對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量、潮流計(jì)算、諧波成分等運(yùn)行特性產(chǎn)生影響,必須要通過電力通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的采集和傳輸,實(shí)時(shí)傳送遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、遙信等信號(hào)。此外,新能源并網(wǎng)后,與傳統(tǒng)電網(wǎng)的協(xié)同工作需要電力通信提供支撐作用,實(shí)現(xiàn)兩網(wǎng)的無縫對(duì)接,新能源電站的繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)等關(guān)鍵電網(wǎng)安全管理業(yè)務(wù)必須具備兩條相互獨(dú)立的通信信道,以提高信息傳送的安全性,同時(shí)有效的平抑并網(wǎng)波動(dòng),為新能源接入后電網(wǎng)的監(jiān)測(cè)、運(yùn)行、控制提供高速、穩(wěn)定、可靠的通信平臺(tái)。
2.3.2輸電領(lǐng)域智能電網(wǎng)以特高壓為骨干網(wǎng)架、交直流混聯(lián)、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展,為了確保電能大容量、遠(yuǎn)距離、低損耗的電能傳送,我國(guó)提出西電東送、建設(shè)“三華”同步電網(wǎng)等戰(zhàn)略規(guī)劃,我國(guó)的特高壓交直流輸電獲得了大規(guī)模發(fā)展,特高壓再造中國(guó)能源大動(dòng)脈,我國(guó)已經(jīng)成為世界上特高壓輸電電壓等級(jí)最高的國(guó)家。在特高壓輸電的發(fā)展過程中,大量的新設(shè)備和新元件投入使用,電網(wǎng)的控制特性更加復(fù)雜,以電力電子元器件為例,為了提升特高壓直流輸電的靈活性,大量的晶閘管、無功控制、補(bǔ)償器等元件投入使用,這些元件的接入環(huán)境更加復(fù)雜多變,對(duì)電網(wǎng)通信環(huán)境提出了更高的要求,高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)成為電網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù),通過建立雙向、實(shí)時(shí)、高速的通信系統(tǒng),為智能電網(wǎng)發(fā)展提供更為廣闊的發(fā)展空間。
2.3.3變電領(lǐng)域在變電領(lǐng)域,智能電網(wǎng)的特征集中體現(xiàn)在數(shù)字化變電站的建設(shè),隨著對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的改造不斷深入,我國(guó)新建的220kV及以上變電站均為數(shù)字化變電站,而數(shù)字化變電站的三個(gè)關(guān)鍵特征就是數(shù)字化一次設(shè)備、數(shù)字化二次設(shè)備和統(tǒng)一的IEC61850規(guī)約通訊平臺(tái),通過信息和通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的電氣設(shè)備狀態(tài)分析、電網(wǎng)調(diào)度管理、電能質(zhì)量控制、精細(xì)用電管理。在數(shù)字化變電站中,所有的一次設(shè)備和二次設(shè)備之間的信息交互都通過通信網(wǎng)絡(luò)來完成,以光纖通信取代了復(fù)雜的二次電纜接線,提升了信號(hào)傳輸效率,減少了二次接線工作量;通過合并單元和級(jí)聯(lián)設(shè)備實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高速傳送,減少了通信誤碼率,并具有良好的抗干擾性能,穩(wěn)定可靠的通信傳輸為數(shù)字化變電站的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。此外,統(tǒng)一的IEC61850通信平臺(tái)解決了電力設(shè)備間通信規(guī)約不一致、設(shè)備兼容性差等問題,實(shí)現(xiàn)了設(shè)備間統(tǒng)一的信息模型和通訊接口,提高了設(shè)備的互操作性。
2.3.4配電領(lǐng)域在配電領(lǐng)域,國(guó)家電網(wǎng)公司將投入大量資金用于配電網(wǎng)的升級(jí)和改造。智能配電網(wǎng)發(fā)展對(duì)通信技術(shù)的可靠性、可擴(kuò)展性等都有著較高要求,由于配電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境較為惡劣,運(yùn)行設(shè)備和通信信道相對(duì)老舊,且電力通信網(wǎng)的組網(wǎng)方案相對(duì)缺乏,還面對(duì)規(guī)劃不統(tǒng)一、信道不穩(wěn)定、標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范等問題,通信環(huán)節(jié)已經(jīng)成為智能配電網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。目前采取多種通信技術(shù)相結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)的通信,通過光纖傳輸來實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的傳輸,結(jié)合載波通信實(shí)現(xiàn)調(diào)度電話、遠(yuǎn)動(dòng)信息、配電自動(dòng)化、調(diào)度繼電保護(hù)信息等。
第一代移動(dòng)通信技術(shù)的特征
第一代的移動(dòng)通信技術(shù)最早是在二十世紀(jì)八十年代左右出現(xiàn)的,它經(jīng)歷了大概十幾年的發(fā)展時(shí)間,在上世紀(jì)九十年展結(jié)束。它的技術(shù)特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面,它的智能化技術(shù)很差,業(yè)務(wù)量較小、沒有很好的通信技術(shù)、安全性不高、運(yùn)行起來很慢而且沒有設(shè)定加密的功能。在這一代移動(dòng)通信系統(tǒng)中,主要采用的是模擬傳輸技術(shù),所以傳輸?shù)男Ч懿睿以趥鬏斨袝?huì)被其他因素影響,抗干擾力很差。那個(gè)時(shí)期,人們的生活水平并不高,生活也不豐富。所以,只有一少部分人能夠使用這種移動(dòng)通信設(shè)備,并沒有得到廣泛的使用。因此,人們并沒有十分關(guān)注這種通信技術(shù)的發(fā)展。
第二代移動(dòng)通信技術(shù)的特征
第二代的移動(dòng)通信系統(tǒng)即2G技術(shù),最開始是從二十世紀(jì)九十年代初期出現(xiàn)的,這種技術(shù)的出現(xiàn)主要是為了彌補(bǔ)第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)中存在的缺陷,并且擴(kuò)展相應(yīng)的功能。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要內(nèi)容是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用邏輯更強(qiáng),采用立即計(jì)費(fèi)的方式,支持最佳路由,00/1800雙頻段,話語編解碼等是完全兼容的而且速率更強(qiáng),頻率結(jié)構(gòu)使用的是更高的加密技術(shù),并且在這一代的通信技術(shù)中還應(yīng)用了智能天線技術(shù)和雙頻段技術(shù)等。這樣就滿足了人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求,使業(yè)務(wù)數(shù)量持續(xù)的增長(zhǎng)。移動(dòng)通信技術(shù)所存在的GSM系統(tǒng)容量不足的缺陷,使GSM功能不斷地得到改善和增強(qiáng),具備了初步支持多媒體業(yè)務(wù)的能力。雖然第二代移動(dòng)通信技術(shù),在發(fā)展的過程中不斷地得到較好的完善,但是2G的移動(dòng)通信系統(tǒng),隨著用戶和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,頻率資源也己經(jīng)適應(yīng)不了,移動(dòng)通信業(yè)務(wù)發(fā)展的需求,呈現(xiàn)供不應(yīng)求的趨式,頻率資源也占有率也接近于枯竭,移動(dòng)通信的語音質(zhì)量,也不能達(dá)到用戶所要求的高質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于數(shù)據(jù)通信速率太低,這個(gè)2G無法在真正意義上滿足移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)的需求。
第三代移動(dòng)通信技術(shù)
第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù),主要是在話音和數(shù)據(jù)通信速率等方面得到有效的改進(jìn),通信碼率能夠達(dá)到384kb/s,第三代移動(dòng)通信系統(tǒng),也就是通常所說的3G,是現(xiàn)階段正在全力開發(fā)的移動(dòng)通信的系統(tǒng),這一代移動(dòng)通信的系統(tǒng),已經(jīng)具備了最基本智能特征,應(yīng)用了智能信號(hào)處理技術(shù),智能信號(hào)處理單元,多媒體數(shù)據(jù)通信和話音支持的技術(shù),能夠提供跟前兩代產(chǎn)品相比,所不能提供的多種寬帶信息業(yè)務(wù),第三代移動(dòng)通信技術(shù)具備慢速圖像、高速數(shù)據(jù)、電視圖像等功能。傳輸速率也比前兩代,移動(dòng)通信技術(shù)有高質(zhì)量的提高,傳輸速率在用戶靜止時(shí),移動(dòng)通信速率最大為2Mbps,在用戶高速移動(dòng)時(shí),移動(dòng)通信速率最大支持144Kbps,所占頻帶寬度為5MHz左右。但是,就目前的第三代3G移動(dòng)通信系統(tǒng),通信標(biāo)準(zhǔn)總共有三大類CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA,共同組成3G移動(dòng)通信IMT2000的體系,它們彼此之間存在相互兼容的問題,這就意味著從根本上來說,當(dāng)前已有的移動(dòng)通信系統(tǒng),并不是真正的個(gè)人通信和全球通信系統(tǒng)。再進(jìn)一步地說,目前的3G移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜利用率還相當(dāng)?shù)氐停]有充分地利用頻譜資源,達(dá)到普及和推廣3G移動(dòng)通信的業(yè)務(wù),留下了很大的發(fā)展智能移動(dòng)通信技術(shù)的空間。根據(jù)移動(dòng)通信市場(chǎng)發(fā)展的需要,和3G移動(dòng)通信所存在的一些欠缺,目前國(guó)際上有不少國(guó)家,已經(jīng)開始研究第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)。也就是我們將要面對(duì)的4G移動(dòng)通信智能系統(tǒng),這一代移動(dòng)通信技術(shù),將從根本上彌補(bǔ)前三代移動(dòng)通信所存在的不足,成為移動(dòng)通信系統(tǒng)又一個(gè)閃光的亮點(diǎn),在不斷地研究和發(fā)展中,讓更多的用戶認(rèn)識(shí)和接受。
第四代移動(dòng)通信技術(shù)
通常情況下,可以將供電企業(yè)的營(yíng)銷管理信息系統(tǒng)劃分為四個(gè)組成模塊。
1.1系統(tǒng)的登錄模塊
通過本模塊的設(shè)計(jì),可以實(shí)現(xiàn)權(quán)限管理。通過后臺(tái)數(shù)據(jù)庫,對(duì)不同用戶名擁有的差異化權(quán)限進(jìn)行設(shè)置,用戶名與用戶密碼所對(duì)應(yīng)。在管理信息系統(tǒng)中登錄相應(yīng)的用戶名和密碼之后,灰色的功能模塊菜單是不能使用的,這樣就可以有效控制用戶的權(quán)限。
1.2主程序模塊
主程序模塊主要是將一系列的參數(shù)設(shè)置提供給管理信息系統(tǒng),例如,可以對(duì)用戶錯(cuò)誤登錄次數(shù)進(jìn)行設(shè)置,對(duì)登錄表單、主菜單系統(tǒng)和全局變量等進(jìn)行調(diào)用,菜單灰度顯示可以利用庫表文件的狀態(tài)來控制,這樣就可以有效控制用戶的權(quán)限。1.3菜單系統(tǒng)在設(shè)計(jì)菜單系統(tǒng)的過程中,可以依據(jù)開發(fā)軟件提供的菜單設(shè)計(jì)器來進(jìn)行,將系統(tǒng)菜單和各級(jí)子菜單系統(tǒng)設(shè)置在菜單設(shè)計(jì)器中,并對(duì)菜單網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行構(gòu)建。
1.4用戶數(shù)據(jù)的錄入和結(jié)算模塊
在管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)錄入中,用戶數(shù)據(jù)錄入和結(jié)算模塊是非常重要的。該模塊用于導(dǎo)入用電用戶每月的用電表底碼和結(jié)算電費(fèi),并且可以打印發(fā)票。營(yíng)銷信息管理系統(tǒng)中的錄入和結(jié)算模塊可以依據(jù)業(yè)務(wù)流程將一整套流程執(zhí)行下去,例如選擇臺(tái)區(qū)、用戶數(shù)據(jù)錄入、打印電費(fèi)結(jié)算報(bào)表和發(fā)票等,并且會(huì)在數(shù)據(jù)庫后臺(tái)構(gòu)建相互聯(lián)系的關(guān)系表。
2營(yíng)銷管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用
過去利用B/S結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)用電管理信息系統(tǒng),在客戶端設(shè)計(jì)和服務(wù)器端設(shè)計(jì)方面較為復(fù)雜,難度較大,并且還會(huì)影響到系統(tǒng)的代碼重用性,無法有效集中系統(tǒng)應(yīng)用,再加上傳統(tǒng)系統(tǒng)只有較小的擴(kuò)展接口,兼容性也相對(duì)較小,因此在系統(tǒng)集成和維護(hù)方面,就需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力,這就需要重新設(shè)計(jì)和修改傳統(tǒng)的營(yíng)銷管理信息系統(tǒng)。當(dāng)前的修改方式是將J2EE規(guī)范應(yīng)用到設(shè)計(jì)中,并且嚴(yán)格遵循CORBA和COM構(gòu)件的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn),這樣可以有效增強(qiáng)系統(tǒng)的擴(kuò)展性。具體來講,需要實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容。
2.1耦合技術(shù)的應(yīng)用
在如今軟件開發(fā)中,組件技術(shù)是一項(xiàng)非常重要的技術(shù),可以使代碼的利用率得到顯著提升。通常情況下,可以將其劃分為松耦合和緊耦合兩種技術(shù),這種劃分的依據(jù)是組件之間相互關(guān)系的差異。具體來講,緊耦合可以實(shí)現(xiàn)組件之間的相互調(diào)用、協(xié)調(diào)和緊密合作,例如可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的連接池組件和執(zhí)行數(shù)據(jù)庫的組件之間緊密聯(lián)系。從數(shù)據(jù)流程的角度分析,相互調(diào)用組件也可以用緊耦合來定義它們的耦合關(guān)系,例如,數(shù)據(jù)庫連接池組件、執(zhí)行SQL組件和XML生成組件之間就可以體現(xiàn)它們之間相互調(diào)用的耦合關(guān)系。連接重用功能也是數(shù)據(jù)庫連接池組件所具備的一項(xiàng)功能。在數(shù)據(jù)庫連接池的基礎(chǔ)上構(gòu)建執(zhí)行SQL,結(jié)合數(shù)據(jù)之間的邏輯化關(guān)系,向XML生成組件反饋結(jié)果,后者可以將TAG標(biāo)簽顯示出來。可以在XML模板庫中讀取報(bào)表,然后結(jié)合SQL組件在HTML頁面上生成數(shù)據(jù),最后將數(shù)據(jù)反饋在客戶端的瀏覽器上。松耦合組件關(guān)系是指各個(gè)組件之間是獨(dú)立運(yùn)行的,并獨(dú)立完成營(yíng)銷管理信息系統(tǒng)中的部分功能。在功能完成過程中,這些組件之間可以相互協(xié)作,但相對(duì)松散的系統(tǒng)化結(jié)構(gòu),例如我們從模塊化和系統(tǒng)組成的角度上來分析組件關(guān)系,通過數(shù)據(jù)庫連接池、執(zhí)行事務(wù)的組件、執(zhí)行數(shù)據(jù)窗口組件和執(zhí)行SQL組件都可以對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作,但這些組件之間的功能卻有很大的差異,其中,選擇、刪除、插入和更新等操作由SQL組件來實(shí)現(xiàn),并可以存儲(chǔ)和實(shí)現(xiàn)視圖過程的操作;在服務(wù)器上應(yīng)用數(shù)據(jù)窗口組件,并且專門對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)和應(yīng)用。這三種組件都可以在動(dòng)態(tài)模式下連接數(shù)據(jù)庫,然后生成報(bào)表,同時(shí),還可以相互替換、組合這幾種組件,以便系統(tǒng)進(jìn)行合理選擇。
2.2組件開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用
在營(yíng)銷管理信息系統(tǒng)中,需要開發(fā)服務(wù)器和客戶端兩個(gè)層面,如果分別對(duì)其進(jìn)行設(shè)置,那么就會(huì)加大設(shè)計(jì)的難度和復(fù)雜度,而組件技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)一次性設(shè)計(jì),從而降低服務(wù)端和客戶端軟件的開發(fā)難度。例如,服務(wù)端的組件開發(fā)需要從標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)出發(fā),制訂特定的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu),并創(chuàng)建遠(yuǎn)程接口。在軟件開發(fā)中,通過編譯代碼配置模塊或者應(yīng)用程序部署等方式對(duì)自定義的組件進(jìn)行構(gòu)建,可以使不同模塊的重復(fù)使用要求得到滿足。
2.3應(yīng)用程序系統(tǒng)的整合分析
具體來講,應(yīng)用程序系統(tǒng)是指在應(yīng)用服務(wù)層組件之間耦合的基礎(chǔ)上,集成多種系統(tǒng)的功能,例如DSS、GIS和CALL-CENTER等,以集成PMMIS自身的功能。在整合、集成PMMIS的過程中,需要充分重視通信和應(yīng)用層的協(xié)調(diào)統(tǒng)一問題。在顯示的時(shí)候,應(yīng)用XML技術(shù),并將其作為一種標(biāo)準(zhǔn)信息,同時(shí),為了集成應(yīng)用程序,還可以應(yīng)用J2EE技術(shù),以實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的無縫連接,進(jìn)而強(qiáng)化客戶機(jī)/服務(wù)器模式的兼容性,促使供電企業(yè)營(yíng)銷管理信息的集成應(yīng)用得到滿足。
3結(jié)束語