CN103491166A - 一种基于3g的便携式远程电力无线应急接入系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，包括电力检修单元、后台指挥中心服务器、移动指挥中心和远程监控终端，以及分别与所述电力检修单元、后台指挥中心服务器、移动指挥中心和远程监控终端连接的通信单元。本发明所述基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，可以克服现有技术中使用不方便和工作效率低等缺陷，以实现使用方便和工作效率高的优点。

Description

一种基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统

技术领域

本发明涉及电力系统应急指挥系统技术领域，具体地，涉及一种基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统。

背景技术

近年来，各种自然灾害、大型活动、反事故演习等应急事件不断地考验着电力部门的应变能力和反应速度。为了实现救灾抢险的现场指挥、重大活动现场的通信保障、反事故演练的控制指挥，改善应急事件过程中的信息沟通情况，使电网应急工作高效、有序地进行，需要提高电力系统应急工作效率。因此，应急通讯系统首先必须具备以下功能：

①实时图像传输功能，能够让后台指挥中心人员了解到故障的现场情况；②双向语音交互功能，前端与后台间建立联系，后台指挥中心可向前端提供指导和技术支撑；③文本传输功能，便于不利于语音通讯的现场使用；④多点登入功能，后台可多点登入，实现不同地点同时掌握现场情况；⑤多方互动功能，实现后台与前端设备多方会议通信。

国内外同类技术情况：第三代移动通信网络（3G）相比较原先的移动通信网络，最明显的改变就是在传统语音业务外，拥有高速的数据传输能力。而且这种传输能力是一个不受距离、遮挡和气候变化的一个广域覆盖。人们现在说的很多3G业务系统，其实就是利用的3G的数据传输业务。利用3G的数据传输能力实现一些系统应用。

目前国内有三个3G网络，分别是：中国联通的WCDMA，简称W-3G或WO等；中国电信的EVDO（或者叫CDMA-2000；中国移动的TD-SCDMA，简称TD。相比较而言，能够利用3G网络传输实时视频的网络只有中国联通3G和中国电信的3G，中国移动的3G网络由于技术不成熟，带宽较窄，在数据业务方面处于劣势。

3G无线接入理论速率在静止环境下可达到2Mbps，对于一般的视频会商系统的信息传输，其有效数据带宽完全可以满足采用MPEG4视频压缩格式的视频信息实时传输要求。在应急现场进行信息采集和传输时，应急人员通过本系统的移动前端，随时随地对现场图像和数据信息进行采集，并实时传回远程指挥中心，显示在指挥大厅屏幕上，让决策者和专家“直击”出险现场，及时准确地掌握险情，提高分析决策效率，及时实施合理的电力抢险方案。

编码正交频分复用（coded orthogonal frequency division multiplexing，简称COFDM），是目前世界最先进和最具发展潜力的调制技术。其基本原理就是将高速数据流通过串并转换，分配到传输速率较低的若干子信道中进行传输。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在使用不方便和工作效率低等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，以实现使用方便和工作效率高的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，包括电力检修单元、后台指挥中心服务器、移动指挥中心和远程监控终端，以及分别与所述电力检修单元、后台指挥中心服务器、移动指挥中心和远程监控终端连接的通信单元。

进一步地，所述通信单元，包括分别与所述电力检修单元和移动指挥中心连接的3G通信网络模块，以及分别与所述后台指挥中心服务器和远程监控终端连接的广域网通信模块；所述3G通信网络模块与广域网通信网络模块连接。

进一步地，所述通信单元，还包括连接在所述3G通信网络模块与电力检修单元之间的CPFDM微波通信模块。

进一步地，所述电力检修单元，包括并行设置、且分别用于电力线路检修、电力应急抢险、电力高空作业、线路故障排查、带电安全施工和输电线路事故的多个单兵终端。

进一步地，每个单兵终端，包括多模无线终端和/或微型军警摄像机。

进一步地，所述远程监控终端，包括设在电力公司的客户端设备、设在电力分公司的客户端设备、设在供电所的客户端设备、以及单独设置的手持设备。

进一步地，所述移动指挥中心，包括设在前端的第一便携指挥箱。

进一步地，所述移动指挥中心，还包括通过无线网络与第一便携指挥箱连接的移动指挥平台。

进一步地，所述移动指挥平台，包括设在前端的第二便携指挥箱和便携指挥服务器；所述便携指挥服务器、第二便携指挥箱和第一便携指挥箱，依次通过无线网络连接。

进一步地，所述第一便携指挥箱和第二便携指挥箱，均包括调谐器，以及分别与所述调谐器连接的COFDM解调器、MEGP-2解码器、变频器、信号放大器和天馈系统；所述天馈系统，采用TQC-500AII车台天线。

本发明各实施例的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，由于包括电力检修单元、后台指挥中心服务器、移动指挥中心和远程监控终端，以及分别与电力检修单元、后台指挥中心服务器、移动指挥中心和远程监控终端连接的通信单元；可以将3G和COFDM两种通讯模式相结合使用，具备复杂恶劣环境下的应急通讯能力；从而可以克服现有技术中使用不方便和工作效率低的缺陷，以实现使用方便和工作效率高的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统的整体架构示意图；

图2为本发明基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统工作在3G模式时的工作原理示意图；

图3为本发明基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统在3G模式下的数据回传路径示意图；

图4为本发明基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统工作在COFDM工作模式时的工作原理示意图；

图5为本发明基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统在COFDM工作模式下的数据回传路径示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

由于故障的突发性要求，要求电力抢修的人员能快速响应，电力系统应急通讯系统，还应具有灵活移动、便于携带、应用范围广，在恶劣环境下仍可正常工作的特点。根据本发明实施例，提供了一种基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统。

本实施例的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统（即多模无线应急接入系统），采用3G与COFDM无线微波技术相结合，在传统3G通信系统上引入COFDM技术。因为3G网络（公网）覆盖范围广，使得应急系统可以应用于绝大部分场景，同时对3G网络覆盖不到的盲区，可以使用COFDM无线微波技术进行弥补，从而使该基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统具备复杂恶劣环境下的应急通讯能力。该基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，将3G和COFDM两种通讯模式相结合使用，具有如下特点：

⑴代替光纤和专线，降低了网络建设成本，为用户节省大量的费用；

⑵机动性强，适用于各种复杂的地理位置；

⑶可灵活方便地进行安装部署；

⑷提供高可靠性，保证不间断的视频监控；

⑸传输速率高，图像清晰流畅；

⑹支持网页、手机、上网电脑浏览视频；

⑺设备成本低，操作简单，打开电源开关便可投入使用。

如图1-图5所示，本实施例的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，包括电力检修单元、后台指挥中心服务器、移动指挥中心和远程监控终端，以及分别与电力检修单元、后台指挥中心服务器、移动指挥中心和远程监控终端连接的通信单元。

其中，上述通信单元，包括分别与电力检修单元和移动指挥中心连接的3G通信网络模块，以及分别与后台指挥中心服务器和远程监控终端连接的广域网通信模块；3G通信网络模块与广域网通信网络模块连接。通信单元，还包括连接在3G通信网络模块与电力检修单元之间的CPFDM微波通信模块。

上述电力检修单元，包括并行设置、且分别用于电力线路检修、电力应急抢险、电力高空作业、线路故障排查、带电安全施工和输电线路事故的多个单兵终端。每个单兵终端，包括多模无线终端和/或微型军警摄像机。

上述远程监控终端，包括设在电力公司的客户端设备、设在电力分公司的客户端设备、设在供电所的客户端设备、以及单独设置的手持设备。

上述移动指挥中心，包括设在前端的第一便携指挥箱。移动指挥中心，还包括通过无线网络与第一便携指挥箱连接的移动指挥平台。移动指挥平台，包括设在前端的第二便携指挥箱和便携指挥服务器；便携指挥服务器、第二便携指挥箱和第一便携指挥箱，依次通过无线网络连接。第一便携指挥箱和第二便携指挥箱，均包括调谐器，以及分别与调谐器连接的COFDM解调器、MEGP-2解码器、变频器、信号放大器和天馈系统；天馈系统，采用TQC-500AII车台天线。

参见图1，本实施例的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，分为前端部分和后台部分两部分。前端部分包括单兵终端和便携指挥箱。后台部分包括指挥中心服务器和客户端。前端部分负责采集和回传现场信息，并与后台部分建立通讯；后台部分负责接收存储信息，并将信息下发到各客户端。

参见图2和图3，上述实施例的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，可以工作在3G模式；图2可以显示工作在3G模式下的工作原理，图3可以显示3G模式下的数据回传路径。

参见图4和图5，上述实施例的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，可以工作在COFDM工作模式；图4可以显示工作在COFDM工作模式下的工作原理，图5可以显示COFDM工作模式下的数据回传路径。采用COFDM微波技术的单兵终端与便携指挥箱之间，能够实现高清晰图像采集和传输，通视条件下传输距离可达2公里；便携指挥箱最大同时支持4路单兵终端。

便携指挥箱主要由六部分组成：调谐器、COFDM解调器、MEGP-2解码器、变频器、信号放大器和天馈系统；单兵终端采集信息发射到便携箱，便携箱经过天线耦合进调谐器，再由COFDM解码器，解出MPEG-2TS流，在进入MPEG-2解码器进行解压缩变换，形成音视频信号，对故障现场进行查看、录像及指挥。同时便携指挥箱可将视频信息通过集成的3G模块回传到后台的指挥中心。

鉴于COFDM无线微波的以上特性，当故障现场位于没有3G网络或者3G网络不理想时，抢修人员可以携带单兵终端进入到故障现场，将便携指挥箱置于3G网络能够覆盖的位置，那么故障现场的情况可以先经COFDM微波传递到便携箱后，再经3G网络回传到后台的数据中心，从而实现后台对故障现场的指挥调度工作。

上述实施例的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，融合了3G通信模式及基于COFDM通信模式。当有3G网络时，应急首选3G网络用以完成视频、语音及其他数据的传输；当故障现场位于没有3G网络或者3G网络不理想时，抢修人员可以携带单兵终端进入到故障现场，将便携指挥箱置于3G网络能够覆盖的位置，那么故障现场的情况可以先经COFDM微波传递到便携箱后，再经3G网络回传到后台的数据中心（即后台指挥中心服务器），从而实现后台对故障现场的指挥调度工作。

经验证，上述实施例的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，对甘肃庆阳的电力系统安全可靠的运行带来了保障，更加完善了庆阳电力局在突发事件的无线应急能力，对设备安全稳定运行起到了较大的作用。后期还可将该项目进行扩展，可将多种视频会商方式整合，具有3G视频、移动平板、智能手机及互联网等多种跨网络平台的视频会商接入能力，既能保留现有机动应急车软视频会议和单兵视频接入方式，又能满足应急处置现场的专家远程桌面协助、应急研判、多人会商等即时高清视频会商接入需求，真正实现随时随地、多地域、跨平台、低延时、多应用的应急高清视频会商。

在上述实施例的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统中，采用的主要设备如下：

⑴多模无线终端：

单兵终端为抢修员佩戴使用，直接工作在故障界面。单兵终端支持3G，COFDM（多载波调制技术）无线微波接入，是高度集成的移动式非视距数字图像传输设备，可以在高速移动中和城市建筑物遮挡情况下传输实时稳定的音频和视频。提供USB接口，可为笔记本电脑提供3G上网服务器。支持分辨率、帧率、码流等编码参数调节，根据现场需要提供高清码流视频采集；视频接口丰富，可接微型监视器，结合头戴摄像机使用，空闲出抢修员双手，以利于快速排出故障。

多模无线终端的功能特点如下：

①高度集成，模块化组合式设计；②采用COFDM调制技术，MPEG-2图像压缩技术；③全方位通信，不怕楼墙遮挡；高速行进间通信，音/视频传输实时、稳定；④最高支持D1图像质量；⑤散热片式铝材机壳，防雨、防潮、防震、抗冲击；⑥高保真数码立体声传输；⑦非视距（NLOS）移动传输，通视条件下距离不低于3公里；⑧集成3G模块（WCDMA、EVDO）。

技术参数如下表：

⑵微型军警摄像机，包括一对扶臂，一对头戴式支架，连接在一对头戴式支架的弹力架，连接在一个扶臂与相应头戴式支架之间的辅助肋；安装在一个头戴式支架上的固定夹，安装在固定夹上的摄像头。

微型军警摄像机的产品特点包括：①高清、超短小、低功耗、12V索尼CCD、高品质；②任意方向可调，安装与拆解十分方便。

微型军警摄像机的使用说明如下：

①将微型摄像头卡入头戴式支架的固定夹口中，双手握住头戴式固定支架的扶臂，掰开弹力支架适当开阔度后将支架戴到头上；

②将微型摄像机的视频输出头接显示器或其它设备（如录像机等）；

③将摄像头12V电源供电口接12V直流电源（重要提示:切不可错接电源，不正确的电压可能会损坏您的摄像机!）；

④参考显示器上从摄像头来的视频画面，转动摄像头并上下/左右的调节方位角度，直到视频画面符合您的要求为止。

技术参数见下表：

⑶便携指挥箱

便携指挥箱是一款新型的移动图像接收系统，它可以接收来自于单兵终端的无线高清晰图像和声音信号，构成一套非视距图像声音传输系统。该设备具有接收灵敏度高，适合于高速移动场合和非视距（NLOS）条件下传输的特点。由于采用基于第四代移动通讯核心技术的COFDM正交调制解调技术，使得该系统具有良好的传输特性。同时，由于采用了基于DVD标准的MPEG-2图像压缩和编解码技术，使得接收图像十分清晰、实时和稳定。该系统内置大容量硬盘录像机（最大可以达到500G），能实现实时录制与回放的功能，可以将录制的内容导出备份。为了适合各种应用的电磁环境，避开外界干扰。

便携指挥箱的功能特点包括：四路音视频信号同步接收，DVD图像质量；可以实现录制、回放、备份等功能；内置四路音视频同步硬盘录像机；采用COFDM调制技术，MPEG-2图像压缩技术；高度集成，模块化组合式设计；高性能、高容量锂电池供电（电池可更换）；全方位通信，不怕楼墙遮挡；高速行进间通信，音/视频传输实时、稳定；具备发射加密功能（RS232）；散热片式铝材机壳，防雨、防潮、防震、抗冲击；高保真数码立体声传输；非视距移动传输，通视条件下距离不低于3公里；可以集成四路于一体；集成3G模块（WCDMA、EVDO）；集成卫星模块（定制可选）。

便携指挥箱的技术参数，参见下表。便携指挥箱局有携带方便、接收频点可调、应用范围广等特点，接收机本身自带锂电池，可以方便的更换电池。在充满电的情况下，锂电池可以连续工作约1.5小时。

⑷便携指挥箱天线

TQC-500AII车台天线，是专门为汽车移动通讯设计的一种中等增益天线。天线体采用特种不锈钢弹簧线材制成，具有良好的弹性和抗老化能力。技术参数见下表。

⑸3G模块：WCDMA模块。

在上述实施例的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统中，单兵终端与便携指挥箱均集成3G模块，WCDMA模块的型号可以为EM770W。

WCDMA模块产品描述如下表：

具体使用上述实施例的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统时，需注意以下几个方面的内容：

⑴一般故障界面应急抢修

在故障界面，抢修人员通过配备的单兵终端设备将故障界面的图像情况，经3G网络回传到后台数据指挥中心服务器，单兵终端集成3G模块，目前单兵设备集成电信EVDO模块。

指挥中心服务器位于电力局通信机房，通过互联网与3G网络实现互联，负责将单兵终端的采集到的数据存储和转发。各级电力局可以通过软件终端登入系统，查看到单兵终端采集到故障现场信息，各登入终端与各单兵终端、移动指挥中心可进行多方语音会议，方便对现场故障处理进行交流决策。此外该系统还支持个人PDA、手机登入，以便领导、技术专家能够在第一时间了解到故障情况。

⑵恶劣环境故障界面应急抢修

单兵终端采用COFDM微波模块与3G模块双模块化设计。当故障区域3G信号不理想时，单兵终端启用COFDM工作模式，将采集到图像信息经COFDM微波传送到便携指挥服务器（便携箱）上，便携箱置于3G信号覆盖局域。便携箱最大支持4路终端连接工作，同时集成3G模块，可以将经COFDM微波传输过来的信息再经3G网络回传到后台的指挥中心服务器，支持与后台，单兵终端间的多方会议。

采用COFDM微波技术的单兵终端与便携箱之间。能够实现隐蔽式现场高清晰图像采集和传输，通视条件下传输距离可达3公里以上

位于前端移动指挥中心，通过便携指挥箱经3G网络与后台数据中心进行联系。

便携箱可提供上网功能（附带RJ45接口），可供笔记本电脑登入指挥系统平台参与指挥。指挥系统支持视频会议和多方语音通话功能，可将单兵终端，移动指挥中心和后台指挥中心建立会议。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，其特征在于，包括电力检修单元、后台指挥中心服务器、移动指挥中心和远程监控终端，以及分别与所述电力检修单元、后台指挥中心服务器、移动指挥中心和远程监控终端连接的通信单元。

2.根据权利要求1所述的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，其特征在于，所述通信单元，包括分别与所述电力检修单元和移动指挥中心连接的3G通信网络模块，以及分别与所述后台指挥中心服务器和远程监控终端连接的广域网通信模块；所述3G通信网络模块与广域网通信网络模块连接。

3.根据权利要求2所述的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，其特征在于，所述通信单元，还包括连接在所述3G通信网络模块与电力检修单元之间的CPFDM微波通信模块。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，其特征在于，所述电力检修单元，包括并行设置、且分别用于电力线路检修、电力应急抢险、电力高空作业、线路故障排查、带电安全施工和输电线路事故的多个单兵终端。

5.根据权利要求4所述的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，其特征在于，每个单兵终端，包括多模无线终端和/或微型军警摄像机。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，其特征在于，所述远程监控终端，包括设在电力公司的客户端设备、设在电力分公司的客户端设备、设在供电所的客户端设备、以及单独设置的手持设备。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，其特征在于，所述移动指挥中心，包括设在前端的第一便携指挥箱。

8.根据权利要求7所述的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，其特征在于，所述移动指挥中心，还包括通过无线网络与第一便携指挥箱连接的移动指挥平台。

9.根据权利要求8所述的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，其特征在于，所述移动指挥平台，包括设在前端的第二便携指挥箱和便携指挥服务器；所述便携指挥服务器、第二便携指挥箱和第一便携指挥箱，依次通过无线网络连接。

10.根据权利要求9所述的基于3G的便携式远程电力无线应急接入系统，其特征在于，所述第一便携指挥箱和第二便携指挥箱，均包括调谐器，以及分别与所述调谐器连接的COFDM解调器、MEGP-2解码器、变频器、信号放大器和天馈系统；所述天馈系统，采用TQC-500AII车台天线。

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