一种基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检系统及在线移动巡检方法。其系统包括有电力无线专网、移动终端、若干电子标签和变电站通信控制室，变电站通信机房控制室包括有基站基带处理单元、核心网设备、主站和系统网管平台；该电子标签的信号输出端与移动终端信号接入端相匹配对接，移动终端信号输出端通过天面天线空口无线连接变电站通信机房控制室，移动终端的信号输出端通过无线基站及天面天线与变电站通信机房控制室建立数据双向传送。本发明能实时与主站保持联系，实时反馈巡检情况，并可保证巡检数据无线传输的安全性和可靠性。
【专利说明】—种基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检系统及在线移动巡检方法。属于电站设备巡检的技术设备领域。
【背景技术】
[0002]TD-LTE是中国具有自主知识产权的新一代移动通信技术，其性能优势包括通信速率高(上下行峰值速率分别为50MbpS/100MbpS)、覆盖范围大、系统部署灵活、可实现业务的多样性、无线传输时延降低等。
[0003]中国三大运营商于2014年大规模启动部署基于TD-LTE技术的无线蜂窝网络，国内电网公司早在2011年就开展基于TD-LTE技术的电力无线专网工程建设。相对于运营商的网络部署，电力无线专网的规划有其特殊性:利用电网自有物业(行政楼或者变电站)部署基站，现阶段主要用于配电自动化、计量自动化、视频监控等电力生产类终端的无线接入。目前国内电网公司采用的主流无线专网的系统有两种:1785-1805MHz频段的TD-LTE系统和230MHz频段的LTE230系统，两种使用不同的频段，在物理层技术实现上也存在差异。
[0004]现有技术的变电站移动巡检系统，由主站系统11 (包括数据库服务器1-1，web应用服务器1-2，交换机1-3等)、PDA15 (包括读码器)和帖在变电设备13上的无源RFID电子标签14四部分组成，PDA设备通过无线局域网(比如WiF1、ZigBee等)与变电站台式电脑12相连接，通过局域网接入主站系统。其系统架构如图1所示。
[0005]该巡检系统虽然采用了成熟的计算机技术、无线通信和条码识别技术，与变电站规范化巡检相结合，能够解决漏巡和巡检不到位等问题。但存在如下缺点:
[0006](I)巡检设备范围受无线局域网覆盖区域限制。只有无线局域网覆盖区域的设备才能采用该系统，对于大部分室外变电设备，无线局域网一般无法覆盖。此外，变电站内的室内无线覆盖也是有限的。对于无线局域网无法覆盖的设备，只能离线填表单，带回主站监控中心进行数据上传，其效率低下并缺乏机动灵活性。
[0007](2)通信质量及安全性差。采用无线局域网技术进行数据传输，无法保证传输质量和数据的安全性。
[0008](3)巡检记录不方便。采用无源的RFID标签，由于标签需要从读写器的射频场取电，因此读写距离较近。在巡检过程中需要寻找标签的具体位置，而常常变电站设备具有强电，为了保证人员安全，人工巡检必须保持一定距离，带来了电子标签读取的不便。
[0009]射频识别即RFID技术，是一种典型的物联网通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的有低频(125k?134.2K)、高频(13.56Mhz)、超高频，微波等技术。目前RFID技术应用很广，如:图书馆，交通卡，门禁系统，食品安全溯源等。
[0010]RFID电子标签可以分为有源电子标签和无源电子标签。有源电子标签又称主动标签，标签的工作电源完全由内部电池供给，同时标签电池的能量供应也部分地转换为电子标签与阅读器通讯所需的射频能量。无源电子标签(被动标签)没有内装电池，在阅读器的读出范围之外时，电子标签处于无源状态，在阅读器的读出范围之内时，电子标签从阅读器发出的射频能量中提取其工作所需的电源。
【发明内容】
[0011]本发明的目的之一，是为了解决现有变电站移动巡检系统存在巡检设备范围受无线局域网覆盖区域限制、通信质量及安全性差和巡检记录不方便的问题，提供一种基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检系统，该在线移动巡检系统具有使用方便、可实时地获取巡查数据、数据传输安全可靠等特点。
[0012]本发明的目的之二，是为了提供一种基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检方法。
[0013]本发明的目的之一可以通过采取如下技术方案达到:
[0014]基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检系统，其特征在于:包括由基于TD-LTE技术的电力无线专网，及移动终端、若干电子标签和变电站通信控制室，电力无线专网由无线基站和核心网设备两部分组成；一个核心网设备可以连接多个无线基站，覆盖大面积区域；无线基站包括天面天线、基带处理单元和射频远端单元三部分；变电站通信机房控制室安装有基站基带处理单元、核心网设备、主站和系统网管平台；电子标签为有源RFID电子标签，该电子标签的信号输出端与移动终端信号接入端相匹配对接，移动终端信号输出端通过天面天线处无线连接基站射频远端单元输入端，基站射频远端单元输出端连接基站基带处理单元，基站基带处理单元输出端通过核心网设备接入系统网管平台和主站操作台，由网管平台实时监测移动终端的在线状态；所述移动终端的信号输出端通过无线基站空口与变电站通信机房控制室建立数据双向传送。
[0015]本发明的目的之一还可以通过采取如下技术方案达到:
[0016]进一步的，所述主站包括数据库服务器、巡检信息记录服务器等。
[0017]进一步的,天面天线和基站射频远端单元安装在变电站内的主站楼天面处,基带处理单元、核心网设备、系统网管平台和主站操作台安装在变电站通信机房或者主控室内，多个变电站直接通过光纤组网进行连接。
[0018]进一步的，所述电力无线专网的技术机制有两种，包括:1785-1805MHz频段的TD-LTE系统和230MHz频段的LTE230系统；电力无线专网的覆盖范围为I公里以上，对变电站区域的设备全部无线信号覆盖，对于极少数覆盖盲区，通过无线中继进行补充覆盖。
[0019]进一步的，有源RFID电子标签贴在变电设备上，移动终端具有RFID读取结构，或者通过RFID读取模块连接至移动终端实现RFID读取功能。
[0020]进一步的，所述的移动终端带有摄像头。
[0021]本发明的目的之二可以通过采取如下技术方案达到:
[0022]基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检方法，其特征在于包括如下步骤:
[0023]I)选取变电站内的主站楼建筑或者附近的高地架设基于TD-LTE技术的无线基站，构成如权利要求1所述的基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检系统；所述
[0024]2)电力无线专网的覆盖范围为I公里以上，对变电站区域的设备全部无线信号覆盖，对于极少数覆盖盲区，通过无线中继进行补充覆盖；有源RFID电子标签贴在变电设备上，移动终端具有RFID读取和拍照或者视频功能结构，如果终端不具备该功能，通过RFID读取模块连接至该终端实现RFID读取功能。
[0025]3)巡检人员手持平板移动终端进行变电站的设备巡检，移动终端与基站建立无线连接，当巡检人员靠近设备时，移动终端自动获取设备的主要信息，自动完成设备报表的填写，报表自动上传至主站系统备份；巡检人员在靠近设备的位置观察设备状态，如果发现出现问题或者故障，可以通过拍照或者摄像的方式，通过电力无线专网实时地把当前情况反馈给主站系统，主站系统工作人员根据当前反馈数据、图像、视频等，通过电力无线专网告知巡检人员当前的处理方式。
[0026]本发明的目的之二还可以通过采取如下技术方案达到:
[0027]进一步的，移动终端把数据通过电力无线专网空口发射至天面的天线处，由基站射频远端单元处理之后传输至基站基带处理单元，接入系统核心网设备上，核心网设备把数据传输至系统网管平台和主站操作台；主站操作台包括数据库服务器、巡检信息记录服务器；网管平台实时监测移动终端的在线状态。
[0028]进一步的，所述的移动终端带有摄像头；对于多个变电站的在线移动巡检，直接通过光纤组网进行连接。
[0029]本发明具有以下突出实质性特点和有益效果:
[0030]1、电力无线专网可以覆盖变电站内的所有设备区域，保证变电站内任何区域(包括室内、室外)的一次二次设备的移动在线巡检。巡检人员能够实时在线反馈巡检设备的当前情况，包括数据及图像数据。并能保证变电站内所有设备移动巡检的在线问题，巡检人员在移动巡检过程中，能实时与主站保持联系，实时反馈巡检情况。
[0031]2、保证移动巡检数据可靠、安全传输至主站系统。TD-LTE采用严格的安全加密机制、双向鉴权机制，可以防止数据的窃听和篡改。电力无线专网采用电力专用频率，可以保证通信的传输质量。因此可保证巡检数据无线传输的安全性和可靠性，解决传统无线局域网存在数据的窃听、篡改的隐患等技术问题。
[0032]3、提升变电设备巡检的自动化功能，增大RFID标签的读取距离，提高巡检员的人身安全，避免引发安全事故，特别在巡检变电站内强电设备时尤为重要。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为现有技术的变电站巡检方案部署示意图。
[0034]图2为本发明的变电站巡检方案部署示意图。
[0035]图3为本发明的工作控制示意图。
【具体实施方式】
[0036]以下结合附图对本发明作进一步的详细说明
[0037]参照图2基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检系统，包括由基于TD-LTE技术的电力无线专网，及移动终端120、若干电子标签137和变电站通信控制室，电力无线专网由无线基站111和核心网设备134两部分组成；一个核心网设备可以连接多个无线基站，覆盖大面积区域；无线基站111包括天面天线131、基带处理单元133和射频远端单元131三部分；变电站通信机房控制室安装有基站基带处理单元133、核心网设备134、主站135和系统网管平台136 ;电子标签137为有源RFID电子标签，该电子标签137的信号输出端与移动终端120信号接入端相匹配对接，移动终端120信号输出端通过天面天线131处无线连接基站射频远端单元132输入端，基站射频远端单元132输出端连接基站基带处理单元133，基站基带处理单元133输出端通过核心网设备134接入系统网管平台136和主站操作台135，由网管平台136实时监测移动终端120的在线状态；所述移动终端20的信号输出端通过无线基站111空口与变电站通信机房控制室建立数据双向传送。
[0038]实施例中，所述主站135包括数据库服务器、巡检信息记录服务器。天面天线131和基站射频远端单元132安装在变电站内的主站楼天面处，基带处理单元133、核心网设备134、系统网管平台136和主站操作台135安装在变电站通信机房或者主控室内，多个变电站直接通过光纤组网进行连接。所述电力无线专网的技术机制有两种，包括:1785-1805MHz频段的TD-LTE系统和230MHz频段的LTE230系统；电力无线专网的覆盖范围为I公里以上，对变电站区域的设备全部无线信号112覆盖，对于极少数覆盖盲区，通过无线中继进行补充覆盖。有源RFID电子标签137贴在变电设备138上，移动终端120具有RFID读取结构，或者通过RFID读取模块连接至移动终端120实现RFID读取功能。所述的移动终端120带有摄像头。
[0039]上述基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检方法，包括如下步骤:
[0040]I)选取变电站内的主站楼建筑110或者附近的高地架设基于TD-LTE技术的无线基站111，构成所述的基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检系统；
[0041]2)电力无线专网的覆盖范围为I公里以上，对变电站区域的设备全部无线信号112覆盖，对于极少数覆盖盲区，通过无线中继进行补充覆盖；有源RFID电子标签137贴在变电设备138上，移动终端120具有RFID读取和拍照或者视频功能结构，如果终端不具备该功能，通过RFID读取模块连接至该终端120实现RFID读取功能。
[0042]3)巡检人员手持平板移动终端120进行变电站的设备巡检，移动终端120与基站111建立无线连接，当巡检人员靠近设备133时，移动终端120自动获取设备的主要信息，自动完成设备报表的填写，报表自动上传至主站系统备份；巡检人员在靠近设备的位置观察设备状态，如果发现出现问题或者故障，可以通过拍照或者摄像的方式，通过电力无线专网实时地把当前情况反馈给主站系统，主站系统工作人员根据当前反馈数据、图像、视频等，通过电力无线专网告知巡检人员当前的处理方式。
[0043]方法中，所述的移动终端120带有摄像头；对于多个变电站的在线移动巡检，直接通过光纤组网进行连接。移动终端120把数据通过电力无线专网空口发射至天面的天线131处，由基站射频远端单元132处理之后传输至基站基带处理单元133，接入系统核心网设备上134，核心网设备把数据传输至系统网管平台136和主站操作台135 ;主站操作台135包括数据库服务器、巡检信息记录服务器；网管平台136实时监测移动终端120的在线状态。如有多个变电站，可直接通过光纤组网进行连接。
[0044]本发明使用时，巡检人员手持平板等移动终端120进行变电站的设备巡检，移动终端120与基站111建立无线连接。当巡检人员靠近设备133时，移动终端120自动获取设备的主要信息，自动完成设备报表的填写，报表自动上传至主站135系统备份。巡检人员在靠近设备的位置观察设备状态，如果发现出现问题或者故障，可利用带摄像头的移动终端120拍照或者摄像的方式，通过电力无线专网实时地把当前情况反馈给主站系统，主站系统工作人员根据当前反馈数据、图像、视频等，通过电力无线专网告知巡检人员当前的处理方式。
[0045]本发明的具体工作控制如图3所示。当移动终端120靠近对应变电设备122的电子标签132时，通过电子标签132读取该变电设备122相关数据，把相关数据通过电力无线专网发射至无线基站111的天线131，由基站射频远端单元137处理之后传输至基站基带处理单元138，再由基站基带处理单元138接入TD-LTE系统核心网设备134上，由核心网设备134把数据传输至系统网管平台136和主站135，由主站储存和备份，由于主站135包括了相关的数据库服务器、巡检信息记录服务器等，所以在系统网管平台136可以实时监测移动终端120的在线状态。
[0046]国内电网公司为了推进计量、配网自动化，开始在主要城市试点电力无线专网，有望在近几年得到推广。本发明提供的方案可以依托试点工程，无需额外建设基站，节约建设成本，在试点的变电站，配备移动终端120及相应的数据服务器即可完成移动巡检功能。
【权利要求】
1.基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检系统，其特征在于:包括由基于TD-LTE技术的电力无线专网，及移动终端(120)、若干电子标签(137)和变电站通信控制室，电力无线专网由无线基站(111)和核心网设备(134)两部分组成；一个核心网设备可以连接多个无线基站，覆盖大面积区域；无线基站(111)包括天面天线(131)、基带处理单元(133)和射频远端单元(131)三部分；变电站通信机房控制室安装有基站基带处理单元(133)、核心网设备(134)、主站(135)和系统网管平台(136);电子标签(137)为有源RFID电子标签，该电子标签(137)的信号输出端与移动终端(120)信号接入端相匹配对接，移动终端(120)信号输出端通过天面天线(131)处无线连接基站射频远端单元(132)输入端，基站射频远端单元(132)输出端连接基站基带处理单元(133)，基站基带处理单元(133)输出端通过核心网设备(134)接入系统网管平台(136)和主站操作台(135)，由网管平台(136)实时监测移动终端(120)的在线状态；所述移动终端(120)的信号输出端通过无线基站(111)空口与变电站通信机房控制室建立数据双向传送。
2.根据权利要求1所述的基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检系统，其特征在于:所述主站(135)包括数据库服务器、巡检信息记录服务器。
3.根据权利要求1所述的基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检系统，其特征在于:天面天线(131)和基站射频远端单元(132)安装在变电站内的主站楼天面处，基带处理单元(133)、核心网设备(134)、系统网管平台(136)和主站操作台(135)安装在变电站通信机房或者主控室内，多个变电站直接通过光纤组网进行连接。
4.根据权利要求1所述的基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检系统，其特征在于:所述电力无线专网的技术机制有两种，包括:1785-1805MHz频段的TD-LTE系统和230MHz频段的LTE230系统；电力无线专网的覆盖范围为1公里以上，对变电站区域的设备全部无线信号(112)覆盖，对于极少数覆盖盲区，通过无线中继进行补充覆盖。
5.根据权利要求1所述的基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检系统，其特征在于:有源RFID电子标签(137)贴在变电设备(138)上，移动终端(120)具有RFID读取结构，或者通过RFID读取模块连接至移动终端(120)实现RFID读取功能。
6.根据权利要求1所述的基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检系统，其特征在于:所述的移动终端(120)带有摄像头。
7.基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检方法，其特征在于包括如下步骤: 1)选取变电站内的主站楼建筑(110)或者附近的高地架设基于TD-LTE技术的无线基站(111)，构成如权利要求1所述的基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检系统； 2)电力无线专网的覆盖范围为1公里以上，对变电站区域的设备全部无线信号(112)覆盖，对于极少数覆盖盲区，通过无线中继进行补充覆盖；有源RFID电子标签(137)贴在变电设备(138)上，移动终端(120)具有RFID读取和拍照或者视频功能结构，如果终端不具备该功能，通过RFID读取模块连接至该终端(120)实现RFID读取功能。 3)巡检人员手持平板移动终端(120)进行变电站的设备巡检，移动终端(120)与基站(111)建立无线连接，当巡检人员靠近设备(133)时，移动终端(120)自动获取设备的主要信息，自动完成设备报表的填写，报表自动上传至主站系统备份；巡检人员在靠近设备的位置观察设备状态，如果发现出现问题或者故障，可以通过拍照或者摄像的方式，通过电力无线专网实时地把当前情况反馈给主站系统，主站系统工作人员根据当前反馈数据、图像、视频等，通过电力无线专网告知巡检人员当前的处理方式。
8.根据权利要求7所述的基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检方法，其特征在于:移动终端(120)把数据通过电力无线专网空口发射至天面的天线(131)处，由基站射频远端单元(132)处理之后传输至基站基带处理单元(133)，接入系统核心网设备上(134)，核心网设备把数据传输至系统网管平台(136)和主站操作台(135);主站操作台(135)包括数据库服务器、巡检信息记录服务器；网管平台(136)实时监测移动终端(120)的在线状态。
9.根据权利要求7所述的基于电力无线专网的变电站设备在线移动巡检方法，其特征在于:所述的移动终端(120)带有摄像头；对于多个变电站的在线移动巡检，直接通过光纤组网进行连接。
【文档编号】G07C1/20GK104240322SQ201410502719
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】郭起霖, 张斌, 黄盛 , 容志能 申请人:中国能源建设集团广东省电力设计研究院