北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用

楊鵬 潘啟聰

【摘要】 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)。系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并具短報(bào)文通信能力。目前已經(jīng)初步具備在中國(guó)及臨近區(qū)域進(jìn)行導(dǎo)航、定位和授時(shí)服務(wù)的能力，定位精度優(yōu)于20m，授時(shí)精度優(yōu)于100ns?？蓪⒈倍穼?dǎo)航/數(shù)據(jù)通信技術(shù)應(yīng)用在在電力移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中。

【關(guān)鍵字】 北斗衛(wèi)星應(yīng)用 短報(bào)文 電力移動(dòng)作業(yè)

一、研究背景

在電力現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)過程中，為了進(jìn)行作業(yè)過程的監(jiān)督、作業(yè)成本的核算、作業(yè)及時(shí)性反饋和作業(yè)質(zhì)量的提升，需要對(duì)作業(yè)的整個(gè)過程進(jìn)行跟蹤、信息交互和分析，比如作業(yè)步驟的時(shí)間、作業(yè)實(shí)時(shí)情況、作業(yè)的規(guī)范性、作業(yè)的進(jìn)度、重大作業(yè)中不同地區(qū)之間人員的協(xié)作交流等，而現(xiàn)有終端設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸方式是通過無線網(wǎng)絡(luò)（3G/GPRS）進(jìn)行傳輸?shù)模瑹o線網(wǎng)絡(luò)通訊在有些地理環(huán)境下，或者自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)無法傳輸數(shù)據(jù)。有些情況下，比如高空、風(fēng)雨雷電天氣等；都會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)產(chǎn)生影響，使信號(hào)偏弱或無信號(hào)，使終端無法和后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，影響正常的電力作業(yè)。因此，需要考慮使用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航通信方式彌補(bǔ)無線網(wǎng)絡(luò)通信條件限制問題。

二、北斗導(dǎo)航技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用

2.1增加北斗信道提高息傳輸?shù)目煽啃?/p>

目前在電力現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)過程中，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員使用PDA+無線網(wǎng)絡(luò)（3G/GPRS）與供電管理部門進(jìn)行通訊，通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行任務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸。同時(shí)PDA中內(nèi)置GPS模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)自身位置的定位及本地導(dǎo)航應(yīng)用。在需要時(shí)，PDA定位數(shù)據(jù)可隨業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一起，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳回后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)后臺(tái)對(duì)PDA位置的監(jiān)視。

但PDA與后臺(tái)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸全部依賴無線網(wǎng)絡(luò)。一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障、欠費(fèi)，或者進(jìn)入到無線網(wǎng)絡(luò)未覆蓋的地區(qū)，則PDA與后臺(tái)的通信過程將中斷，失去對(duì)PDA位置的掌控以及PDA間信息的傳遞，從而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)造成安全隱患。所以在PDA中使用北斗短報(bào)文通信系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并與現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)傳輸相結(jié)合，可解決在無線通訊盲區(qū)情況下，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的安全、可控。

2.2北斗精密授時(shí)功能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前電力系統(tǒng)內(nèi)部各送端、受端的分布廣泛而分散，自動(dòng)化裝置內(nèi)部都帶有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，其固有誤差難以避免，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，積累誤差會(huì)越來越大，會(huì)失去正確的時(shí)間計(jì)量作用。如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘能夠的時(shí)間同步，達(dá)到全網(wǎng)的時(shí)間統(tǒng)一，一直是電力系統(tǒng)追求的目標(biāo)。若在各端安裝一臺(tái)北斗授時(shí)機(jī)，則北斗授時(shí)機(jī)的高精度就能保證各地時(shí)間信號(hào)與UTC的相對(duì)誤差都不超過20～100ns。這種衛(wèi)星覆蓋范圍內(nèi)的高精度時(shí)間同步在電力系統(tǒng)檢測(cè)和測(cè)量中具有極高的利用價(jià)值。

2.3北斗定位搜索功能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)電力企業(yè)主要依賴全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS定位技術(shù)，但GPS受美國(guó)限制，且GPS是免費(fèi)使用，因此可靠性低，自主性差。為了滿足電力生產(chǎn)業(yè)務(wù)及管理業(yè)務(wù)等方面對(duì)基于位置信息服務(wù)的需求，可以采用北斗定位功能，北斗系統(tǒng)定位功能總體上與GPS相當(dāng)，水平精度100米（1σ），設(shè)立標(biāo)校站之后為20米（類似差分狀態(tài)），工作頻率：2491.75MHz。在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)地點(diǎn)導(dǎo)航、作業(yè)軌跡查詢等方面可做很好的應(yīng)用。

2.4北斗短報(bào)文功能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

北斗衛(wèi)星的短報(bào)文通信功能是美國(guó)GPS和俄羅斯GLONASS都不具備的特殊功能，是全球首個(gè)在定位、授時(shí)之外具備報(bào)文通信為一體的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星短報(bào)文通信具有用戶機(jī)與用戶機(jī)、用戶機(jī)與地面控制中心間雙向數(shù)字報(bào)文通信功能。電力資產(chǎn)絕大部分分布在戶外，對(duì)電力資產(chǎn)的作業(yè)成為電力企業(yè)的主要工作內(nèi)容，當(dāng)對(duì)山區(qū)、高空等信號(hào)較弱的地方進(jìn)行作業(yè)時(shí)，則可利用北斗短報(bào)文進(jìn)行信息的傳輸。

其功能特點(diǎn)如下：

1）通過北斗系統(tǒng)的主動(dòng)定位功能，指揮人員能夠在指揮中心直接監(jiān)控終端及作業(yè)人員，對(duì)其進(jìn)行定位，確定其所處位置。

2）通過北斗短報(bào)文服務(wù)，可以彌補(bǔ)在現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)不能覆蓋的地區(qū)，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的信息交互，尤其是在緊急情況下，如野外山區(qū)、地震災(zāi)害搶險(xiǎn)時(shí)。

3）基于北斗短報(bào)文服務(wù)，通過在電力現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，無需使用無線通訊網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到智能終端廣播通知和相互間通信，實(shí)現(xiàn)了基于電力任務(wù)的聯(lián)動(dòng)和防護(hù)。

三、結(jié)束語

本文通過對(duì)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的研究梳理了北斗導(dǎo)航功能在電力業(yè)務(wù)中的應(yīng)用，并與當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)相結(jié)合，探討了在信號(hào)可靠性及無線通訊盲區(qū)情況下，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的安全和信息的及時(shí)性；為電力行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的安全、可控提供了保障。