eLTE 無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)在智能電廠中應(yīng)用研究

刁保圣

（國(guó)家能源集團(tuán)宿遷發(fā)電有限公司，江蘇 宿遷 223800）

智能電廠是利用信息技術(shù)、通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等對(duì)電廠生產(chǎn)運(yùn)行及經(jīng)營(yíng)管理過(guò)程中的各項(xiàng)關(guān)鍵信息進(jìn)行采集、分析，并對(duì)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、管理等業(yè)務(wù)需求做出智能響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)電廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的精益化、高效化和少人或無(wú)人化，同時(shí)為發(fā)電企業(yè)開(kāi)展智慧轉(zhuǎn)型提供安全保障。

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)逐漸廣泛應(yīng)用于電力通信。長(zhǎng)期演進(jìn)（long term evolution，LTE）通信網(wǎng)絡(luò)[1]作為一個(gè)支持高速無(wú)線(xiàn)寬帶的系統(tǒng)，可以應(yīng)用在很多方面，市場(chǎng)前景非常廣闊。在物聯(lián)網(wǎng)方面，隨著行業(yè)數(shù)字化的深入，像電力、石油、港口、機(jī)場(chǎng)、航運(yùn)等行業(yè)[2-5]對(duì)數(shù)據(jù)采集的要求越來(lái)越高，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也越來(lái)越大，對(duì)無(wú)線(xiàn)寬帶的需求也很迫切；在應(yīng)急通信方面，當(dāng)發(fā)生人員違章、設(shè)備事故時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)快速部署高帶寬專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能大大提高處置效率。

隨著行業(yè)數(shù)字化的深入，工業(yè)領(lǐng)域?qū)B接的訴求越來(lái)越高，雖然現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)、工業(yè)以太網(wǎng)以及基于Wifi、RFID 等無(wú)線(xiàn)技術(shù)的使用，實(shí)現(xiàn)了部分工業(yè)設(shè)備的連接，但更大部分的工業(yè)設(shè)備還屬于無(wú)任何連接的“啞設(shè)備”。

eLTE 作為以L(fǎng)TE 技術(shù)為基礎(chǔ)的行業(yè)無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)借助互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的新興技術(shù)和調(diào)制方式，提高了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸能力及傳輸速度，使其具有更加靈活的信道帶寬、更低的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)時(shí)延、更高的頻譜效率、更強(qiáng)的移動(dòng)性能、更高的峰值數(shù)據(jù)率。宿遷電廠網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃基于授權(quán)頻譜的eLTE-Licensed（1.8 GHz），采用4G TD-LTE 技術(shù)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)專(zhuān)網(wǎng)集群系統(tǒng)。該系統(tǒng)可承載不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景數(shù)據(jù)接入，提供穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)通道，并在網(wǎng)絡(luò)安全性、可靠性、可擴(kuò)展性等方面具有強(qiáng)大技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

本文通過(guò)對(duì)比eLTE 技術(shù)與其他無(wú)線(xiàn)技術(shù)，并將eLTE 技術(shù)首次應(yīng)用于宿遷電廠智能化建設(shè)實(shí)踐，通過(guò)性能測(cè)試、數(shù)據(jù)對(duì)比，分析了eLTE 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

1 eLTE 無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)的技術(shù)特征

1.1 eLTE 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖1 為eLTE 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意。由圖1 可見(jiàn)，eLTE網(wǎng)絡(luò)主要分為無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)和核心網(wǎng)兩大部分。

圖1 eLTE 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意Fig.1 Architecture diagram of eLTE network

無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)設(shè)備主要包括基帶處理單元和射頻拉遠(yuǎn)單元?；鶐幚韱卧饕δ転榛鶐幚怼⑿帕钐幚?、無(wú)線(xiàn)資源管理以及提供到核心網(wǎng)的傳輸接口，提供操作維護(hù)功能和時(shí)鐘同步。射頻拉遠(yuǎn)單元主要實(shí)現(xiàn)基帶信號(hào)、中頻信號(hào)和射頻信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線(xiàn)接收信號(hào)的解調(diào)、對(duì)發(fā)送信號(hào)的調(diào)制和功率放大。電力網(wǎng)無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)頻率目前根據(jù)“工信部 [2015]65 號(hào)”文件要求，一般選擇1 790～1 800 MHz 頻段，單獨(dú)小區(qū)采用5 MHz 或10 MHz系統(tǒng)帶寬同頻組網(wǎng)。

核心網(wǎng)主要集成有MME、HSS、S-GW、P-GW網(wǎng)元[6]。MME 負(fù)責(zé)控制面的移動(dòng)性管理，包括用戶(hù)上下文和移動(dòng)狀態(tài)管理，分配用戶(hù)臨時(shí)身份標(biāo)識(shí)等。HSS 用于完成3GPP LTE/SAE 網(wǎng)絡(luò)中的簽約用戶(hù)數(shù)據(jù)管理功能，HSS 功能單元存儲(chǔ)了網(wǎng)絡(luò)中用戶(hù)所有與業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，提供用戶(hù)簽約信息管理和用戶(hù)位置管理功能。S-GW 是3GPP 定義的不同接入網(wǎng)絡(luò)間的用戶(hù)面錨點(diǎn)，用于屏蔽3GPP 內(nèi)部不同接入網(wǎng)絡(luò)的接口，S-GW 承擔(dān)EPC 的網(wǎng)關(guān)功能，終結(jié)E-UTRAN 方向的接口。P-GW 是3GPP 定義的與外部PDN 連接的接口，P-GW 承擔(dān)EPC 的網(wǎng)關(guān)功能，終結(jié)與PDN 相連的SGi 接口。

1.2 eLTE 關(guān)鍵技術(shù)

eLTE 基于LTE 技術(shù)，其主要關(guān)鍵技術(shù)[7]如下。

1）MIMO（多入多出）發(fā)射端利用多根發(fā)射天線(xiàn)將多個(gè)數(shù)據(jù)在相同時(shí)間、頻率資源上同時(shí)發(fā)送，接收端利用多根接受天線(xiàn)同時(shí)接收多個(gè)數(shù)據(jù)流。由于收發(fā)兩端使用了多根天線(xiàn)，相比相同帶寬的單發(fā)單收鏈路，MIMO 信道容量可以成倍提升。

2）OFDMA（正交頻分多址）OFDMA 是一種資源分配粒度更小的多址方式，同時(shí)支持多個(gè)用戶(hù)。它將傳輸帶寬劃分為一系列正交的子載波資源，將不同子載波資源分配給不同用戶(hù)實(shí)現(xiàn)多址。

3）ICIC（小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)）相鄰小區(qū)通過(guò)頻帶區(qū)分，錯(cuò)開(kāi)各自邊緣用戶(hù)的資源，達(dá)到降低同頻干擾的目的。

4）高階調(diào)制 相比TD-SCDMA 采用16QAM，eLTE 采用64QAM 調(diào)制，減少冗余字節(jié)，以攜帶更大數(shù)據(jù)量，速率更快。

1.3 eLTE 與一般無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)對(duì)比分析

eLTE 與傳統(tǒng)其他無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)性能指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 eLTE 與一般無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)性能指標(biāo)對(duì)比Tab.1 Comparison between eLTE and general wireless technologies

1.4 eLTE-1.8G 與5G 對(duì)比分析

1）網(wǎng)絡(luò)安全方面 發(fā)電企業(yè)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)安全要求極高，eLTE 電力無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)是根據(jù)電力行業(yè)需求，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò)[8-9]，能夠滿(mǎn)足安全需求。而5G則是公網(wǎng)通信，可能存在傳輸通道阻塞，雖然有多重網(wǎng)絡(luò)安全措施，但仍然存在安全風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題。

2）設(shè)備功耗方面 某運(yùn)營(yíng)商在廣州、深圳對(duì)不同廠家5G 基站功耗的實(shí)際測(cè)試，在關(guān)注5G 大帶寬高速率優(yōu)異性能的同時(shí)，5G 單站功耗是4G 單站功耗2.5～3.5 倍。在電廠一定空間區(qū)域和業(yè)務(wù)使用范圍，再算上空調(diào)的功耗，單個(gè)站點(diǎn)的整體功耗只會(huì)更大。

3）技術(shù)成熟度方面 5G 的發(fā)展給社會(huì)及企業(yè)帶來(lái)了機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)，eMBB、uRLLC、mMTC 3 個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景將大大拓展電廠無(wú)線(xiàn)應(yīng)用邊界，未來(lái)4K、8K 高清視頻、遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)自動(dòng)化控制等新興場(chǎng)景必將采用5G 技術(shù)。但由于目前這些相關(guān)應(yīng)用還不成熟，且5G 是新技術(shù)，尚未完全成熟，發(fā)電行業(yè)應(yīng)用較少，而eLTE-1.8G 電力無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)已形成產(chǎn)品生態(tài)鏈，在現(xiàn)有應(yīng)用場(chǎng)景下技術(shù)相對(duì)成熟。

4）覆蓋面方面 有數(shù)據(jù)顯示，2G 基站的覆蓋半徑約為5～10 km；3G 基站的覆蓋半徑約為2～5 km；4G 基站的覆蓋半徑約為1～3 km；同樣的覆蓋范圍，5G 所需的基站數(shù)是eLTE 的3～4 倍，5G基站的覆蓋半徑一般約為100～300 m。5G 覆蓋低基站多，頻點(diǎn)太高，信號(hào)穿透力差[10]，在電廠密集型設(shè)備空間內(nèi)應(yīng)用具有一定的難度，而eLTE-1.8G 的覆蓋和穿透能力已得到廣泛認(rèn)可。

5）深化技術(shù)應(yīng)用方面 在電力行業(yè)，eLTE-1.8G 已廣泛應(yīng)用在配電自動(dòng)化、風(fēng)電控制等工控系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制，其安全穩(wěn)定、自主可控的組網(wǎng)方式，結(jié)合智能發(fā)電領(lǐng)域智能發(fā)電運(yùn)行控制系統(tǒng)（ICS），更適用于發(fā)電企業(yè)深入探究。

1.5 eLTE 無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

由上述分析可知，在安全性上，eLTE 技術(shù)采用1 785～1 805 MHz 行業(yè)頻譜建立電力無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)[11]，保證了與公網(wǎng)的隔離，實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)網(wǎng)專(zhuān)用，同時(shí)eLTE核心網(wǎng)能夠識(shí)別用戶(hù)身份并對(duì)用戶(hù)和網(wǎng)絡(luò)雙向鑒權(quán)，保證只有合法用戶(hù)才能訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)保證用戶(hù)身份、數(shù)據(jù)和信令傳輸?shù)谋Ｃ苄院屯暾?，保證了電廠生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全。技術(shù)先進(jìn)性方面，eLTE 技術(shù)已充分論證，不論性能、安全、工程建設(shè)的便利性都能滿(mǎn)足電力無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)的需求。業(yè)務(wù)適用性方面，eLTE 技術(shù)充分滿(mǎn)足電力業(yè)務(wù)寬帶、窄帶業(yè)務(wù)并存，海量終端接入，高可靠、低時(shí)延、低功耗等業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求[12]。產(chǎn)業(yè)鏈方面，國(guó)際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP 定義的LTE 技術(shù)具備廣泛的產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)，可保證電力無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性和長(zhǎng)期演進(jìn)性。當(dāng)然，相比5G 技術(shù)，eLTE 技術(shù)在終端設(shè)備接入數(shù)量、空口時(shí)延、上下行帶寬上都存在劣勢(shì)，但目前主流應(yīng)用還不能充分利用5G 相關(guān)性能；相比WiFi，eLTE 技術(shù)主要問(wèn)題是需要專(zhuān)用設(shè)備才能進(jìn)入，普通無(wú)線(xiàn)設(shè)備不支持eLTE，但對(duì)于電廠使用場(chǎng)景下，通過(guò)專(zhuān)用設(shè)備才能接入無(wú)線(xiàn)網(wǎng)反而能更好的保證網(wǎng)絡(luò)安全。因此，目前階段eLTE 無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)能夠更好地滿(mǎn)足電廠無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)需求及智能電廠建設(shè)需求。

2 eLTE 無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)性能優(yōu)化測(cè)試

2.1 站點(diǎn)信息

結(jié)合宿遷電廠實(shí)際廠房布置情況以及實(shí)際網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求：1）對(duì)宿遷電廠廠區(qū)和廠房?jī)?nèi)進(jìn)行全覆蓋，無(wú)明顯盲區(qū)；2）通過(guò)新建的LTE 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)作為人員定位、移動(dòng)作業(yè)、生產(chǎn)調(diào)度、物聯(lián)網(wǎng)等系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)主通道；3）新建的LTE 網(wǎng)絡(luò)不能對(duì)高精密的電子產(chǎn)品產(chǎn)生干擾和影響，最終確定eLTE 站點(diǎn)部署方案見(jiàn)表2。

表2 eLTE 站點(diǎn)部署方案Tab.2 eLTE site deployment information

2.2 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

在網(wǎng)絡(luò)調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)題：1）鍋爐房部分區(qū)域SINR 差，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不佳；2）廠區(qū)部分路段SINR 差，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不佳；3）存在場(chǎng)外信號(hào)外泄情況，系統(tǒng)內(nèi)干擾嚴(yán)重。

經(jīng)測(cè)試，問(wèn)題1）是由于東西兩側(cè)鍋爐房各為2 個(gè)小區(qū)，對(duì)角進(jìn)行覆蓋，重疊覆蓋較高，存在鄰區(qū)干擾，引發(fā)鍋爐部分區(qū)域SINR 較差。通過(guò)對(duì)小區(qū)進(jìn)行合并，將鍋爐房合并為1 個(gè)小區(qū)信號(hào)覆蓋，提升了鍋爐房信號(hào)覆蓋強(qiáng)度。問(wèn)題2）是由于廠區(qū)路測(cè)中UE 會(huì)占用覆蓋鍋爐房0～50 m 的板狀天線(xiàn)信號(hào)，存在重疊覆蓋高，MOD3 干擾。通過(guò)對(duì)鍋爐房小區(qū)進(jìn)行合并修改pci，規(guī)避MOD3 干擾提升廠區(qū)道路的信號(hào)覆蓋強(qiáng)度。針對(duì)問(wèn)題3），通過(guò)多次測(cè)試，調(diào)整室外宏站-1 天饋及其方位角和所有室外宏站天饋下傾角可解決信號(hào)外泄問(wèn)題。

2.3 測(cè)試方法及工具

2.3.1 CQT（定點(diǎn)）測(cè)試要求及說(shuō)明

1）速率測(cè)試 將測(cè)試手機(jī)連接電腦，電腦安裝灌包IPERF 軟件，網(wǎng)管安裝灌包IPERF 軟件。電腦做UDP UL 業(yè)務(wù)，打開(kāi)測(cè)試軟件記錄定點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)；網(wǎng)管做UDP UL 業(yè)務(wù)、電腦做UDP DL 業(yè)務(wù)，打開(kāi)測(cè)試軟件記錄定點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)。

2）Ping 時(shí)延測(cè)試 以32 字節(jié)包Ping 指定服務(wù)器（10.203.36.21）100 次，統(tǒng)計(jì)平均Ping 包時(shí)延。

2.3.2 DT（路測(cè)）測(cè)試要求及說(shuō)明

3）速率測(cè)試 將測(cè)試手機(jī)連接電腦，電腦安裝灌包IPERF 軟件。電腦做UDP UL 業(yè)務(wù)，打開(kāi)測(cè)試軟件室分別對(duì)每層樓進(jìn)行室內(nèi)覆蓋打點(diǎn)測(cè)試，宏站連接GPS 做覆蓋測(cè)試。

2.3.3 測(cè)試工具

測(cè)試手機(jī)為HUAWEI EP820；測(cè)試軟件為Probe 5.1及相應(yīng)的License、HUA軟件；分析軟件為Assistant 5.1 及相應(yīng)License 軟件；測(cè)速軟件為IPERF 軟件。

2.4 優(yōu)化后室外宏站測(cè)試結(jié)果分析

經(jīng)過(guò)對(duì)4 個(gè)室外宏站接入成功率、延時(shí)、速率以及DT（覆蓋）、參考信號(hào)接收功率（reference signal receiving power，RSRP）分布、SINR 分布等監(jiān)測(cè)參數(shù)的分析，1.8G-eLTE 專(zhuān)網(wǎng)在性能方面完全滿(mǎn)足電力企業(yè)網(wǎng)絡(luò)需求。CQT（定點(diǎn)）測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 定點(diǎn)測(cè)試結(jié)果Tab.3 Fixed-point test results

由表3 所示，測(cè)試結(jié)果表明，站點(diǎn)數(shù)據(jù)接入成功率、FTP 上傳、下載以及扇區(qū)接反檢查等指標(biāo)都合格，可支撐智能電廠數(shù)據(jù)接入應(yīng)用。圖2 為灌包平均下行速率界面。

圖2 灌包平均下行速率界面Fig.2 Screenshot of the average downlink rate of data testing

2.5 優(yōu)化后DT（覆蓋）數(shù)據(jù)分析

表4 為基站覆蓋指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，室外平均RSPR 為-74.83，平均SINR 為14.29，LTE 覆蓋率為99.9%，同頻切換成功率100%，滿(mǎn)足廠區(qū)現(xiàn)有生產(chǎn)需求。應(yīng)用層平均上傳速率23.39 Mbps，平均下載速率15.19 Mbps，在多終端并發(fā)情況，仍能保持高速率上傳和下載，圖3 為廠區(qū)覆蓋區(qū)域。

表4 基站覆蓋指標(biāo)統(tǒng)計(jì)Tab.4 Statistical table of base station coverage indexes

圖3 廠區(qū)覆蓋區(qū)域Fig.3 The factory coverage area

1）RSRP 分布 RSRP 是LTE 網(wǎng)絡(luò)中代表無(wú)線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)鍵參數(shù)，是在承載參考信號(hào)的所有資源粒子（RE）上接收到信號(hào)功率的平均值，取值范圍一般為-40～ -140 dbm，值越大越好。圖4 為RSRP分布及其在各區(qū)間采樣點(diǎn)比例。由圖4 可見(jiàn)，現(xiàn)場(chǎng)平均RSRP 為-74.83 dbm，且-40～ -90 dbm 占比達(dá)到90%以上，表明當(dāng)前LTE 專(zhuān)網(wǎng)信號(hào)覆蓋強(qiáng)度優(yōu)秀。

圖4 RSRP 分布及其在各區(qū)間采樣點(diǎn)占比Fig.4 The RSRP distribution and the proportion of its sampling points in each interval

2）SINR 分布 SINR 指信噪比，是接收的有用信號(hào)強(qiáng)度與干擾信號(hào)（噪聲和干擾）強(qiáng)度的比值，其值一般在-20～35 dbm，值越大說(shuō)明信號(hào)質(zhì)量越好?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試SINR 平均為14.29 dBm，且3～59 dbm占比達(dá)到95%以上（圖5），表明當(dāng)前LTE 專(zhuān)網(wǎng)信號(hào)質(zhì)量?jī)?yōu)秀。

圖5 SINR 在各區(qū)間采樣點(diǎn)占比Fig.5 The proportion of SINR sampling points in each interval

3）上傳速率與下載速率 經(jīng)測(cè)試，該電廠數(shù)據(jù)上傳平均速率23.39 Mbps，且下載速率為10～30 MMbps 區(qū)域占比達(dá)到99.42%，數(shù)據(jù)下載平均速率為15.19 Mbps，且下載速率為5～40 MMbps 區(qū)域占比達(dá)到98 以上。

總之，優(yōu)化后電廠各處信號(hào)整體覆蓋狀況優(yōu)良，滿(mǎn)足后續(xù)業(yè)務(wù)使用需求。

3 eLTE 無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)應(yīng)用功能

宿遷電廠應(yīng)用eLTE-1.8G 無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)和GPON 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[13]，采用BBU 室內(nèi)基帶處理單元及分布式RRU 拉遠(yuǎn)技術(shù)，將基帶光信號(hào)在遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)進(jìn)行放大，并傳送到核心網(wǎng)設(shè)備，從而進(jìn)行無(wú)線(xiàn)覆蓋，承載定位業(yè)務(wù)、設(shè)備定期檢修、集群通信業(yè)務(wù)等，并擴(kuò)展到無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)控、移動(dòng)巡檢、電子圍欄、智能鎖等物聯(lián)設(shè)備接入（圖6）。

圖6 宿遷電廠“智慧煤電”eLTE 專(zhuān)網(wǎng)拓?fù)銯ig.6 Topology diagram of the eLTE special network of“Smart Power Plant” in Suqian

3.1 人員定位

圖7 為基于GPON+eLTE 技術(shù)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的人員定位系統(tǒng)架構(gòu)。

圖7 人員定位系統(tǒng)架構(gòu)Fig.7 Architecture of the personnel positioning system

由圖7 可見(jiàn)，定位標(biāo)簽發(fā)送無(wú)線(xiàn)脈沖信號(hào)，定位基站接收到脈沖信號(hào)后將數(shù)據(jù)匯聚至TRU 無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)多業(yè)務(wù)接入終端，TRU 無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)多業(yè)務(wù)接入終端通過(guò)接收無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)信號(hào)發(fā)送至服務(wù)器端，同時(shí)采用GPON 網(wǎng)絡(luò)作為有線(xiàn)備用鏈路保障。服務(wù)器端經(jīng)過(guò)人員定位引擎軟件解算處理后將人員位置信息呈現(xiàn)在客戶(hù)端管理平臺(tái)上，最終與三維、物聯(lián)網(wǎng)融合后通過(guò)展示系統(tǒng)呈現(xiàn)。

3.2 可視化檢修

移動(dòng)終端模塊化電子安防預(yù)警和可視化檢修作為宿遷電廠GPON+eLTE 技術(shù)的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景（圖8），通過(guò)在檢修區(qū)域搭建臨時(shí)電子安防系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合 RFID射頻技術(shù)，對(duì)區(qū)域邊界的人員進(jìn)行身份判別并設(shè)置聲光報(bào)警提醒非檢修人員禁止進(jìn)入設(shè)定區(qū)域，系統(tǒng)支持無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸，將檢修的過(guò)程資料通過(guò)eLTE無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)上傳至物聯(lián)網(wǎng)后臺(tái)，讓管理人員可借助第三方高速無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信設(shè)備及時(shí)調(diào)取現(xiàn)場(chǎng)視頻、照片信息，獲取準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)情況，使整個(gè)檢修工作數(shù)據(jù)化、可視化，及時(shí)禁止非授權(quán)行為操作，從而提高檢修效率和現(xiàn)場(chǎng)安全管理水平。

圖8 移動(dòng)可視化監(jiān)控Fig.8 Mobile visual monitoring

3.3 環(huán)境監(jiān)測(cè)

基于eLTE 1.8G 無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是對(duì)運(yùn)煤系統(tǒng)、氫站、氨站、汽輪機(jī)14.5 m 等區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集及傳感設(shè)備，基于eLTE 1.8 G 無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)收集并集中監(jiān)測(cè)[14-15]，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理與調(diào)度，并從源頭有效預(yù)防、控制和減少職業(yè)病危害因素，同時(shí)為科學(xué)決策提供了重要保證。

3.4 六大管道監(jiān)測(cè)

在宿遷電廠二期2×660 MW 二次再熱機(jī)組主/再熱蒸汽管道的支承系統(tǒng)各個(gè)支承、吊點(diǎn)中，接入相應(yīng)的力值傳感器和位移傳感器，將得到的信號(hào)經(jīng)數(shù)字化處理后，以無(wú)線(xiàn)傳輸形式傳輸?shù)叫盘?hào)接收中心，信號(hào)接收中心（無(wú)線(xiàn)接收基站）再把信號(hào)傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)平臺(tái)，由平臺(tái)把匯集的數(shù)據(jù)按各種任務(wù)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行存儲(chǔ)、分類(lèi)、運(yùn)算、比對(duì)，最后由各個(gè)任務(wù)模型得出的結(jié)果，由顯示終端，通過(guò)直觀、清晰、形象的界面顯示出來(lái)。圖9 為六大管道在線(xiàn)監(jiān)測(cè)界面。

圖9 六大管道監(jiān)測(cè)界面Fig.9 Monitoring display of six major pipelines

3.5 移動(dòng)應(yīng)用

圖10 為基于eLTE 1.8G 無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)的移動(dòng)應(yīng)用。由圖10 可見(jiàn)，eLTE 1.8G 無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)通過(guò)構(gòu)建安全虛擬手機(jī)平臺(tái)，將“虛擬手機(jī)”進(jìn)行集中部署，實(shí)現(xiàn)“虛擬手機(jī)”的統(tǒng)一管控，使業(yè)務(wù)開(kāi)展更加靈活便捷，安全級(jí)別更高。通過(guò)移動(dòng)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)應(yīng)用秒級(jí)部署及更新，實(shí)現(xiàn)圖形化Web 控制臺(tái)，確保數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在安全服務(wù)器，手機(jī)終端零數(shù)據(jù)，支持各類(lèi)手機(jī)平臺(tái)，減少人力資源投入，降低了移動(dòng)端資源，此功能在宿遷電廠智能工作票、操作票和日常巡檢中應(yīng)用效果明顯。

圖10 基于eLTE 1.8G 無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)的移動(dòng)應(yīng)用Fig.10 Mobile application based on eLTE 1.8G wireless private network

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析對(duì)比eLTE 技術(shù)與其他無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)特點(diǎn)，明確了現(xiàn)階段eLTE 技術(shù)更適合電廠使用需求，并將其首次應(yīng)用于宿遷電廠智能化建設(shè)實(shí)踐中。在eLTE 網(wǎng)絡(luò)覆蓋的實(shí)施過(guò)程中，基于火電廠布置特色測(cè)試優(yōu)化了組網(wǎng)實(shí)施方案，實(shí)現(xiàn)了更好的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋。

通過(guò)eLTE 專(zhuān)網(wǎng)在宿遷智能電廠建設(shè)中的實(shí)踐應(yīng)用，挖掘了eLTE 專(zhuān)網(wǎng)具備的集群能力、視頻能力、語(yǔ)音能力、數(shù)據(jù)能力、短消息能力等，改變了傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)AC+AP 的模式。在宿遷電廠人員定位場(chǎng)景、可視化檢修場(chǎng)景、環(huán)境監(jiān)測(cè)場(chǎng)景、六大管道監(jiān)測(cè)場(chǎng)景、移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景等進(jìn)行了應(yīng)用嘗試，并取得了較好的實(shí)際效果。宿遷電廠GPON+eLTE 無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)的成功實(shí)踐，為智能電廠基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)作出了應(yīng)用示范，具有推廣意義。