楊鵬 潘啟聰

【摘要】 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(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、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務(wù)，并具短報文通信能力。目前已經(jīng)初步具備在中國及臨近區(qū)域進行導航、定位和授時服務(wù)的能力，定位精度優(yōu)于20m，授時精度優(yōu)于100ns?？蓪⒈倍穼Ш?數(shù)據(jù)通信技術(shù)應(yīng)用在在電力移動現(xiàn)場作業(yè)中。

【關(guān)鍵字】 北斗衛(wèi)星應(yīng)用 短報文 電力移動作業(yè)

一、研究背景

在電力現(xiàn)場作業(yè)過程中，為了進行作業(yè)過程的監(jiān)督、作業(yè)成本的核算、作業(yè)及時性反饋和作業(yè)質(zhì)量的提升，需要對作業(yè)的整個過程進行跟蹤、信息交互和分析，比如作業(yè)步驟的時間、作業(yè)實時情況、作業(yè)的規(guī)范性、作業(yè)的進度、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）進行傳輸?shù)?，無線網(wǎng)絡(luò)通訊在有些地理環(huán)境下，或者自然災(zāi)害發(fā)生時無法傳輸數(shù)據(jù)。有些情況下，比如高空、風雨雷電天氣等；都會對網(wǎng)絡(luò)信號產(chǎn)生影響，使信號偏弱或無信號，使終端無法和后臺進行數(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)星導航通信方式彌補無線網(wǎng)絡(luò)通信條件限制問題。

二、北斗導航技術(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)場作業(yè)過程中，現(xiàn)場作業(yè)人員使用PDA+無線網(wǎng)絡(luò)（3G/GPRS）與供電管理部門進行通訊，通過無線網(wǎng)絡(luò)進行任務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸。同時PDA中內(nèi)置GPS模塊，實現(xiàn)對自身位置的定位及本地導航應(yīng)用。在需要時，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，實現(xiàn)后臺對PDA位置的監(jiān)視。

但PDA與后臺系統(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，或者進入到無線網(wǎng)絡(luò)未覆蓋的地區(qū)，則PDA與后臺的通信過程將中斷，失去對PDA位置的掌控以及PDA間信息的傳遞，從而對現(xiàn)場作業(yè)造成安全隱患。所以在PDA中使用北斗短報文通信系統(tǒng)進行數(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)場作業(yè)的安全、可控。

2.2北斗精密授時功能在電力系統(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，自動化裝置內(nèi)部都帶有實時時鐘，其固有誤差難以避免，隨著運行時間的增加，積累誤差會越來越大，會失去正確的時間計量作用。如何實現(xiàn)實時時鐘能夠的時間同步，達到全網(wǎng)的時間統(tǒng)一，一直是電力系統(tǒng)追求的目標。若在各端安裝一臺北斗授時機，則北斗授時機的高精度就能保證各地時間信號與UTC的相對誤差都不超過20～100ns。這種衛(wèi)星覆蓋范圍內(nèi)的高精度時間同步在電力系統(tǒng)檢測和測量中具有極高的利用價值。

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受美國限制，且GPS是免費使用，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，水平精度100米（1σ），設(shè)立標校站之后為20米（類似差分狀態(tài)），工作頻率：2491.75MHz。在現(xiàn)場作業(yè)地點導航、作業(yè)軌跡查詢等方面可做很好的應(yīng)用。

2.4北斗短報文功能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

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

其功能特點如下：

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

2）通過北斗短報文服務(wù)，可以彌補在現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)不能覆蓋的地區(qū)，實現(xiàn)與現(xiàn)場作業(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)害搶險時。

3）基于北斗短報文服務(wù)，通過在電力現(xiàn)場作業(yè)時，無需使用無線通訊網(wǎng)絡(luò)，達到智能終端廣播通知和相互間通信，實現(xiàn)了基于電力任務(wù)的聯(lián)動和防護。

三、結(jié)束語

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