关于无信号区域数据传输技术研究

关于无信号区域数据传输技术研究

张旭王林翮刘志喜

（北京电力工程有限公司）

施工项目部是施工组织的核心单元，传统上依赖于纸质版项目组织实施规划开展工作，施工现场管理依靠现场管理人员进行现场监督和管控，工程管理依靠项目部管理人员的个人能力来进行策划和管理。目前输电施工项目部还是停留于完全依靠“人”来监督、管控工程项目的局面。

输电线路施工特点——点多面广线路长，管理困难。架空线路工程施工具有作业点多、多点同时作业、施工班组分散、高空作业多且部分隐蔽工程需高空作业等工作对施工人员和管理人员的数量要求极高。

现如今多种输电线路手段逐步应用于施工现场，例如视频监控、人员管控系统、GPS定位系统等，但是随着现今输电线路工程电压等级日益升高，施工规模日益扩大，跨省份、跨区域作业已成为常事。线路规划选址时，为了减少土地资源占用和对居民的影响，输电线路施工许多作业点都处于人迹罕至地区（例如峡谷、沙漠、高原等），移动信号和通讯信号都极差货没有，此种情况无法实现远程通讯和信息传输工作，这就对输电线路设备之间配合联动等实现造成了极大地困难。

在“数字化输电线路”的设想下，针对很多输电线路施工现场会在偏远山区、无人区、大峡谷等三大无线通信运营商的信号覆盖不到或强度较弱、信号不稳定的地区，导致施工现场的物联网终端无法远程接入系统、稳定上线、进行正常的数据交互传输和通信等问题。为保障施工现场多设备的交互、联动得以实现，解决无信号的瓶颈问题，对线路施工现场实现全覆盖，北京电力工程公司设计了一套“无信号局域网控制体系”。

这套体系可在通信条件差，数据无法传输到互联网时，启用现场具备局域网络热点（或基站）功能的设备，搭建临时网络，将需要交互的设备连接到施工现场临时网络，实现局域设备互通互联。

具体解决办法如下：

1.无信号区域局域网搭建

各施工现场通过临时无线电基站（现场已有的无线电通讯设备）、临时互联网基站等搭建部分覆盖的施工现场临时局域物联网。

多个临时局域网当覆盖范围叠加后，就可以通过无线桥接技术将无数个临时物联网通过相互桥接形成庞大的施工现场内部通信“天网”，做到整个输电线路施工现场的互通互联，实现全线路的通讯功能。

2.神经反射应急体系

在临时局域网下，本系统存在局部应急反应功能——神经反射应急体系，能够更好提高局部联动反应速度，有效的、快速的制止安全、质量事故的发生。

在局域物联网为通信构架的局部网络中，暂不考虑其他网络的连接，只限于局域物联网下，可以实现不同设备之间的交互和联动，而且不受外部互联网信号好坏影响，可靠、高效的独立运行。

例如：当组塔作业时，地锚或提升钢丝绳拉力检查装置超过设定阈值（安全值）时，会通过局域网向其他相关设备发出停止信号，绞磨、吊车等设备会立即收到停止信号，有顺序的按照应急处理办法停止作业等。

很多“数字化”输电线路设备之间的联动不需要移动信号或互联网的支持，在这种临时局域物联网的单独作用下就可以完成。并且由于物联网不建立在互联网信号的前提下使用，相比于通过互联网传输信号的联动反应更加迅速、安全、可靠，能够更好的防止安全、质量事故的发生。

3.通讯天网构建

在无信号区域，可以通过物联网基站实现脱离互联网的局部物联网构建“天网”，也可以通过无线桥接技术在临时局域网有信号区域对将整个“天网”连接到互联网，实现数据与互联网的交互。并且如果无法连接到互联网，可以通过本地储存数据，后期上传互联网，实现恶劣地区“天网”延时通讯。

施工项目部、分公司、总公司根据所管辖的工程不同，可以依次对接不同层级的天网，实现远程管理功能。

4.系统构架

对于内部通信“天网”这个概念，主要采用云端+物联网终端+互联网终端+无线AP的组网方案。以云端作为“天网核心”，以各终端以及无线AP数据源为覆盖输电线路现场的“天网”接入单元，项目部、分公司、职能科室等作为“天网”的用户单元，以此为模型构建输电线路通信“天网”。“天网”数据储存在云端作为临时数据交互中枢以及施工数据库调取储存单元，无信号区域数据可以通过本地储存卡储存后上传到云端进行施工过程记录。

（1）施工数据交换

物联网智能网关部署数据交换接口，负责接收云平台推送下来的施工指令等数据，以及施工现场物联网终端设备发送的施工数据。物联网智能网关对这些数据按照一定的逻辑进行处理，处理后的施工指令数据转发到物联网终端设备，施工数据转发到云平台。

（2）施工数据接口集成

物联网智能网关与各种物联网终端进行数据接口的集成，以适应不同物联网终端的通讯协议，从而实现数据的正常收发。

（3）施工数据缓存

物联网智能网关对接收到的数据先统一进行缓存，然后判断网络环境等因素，如果各方面条件都具备，再将缓存数据进行转发处理。当网络环境不具备转发条件时，缓存数据不进行处理，有效保证数据的完整性和传输的准确性。

通过此方案，我们能对无信号区域进行无线全覆盖，满足输电线施工监控用网需求，保障了无信号区域的正常通信，有效防止安全事故的发生。并且此种技术为输电线路施工全数字化提供了重要的技术支持，解决了恶劣地区通信问题，可以实现对任何情况下的施工过程全监控。