一種基于vpn構(gòu)架的4g lte網(wǎng)絡(luò)在線預(yù)警系統(tǒng)及方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力輸電線路監(jiān)測領(lǐng)域，涉及一種基于VPN構(gòu)架的4G LTE網(wǎng)絡(luò)在線預(yù)警系統(tǒng)及方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]現(xiàn)有輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)大多采用3G個人移動通信模式來實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)在集控中心服務(wù)器和電力內(nèi)網(wǎng)之間的傳輸，并采用安全前置機(jī)保證通信過程的安全性。但該狀態(tài)監(jiān)測多為單一模塊功能，互通性不好，考慮到輸電線路所處地理環(huán)境，3G覆蓋率無法滿足線路狀態(tài)監(jiān)測需求，同時偏遠(yuǎn)山區(qū)3G無線帶寬受到地理環(huán)境限制，要實現(xiàn)各數(shù)據(jù)互通及數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、穩(wěn)定性、可靠性及實時性必須改變現(xiàn)有的狀態(tài)監(jiān)測通信模式及硬件體系架構(gòu)，從而實現(xiàn)特殊地理環(huán)境對設(shè)備性能及功能方面的需求。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種基于VPN構(gòu)架的4G LTE網(wǎng)絡(luò)在線預(yù)警系統(tǒng)及方法，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃约胺€(wěn)定性。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種基于VPN構(gòu)架的4G LTE網(wǎng)絡(luò)在線預(yù)警系統(tǒng)，包括傳感器模塊，視頻圖像模塊，集控中心服務(wù)器、4G無線傳輸模塊、前端VPN服務(wù)器和電力內(nèi)網(wǎng)VPN服務(wù)器；
[0006]所述的傳感器模塊安裝在輸電線路狀態(tài)監(jiān)測的前端監(jiān)控主機(jī)上，包括多個傳感器用以采集輸電線路的氣象環(huán)境參數(shù)，并對桿塔、絕緣子和導(dǎo)線狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測；
[0007]所述的視頻圖像模塊安裝在輸電線路狀態(tài)監(jiān)測的前端監(jiān)控主機(jī)上，用以對輸電線路及其周圍的各種狀況進(jìn)行拍照、錄像，并將采集到的圖像視頻信息發(fā)送到集控中心服務(wù)器;
[0008]所述的集控中心服務(wù)器用以接收到輸電線路中的各種監(jiān)測數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行智能統(tǒng)計分析，并給出相應(yīng)的判斷結(jié)果及處理建議反饋給電力內(nèi)網(wǎng)的監(jiān)測終端；
[0009]所述的4G無線傳輸模塊是集控中心服務(wù)器與電力內(nèi)網(wǎng)之間的通信模塊，該模塊采用VPN構(gòu)架的4G LTE網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)服務(wù)器與內(nèi)網(wǎng)之間的通信；
[0010]前端VPN服務(wù)器和電力內(nèi)網(wǎng)VPN服務(wù)器構(gòu)成VPN構(gòu)架的雙網(wǎng)關(guān)。
[0011]進(jìn)一步，所述傳感器組成傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過傳感器網(wǎng)絡(luò)對拆卸、切割、偷盜塔材的破壞行為進(jìn)行智能監(jiān)測。
[0012]一種基于VPN構(gòu)架的4G LTE網(wǎng)絡(luò)在線預(yù)警方法，包括以下步驟:
[0013]步驟1:傳感器模塊和視頻圖像模塊采集其周圍的輸電線路運(yùn)行數(shù)據(jù)，并按照集控中心服務(wù)器的請求將單個、部分或者全部的采集數(shù)據(jù)通過4G LTE無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至集控中心服務(wù)器；
[0014]步驟2:集控中心服務(wù)器在接收到各種監(jiān)測數(shù)據(jù)后，以視頻、圖表、曲線的方式集中顯示，并進(jìn)行智能統(tǒng)計分析，根據(jù)以往的數(shù)據(jù)記錄給出相應(yīng)的判斷結(jié)果；
[0015]步驟3:集控中心服務(wù)器將分析得到的處理建議反饋給電力內(nèi)網(wǎng)的監(jiān)測終端，該反饋過程通過VPN構(gòu)架的4G LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。
[0016]進(jìn)一步，VPN構(gòu)架的VPN網(wǎng)關(guān)采用雙網(wǎng)卡結(jié)構(gòu)，外網(wǎng)卡使用公網(wǎng)IP接入4G LTE網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)網(wǎng)卡接入電力內(nèi)網(wǎng)。
[0017]進(jìn)一步，傳感器模塊和視頻圖像模塊采集其周圍的輸電線路的環(huán)境參數(shù)、覆冰情況，對桿塔、絕緣子、導(dǎo)線進(jìn)行監(jiān)測，同時對拆卸、切割、偷盜塔材的破壞行為進(jìn)行智能監(jiān)測。
[0018]進(jìn)一步，4G LTE網(wǎng)絡(luò)中的集控中心服務(wù)器向電力內(nèi)網(wǎng)的監(jiān)測終端A反饋建議，該終端的具體通信過程如下:
[0019](1)集控中心服務(wù)器發(fā)出訪問數(shù)據(jù)包，其目標(biāo)地址為監(jiān)測終端A的內(nèi)部IP地址；
[0020](2)前端局域網(wǎng)中VPN網(wǎng)關(guān)在接收到集控中心服務(wù)器發(fā)出的訪問數(shù)據(jù)包時，對其目標(biāo)地址進(jìn)行檢查，如果目標(biāo)地址屬于電力內(nèi)網(wǎng)的地址，則將該數(shù)據(jù)包采用VPN技術(shù)進(jìn)行封裝，同時VPN網(wǎng)關(guān)會構(gòu)造一個新VPN數(shù)據(jù)包，并將封裝后的原數(shù)據(jù)包作為VPN數(shù)據(jù)包的負(fù)載，VPN數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址為電力內(nèi)網(wǎng)的VPN網(wǎng)關(guān)的外部地址；
[0021 ] (3)前端局域網(wǎng)的VPN網(wǎng)關(guān)將VPN數(shù)據(jù)包發(fā)送到4G LTE網(wǎng)中，該VPN數(shù)據(jù)包將被4G LTE網(wǎng)絡(luò)正確地發(fā)送到電力內(nèi)網(wǎng)的VPN網(wǎng)關(guān)；
[0022](4)電力內(nèi)網(wǎng)的VPN網(wǎng)關(guān)對接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)包是從前端局域網(wǎng)的VPN網(wǎng)關(guān)發(fā)出的，即可判定該數(shù)據(jù)包為VPN數(shù)據(jù)包，并對該數(shù)據(jù)包進(jìn)行解包處理，解包是先將VPN數(shù)據(jù)包的包頭剝離，再將數(shù)據(jù)包反向處理還原成原始的數(shù)據(jù)包；
[0023](5)電力內(nèi)網(wǎng)的VPN網(wǎng)關(guān)將還原后的原始數(shù)據(jù)包發(fā)送至目標(biāo)終端A。
[0024]本發(fā)明基于VPN架構(gòu)的4G LTE網(wǎng)絡(luò)在線預(yù)警系統(tǒng)，在同一個狀態(tài)監(jiān)測前端監(jiān)控主機(jī)上，通過選擇性的安裝不同的傳感器模塊，視頻圖像模塊，可以單個、部分或者全部的采集傳輸常見的輸電線路運(yùn)行數(shù)據(jù)，如氣象環(huán)境參數(shù)、覆冰、桿塔、絕緣子、導(dǎo)線監(jiān)測等，在系統(tǒng)正常運(yùn)行的過程中，其配件也可隨時任意更換、增減。通信網(wǎng)絡(luò)采用VPN架構(gòu)，實現(xiàn)在4GLTE公網(wǎng)上通過雙向加密安全可靠的傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)的使用會增加數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸?shù)膸捫枨螅瑴p少數(shù)據(jù)終端及延遲效果，大大提供高了線路維護(hù)安全性，降低了線路故障發(fā)生率。
[0025]同時，集控中心服務(wù)器軟件在接收到各種監(jiān)測數(shù)據(jù)后，以視頻、圖表、曲線的方式集中顯示，并進(jìn)行智能統(tǒng)計分析，根據(jù)以往的數(shù)據(jù)記錄給出相應(yīng)的判斷結(jié)果及處理建議反饋給監(jiān)測終端，如有預(yù)警信息即啟動狀態(tài)監(jiān)測終端設(shè)備自帶的報警設(shè)備進(jìn)行預(yù)警提示。
[0026]進(jìn)一步，所述傳感器組成傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過傳感器網(wǎng)能夠?qū)Σ鹦?、切割、偷盜塔材等外力破壞行為進(jìn)行智能監(jiān)測。
【【附圖說明】】
[0027]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)架
[0028]圖2為基于VPN構(gòu)架的4G LTE網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包發(fā)送流程圖【【具體實施方式】】
[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0030]圖1是基于VPN構(gòu)架的4G LTE網(wǎng)絡(luò)在線預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，用以對輸電線路運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、可靠的傳輸。包括傳感器模塊，視頻圖像模塊，集控中心服務(wù)器，4G無線傳輸模塊，前端VPN服務(wù)器和電力內(nèi)網(wǎng)VPN服務(wù)器。
[0031]所述的傳感器模塊是在輸電線路狀態(tài)監(jiān)測前端監(jiān)控主機(jī)上安裝的相應(yīng)的傳感器，用以采集輸電線路的氣象環(huán)境參數(shù)、覆冰、桿塔、絕緣子、導(dǎo)線監(jiān)測等，同時通過傳感器網(wǎng)絡(luò)對拆卸、切割、偷盜塔材等外力破壞行為進(jìn)行智能監(jiān)測。其中，不同的前端監(jiān)控主機(jī)上需要安裝的傳感器功能及類型可根據(jù)監(jiān)控主機(jī)所處的位置、環(huán)境等因素進(jìn)行選擇，在系統(tǒng)正常運(yùn)行的過程中，其配件可隨時任意更換、增減。
[0032]所述的視頻圖像模塊是在輸電線路狀態(tài)監(jiān)測前端監(jiān)控主機(jī)上安裝的攝像機(jī)等設(shè)備，用以對輸電線路及其周圍的各種狀況進(jìn)行拍照、錄像，采集到的圖像視頻信息可以被發(fā)送到集控中心服務(wù)器，以便對輸電線路運(yùn)行狀況進(jìn)行分析和處理。其中，不同的前端監(jiān)控主機(jī)上需要安裝的攝像機(jī)的內(nèi)存、功能等性能可以根據(jù)監(jiān)控主機(jī)所處的位置、環(huán)境等因素進(jìn)行選擇，在系統(tǒng)正常運(yùn)行的過程中，其配件也可隨時任意更換、增減。
[0033]所述的集控中心服務(wù)器用以接收到輸電線路中的各種監(jiān)測數(shù)據(jù)，以視頻、圖表、曲線的方式集中顯示，并進(jìn)行智能統(tǒng)計分析，根據(jù)以往的數(shù)據(jù)記錄給出相應(yīng)的判斷結(jié)果及處理建議反饋給監(jiān)測終端，如有預(yù)警信息即啟動狀態(tài)監(jiān)測終端設(shè)備自帶的報警設(shè)備進(jìn)行預(yù)警提示。
[0034]所述的4G無線傳輸模塊是集控中心服務(wù)器與電力內(nèi)網(wǎng)之間的通信模塊，該模塊采用VPN構(gòu)架的4G LTE網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)服務(wù)器與內(nèi)網(wǎng)之間的通信。利用VPN技術(shù)實現(xiàn)在公共網(wǎng)絡(luò)上架設(shè)服務(wù)器與內(nèi)網(wǎng)之間的專用通信網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行加密通信，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕?br>[0035]前端VPN服務(wù)器和電力內(nèi)網(wǎng)VPN服務(wù)器構(gòu)成VPN構(gòu)架的雙網(wǎng)關(guān)。
[0036]在線預(yù)警系統(tǒng)具體實現(xiàn)如下:
[0037]首先需要在前