一種基于lte無(wú)線寬帶的電纜隧道通信系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于LTE無(wú)線寬帶的電纜隧道通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市電力負(fù)荷密度的不斷提高、加之城市規(guī)劃對(duì)輸電線路走廊的一致性要求越來(lái)越嚴(yán)格。電纜隧道作為高壓輸電線路敷設(shè)的最高形式，因其環(huán)境友好、斷面輸送容量及回路數(shù)大等特點(diǎn)，已越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于大中型城市電網(wǎng)建設(shè)中。
[0003]在已投運(yùn)的高壓電纜隧道工程中，至少會(huì)配置環(huán)境條件、消防、水位、有害氣體檢測(cè)、出入口防盜及其檢測(cè)等等一系列傳感器，以區(qū)域?yàn)閱挝慌渲萌舾删C合采集裝置采集這些傳感器的信息，并通過(guò)若干采集裝置通過(guò)有線系統(tǒng)傳輸至主控制室的系統(tǒng)主機(jī)，供數(shù)據(jù)處理分析后后臺(tái)監(jiān)控。
[0004]由于隧道具有長(zhǎng)距離分布式的特點(diǎn)，致使傳感器數(shù)量非常巨大，綜合采集器也需要大量配置。根據(jù)工程實(shí)際，傳感器、采集器的控制信號(hào)線纜和光纜投資甚至超過(guò)了傳感器和采集器本身，建設(shè)效率低下。
[0005]目前的電纜隧道監(jiān)控平臺(tái)有如下缺陷:
[0006]1.傳感器和采集器均將數(shù)據(jù)匯聚到主控室主機(jī)處理決策，效率低下冗余度低。
[0007]2.布線量大，附屬設(shè)施占總投資比例高，檢修維護(hù)工作量大。
[0008]3.功能擴(kuò)展性差，如果要新增傳感器或采集器，需新布線和安裝通信設(shè)備，制約了系統(tǒng)的開放性和擴(kuò)展性。
[0009]4.傳感器和采集器由于都上傳至主控室主機(jī)，缺乏傳感器間信息共享，在主機(jī)或站控層通信失效后不能發(fā)揮作用，不滿足電力信息冗余的要求，制約了物聯(lián)網(wǎng)在電纜隧道中的應(yīng)用。
[0010]因此，有必要設(shè)計(jì)一種新型的電纜隧道通信系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于LTE無(wú)線寬帶的電纜隧道通信系統(tǒng)，該基于LTE無(wú)線寬帶的電纜隧道通信系統(tǒng)易于實(shí)施，擴(kuò)展性強(qiáng)，信號(hào)覆蓋率高，容量大。
[0012]發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0013]—種基于LTE無(wú)線寬帶的電纜隧道通信系統(tǒng)，包括LTE系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、泄露電纜和多個(gè)傳感器;所述的傳感器用于采集隧道內(nèi)的狀態(tài)信息；
[0014]LTE系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與泄露電纜相連;泄露電纜發(fā)出無(wú)線信號(hào);泄露電纜上設(shè)有便于散播無(wú)線信號(hào)的開槽;傳感器與泄露電纜無(wú)線通信連接。
[0015]所述的傳感器包括環(huán)境條件傳感器(如溫濕度傳感器)、消防用傳感器(如煙感傳感器，感應(yīng)明火的傳感器等)、水位傳感器、有害氣體傳感器(如一氧化氮傳感器等)、出入口防盜及檢測(cè)傳感器(人體感應(yīng)傳感器，如紅外傳感器等)中的至少一種。
[0016]隧道全程敷設(shè)單根泄漏電纜。
[0017]電纜隧道通信系統(tǒng)的工作頻段223.025-235Mhz，采用TDD雙工方式，射頻信道帶寬8.5Mhz0
[0018]泄露電纜還與電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng)的控制器無(wú)線通信連接;所述的控制器與電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng)的采集器相連;若采集器帶有無(wú)線通信功能，則采集器與泄露電感能直接無(wú)線通信連接。
[0019]采集控制是電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng)的，采集器指采集電纜隧道運(yùn)行原始數(shù)據(jù)，控制器指匯總多個(gè)采集器數(shù)據(jù)并加以控制。
[0020]LTE系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備部署在高壓變電站通信機(jī)房或主控制室內(nèi)，LTE系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備集成有支持SGSN&MME、GGSN&S/P-GW、CG、DNS、HLR&HSS和PCRF的網(wǎng)絡(luò)單元。
[0021 ] LTE系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具有能直接耦合泄漏電纜的接口，還具備光纖接口，所述的光纖接口用于將信號(hào)拉遠(yuǎn)至遠(yuǎn)端射頻拉遠(yuǎn)器或分布式基站RRU+BBU，通過(guò)射頻拉遠(yuǎn)器或分布式基站RRU+BBU耦合到另一根泄漏同軸電纜，完成信息在泄漏電纜中的中繼。即LTE系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可用直接與泄漏同軸電纜相連，也可以通過(guò)光纖接口與泄漏電纜相連。
[0022]泄露電纜為離散型泄漏同軸電纜。即沿長(zhǎng)度方向分成多段，有開槽的段和沒有開槽的段交替設(shè)置
[0023]LTE系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng)(此處指系統(tǒng)的主機(jī))通信連接。
[0024]230M是工信部授權(quán)電力等行業(yè)專用頻段，屬寶貴的低頻段資源，LTE標(biāo)準(zhǔn)已成熟運(yùn)商用于各大運(yùn)營(yíng)商4G網(wǎng)絡(luò)，隨著電力系統(tǒng)對(duì)無(wú)線通信需求的發(fā)展，有必要將優(yōu)越的LTE引入電網(wǎng)自動(dòng)控制領(lǐng)域。
[0025]LTE是英文Long Term Evolut1n的縮寫。LTE也被通俗的稱為3.9G，具有100Mbps的數(shù)據(jù)下載能力，被視作從3G向4G演進(jìn)的主流技術(shù)。它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用0FDM和MIM0作為其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率。
[0026]系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖參見圖1，LTE核心網(wǎng)設(shè)備是整個(gè)系統(tǒng)的樞紐，它一端通過(guò)以太網(wǎng)接入“電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng)”；另一端通過(guò)泄漏電纜完成傳感器、采集器等底層設(shè)備的通信交換。
[0027]由于電纜隧道相對(duì)于其他工業(yè)建筑，其信息量不大且終端固定，因此選用低端緊湊型LTE系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，該LTE核心網(wǎng)設(shè)備主要負(fù)責(zé)控制面的移動(dòng)性管理，包括用戶上下文和移動(dòng)狀態(tài)管理，分配用戶臨時(shí)身份標(biāo)識(shí)，鑒權(quán)管理等。緊湊核心網(wǎng)根據(jù)電力系統(tǒng)特點(diǎn)部署在高壓變電站通信機(jī)房或主控制室內(nèi)，核心網(wǎng)設(shè)備機(jī)柜應(yīng)集成支持SGSN&MME、GGSN&S/P-Gff、CG、DNS、HLR&HSS和PCRF等多個(gè)網(wǎng)元，以提高核心網(wǎng)設(shè)備的集成度，減少機(jī)房占地，降低設(shè)備成本。
[0028]核心網(wǎng)設(shè)備自帶多種接口模式，可以直接耦合至本發(fā)明所述的泄漏同軸電纜，也具備光纖接口拉遠(yuǎn)至遠(yuǎn)端分布式基站RRU+BBU，通過(guò)RRU+BBU耦合到所述的泄漏同軸電纜，完成信息在泄漏電纜中的傳輸。
[0029]泄漏電纜通過(guò)其槽孔向外界輻射電磁波從而交換信息，布置于電纜隧道頂層電纜支架外沿，完成信號(hào)的傳輸和無(wú)線發(fā)射，隧道全程敷設(shè)單根泄漏電纜。，實(shí)現(xiàn)隧道無(wú)線通信全覆蓋。隧道內(nèi)所有IED設(shè)備(智能電子設(shè)備)如傳感器、控制器和采集器均可以通過(guò)泄漏電纜散播的無(wú)線信號(hào)通過(guò)核心網(wǎng)設(shè)備接入“電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng)”。
[0030]“電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng)”是指這樣一套計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，通常分為站控層設(shè)備和過(guò)程層設(shè)備。其中站控層設(shè)備含各種處理服務(wù)器、通信接口服務(wù)器，通過(guò)與前述核心網(wǎng)設(shè)備雙向交換信息實(shí)現(xiàn)與過(guò)程層設(shè)備聯(lián)網(wǎng)通訊，最終將電纜隧道中所有傳感器、控制器等智能設(shè)備的信息集中采集并集中決策的系統(tǒng);過(guò)程層設(shè)備常見配置通常包含:視頻監(jiān)控、火災(zāi)報(bào)警、排水暖通、氣體環(huán)境、安防等，它們完成基本信息的測(cè)量與控制，例如獲取視頻信息或啟動(dòng)排風(fēng)系統(tǒng)等，過(guò)程層設(shè)備通過(guò)嵌入式或外置的CPE(無(wú)線終端接入設(shè)備)獲取從泄漏同軸電纜中散發(fā)的無(wú)線信號(hào)，與之雙向交換后傳輸至前述的核心網(wǎng)設(shè)備，上送站控層分析決策或執(zhí)行下行命令。
[0031]泄漏電纜的選型
[0032]本發(fā)明充分考慮到電纜隧道監(jiān)控對(duì)象的離散性，特選用插入損耗極低的分布式泄漏同軸電纜，即泄漏同軸電纜由同軸電纜在電纜隧道中有信息需求的地方開槽，形成對(duì)應(yīng)于監(jiān)控對(duì)象的離散型泄漏同軸電纜，在電纜隧道中理論損耗約為0.25dB，其結(jié)構(gòu)如圖2所不ο
[0033]本發(fā)明采用針對(duì)專用頻段設(shè)計(jì)的泄漏同軸電纜，在lte230M的頻帶環(huán)境下，通常固定頻率泄漏電纜的損耗綜合考慮介質(zhì)衰減+輻射衰減+導(dǎo)體自身衰減，漏泄同軸電纜的衰減常數(shù)α可取為2.2dBkm，系統(tǒng)損耗為amax.=as+M = a X L+Lc+M則L= (amax._Lc_M) +α，以230Mhz為例，在考慮余量M = 45dB、耦合損耗Lc = 75，設(shè)計(jì)最大系統(tǒng)損耗amax.= 135dB的時(shí)候，得出 L = (135dB-75dB-45dB )+2.2dB/KM=6,82km；
[0034]通過(guò)以上理論分析，單體系統(tǒng)的