面向电力1.8G LTE无线专网的智能干扰分析系统研究

张栋 李璨

摘要：本文提出一种面向电力1.8G LTE无线专网的智能电磁干扰分析系统，具有设备管理、频率监测、数据分析和干扰分析四大功能，实现对电力1.8G LTE无线专网相关频段干扰信号的检测、识别和定位。

Abstract： This paper proposes an intelligent electromagnetic interference analysis system for power 1.8G LTE wireless private network， which has four functions： equipment management， frequency monitoring， data analysis and interference analysis. It can detect， identify and locate interference signals in the relevant frequency bands of the power 1.8G LTE wireless private network.

关键词：电力无线专网;干扰分析系统;干扰定位

Key words： electric power wireless private network;interference analysis system;interference location

中图分类号：TM73                                         文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）27-0207-02

0  引言

目前，国家电网已经在多个网省公司建设了基于LTE 技术的电力无线专网，有效支撑了电力业务的通信承载需求，实现了电网终端侧业务的灵活泛在接入，提升了电网业务的智能化水平[1-5]。无线专网在电力行业取得应用成果的同时，存在的一些问题也逐步暴露，其中干扰问题对电力无线专网的性能影响尤为突出，比如各类非法电台的干扰等，干扰严重时甚至可能会影响到专网所承载的电力业务的安全稳定运行，特别是对于1.8GHz频段的电力无线专网来说，由于1.8GHz频段属于多行业共用的频段，非电力专用频段，所以干扰问题更加突出。因此，迫切需要对面向电力1.8GLTE無线专网进行电磁干扰方面的研究，实现对干扰信号的分析、识别和定位，保证电力无线专网的安全稳定运行。针对以上问题，本文提出一种面向电力1.8G LTE无线专网的智能电磁干扰分析系统，为电力1.8G LTE无线专网建成后的电磁干扰分析、识别和定位提供一种思路与架构。

1  面向电力1.8G LTE无线专网的智能电磁干扰分析系统功能架构设计

面向电力1.8GLTE无线专网的智能电磁干扰分析系统主要包括四大功能，分别是：设备管理、频率监测、数据分析和干扰分析。功能架构图如图1所示。

2 面向电力1.8G LTE无线专网的智能电磁干扰分析系统功能设计

2.1 设备管理功能

系统主要通过设备监控接口来实时监控各干扰监测设备的工作状态。监测状态在形式上以两种方式提供：第一，以列表方式给出所有监测设备的概略工作状态（主要是设备名/标识、位置、是否在工作、工作模式、工作状态）;第二，以详细信息方式给出特定单个监测设备的详细工作状态、工作模式、工作参数。系统可以对电力无线专网干扰监测设备进行管理，能够监控设备运行状态，是否脱网等。另外能够控制监测设备随时接入或脱离干扰分析系统。

①组网配置。系统通过接口整合电力1.8G LTE无线专网干扰监测设备，对设备进行网络管理，实现远程控制设备，实现对监测设备工作状态的实时监控和报警。具有网络节点故障的自动检测和报警能力。

②节点配置。实现对干扰监测设备的控制。通过系统连接监测设备，可配置监测设备的参数、对监测设备下达相应的工作指令等。同时可实现对各监测设备的状态管理、资源管理和监测定位数据管理等功能。

监测设备节点维护：监测设备节点有自检、及一定的自我恢复能力;分组与合并：能够实现监测设备节点分组执行任务或合并执行任务，能够实时根据监测的要求将工作组的控制权交回。

③用户权限管理功能。系统提供不同的用户权限，保证系统的安全，对用户应提供不同的操作权限，包括管理员、访问权限等。由超级管理员审批用户注册的信息和权限，审批通过后将用户信息及操作权限添加到用户数据库;将输入的用户名和密码到用户数据库中查询，如用户信息不在用户数据库中，则提示用户为不合法用户;用户操作相应功能时与用户数据库返回的操作权限进行对比，如操作已授权，则开始操作相应功能，否则提示未授权信息。用户权限配置分类如表1所示，其中A级为最高权限，依次递减。

2.2 频率监测功能

①固定频率监测功能。对某个或多个已知固定频率信号进行详细测量，对信号的频率、电平、场强等按照ITU规范进行测量，以图形方式显示测量结果。

1）固定频率监测主要请求参数：

扫描模式：选择固定频率测量;起始时间：指定开始监测的时间;结束时间：指定结束监测的时间;中心频率：指定被监测频率，例：frequency=230MHz;带宽：指定被监测频率的中频带宽（也称滤波带宽），例：带宽=120kHz。

注：监测设备提供的中频带宽与请求指令不一致时，应取不小于它的最接近的值。

2）频率监测。固定频率监测可以实现对单个频点的信号测量，主要根据设备能力测量信号强度以及部分ITU电联规定的信号相关指标，同时可以显示测量频率随时间变化的占用度和电平值统计情况。系统支持一个或多个频点进行监测，设置好要测试的中心频率和带宽，可以显示测试信号的频率、电平值等，同时也可以显示信号的波形图。

3）信号统计。实时值指的是信号瞬间时刻的值，这个值根据信号的强度会不断变化。最大值只是信号中电平的最大值，一般信号都有一个电平最大值和最小值。平均值是根据积分计算出来的，电平在一段时间中的平均值。计算平均值的基本原理是在信号波形图上先计算出面积，然后除以时间。系统可以对固定频率进行信号统计，通过鼠标移动到想要了解的频率，会显示实时值、最大值、平均值、最小值等，另外也可以通过固定频率测量，直接分析某一固定频率的所有信息。

4）实时存储。监测数据在测量过程中能够进行实时存储，能够对存储的文件大小进行切割，实时存储的数据能够回放。

②频段扫描监测功能。

1）频段扫描主要请求参数：

扫描模式：指定频段扫描模式;起始时间：指定开始监测的时间;结束时间：指定结束监测的时间;监测频段起始频率：指定被监测频段的起始频率，例：startfreq=230.0MHz;监测频段终止频率：指定被监测频段的终止频率，例：stopfreq=235.0MHz;步进频率：指定被监测频段的各个频率步长，例：step=100000Hz;扫描带宽：指定扫描分辨率带宽，例：bw=100kHz。

注：监测设备提供的扫描带宽与请求指令不一致时，应取不小于它的最接近的值;如果监测设备不支持该参数，可以不处理该参数。

2）频段扫描。测量一段或多段连续的带宽一致的频率，可查看各频率信号的强弱、占用度等信息。同时可以与台站或样本库比对，发现异常信号。系统提供多种数据分析功能，包括实时信号、频率扫描数据（最大、最小、均值）、频率扫描瀑布图分析等。

3）参数显示。在频段扫描时，可通过移动鼠标实时拾取测试电平、频率、测试时间等相关参数。

4）信号监听。在频段扫描时，可用鼠标拾取方式选择单个信道进行“监听”，查看当前信号的变化情况，也可通过添加频标的方式，添加需要监听的频率，显示监听频率的实时信号强度。

5）信号分析。在频段扫描时，用户根据实际监测频段状况设定某一门限值，当信号电平超过此门限值并持续一定的时间，可判别此信号有异常，用户可直接切换到对应频点的中頻进行测量。

6）实时存储。存储功能和固定频率监测存储功能一样，通过勾选存储按钮，就可对当前采集的数据进行实时存储。

2.3 数据分析功能

①占用度统计。设定频率占用门限值，统计分析一段时间频率的占用情况，以统计超过门限的时间占总时间的百分比表示。

②信号统计。对监测数据进行科学计算并加以统计分析，由此实现对电磁环境及其态势的分析，可以了解电力无线专网频谱资源和电磁环境的真实状况，为查找干扰提供科学依据。系统提供包括：频域统计、时域统计、信道占用度统计等统计功能。

③数据回放。系统支持对已存监测数据进行回放，用户可以查看一段时间内监测设备的扫频数据、瀑布图等，实现数据再现和再分析。

2.4 干扰分析

①干扰识别。系统能够通过电平门限，首先判别某一频点是否有信号，当电平超过门限且时间占用度高于门限时判别此频率有信号。其次，根据台站数据库数据进行比对，当台站数据库内有相应的频率台站，且位置相符可判别此信号为正常合法信号;当信号电平比较强同时占用度也比较高，台站数据库中没有查询到相应的台站，判别此信号为干扰信号，需要对此信号进行进一步观察和分析，以此最终确定是否为干扰信号，针对干扰信号，可以进行定位分析。

②干扰定位。计算定位区域的发射源位置，通过分析信号强度，当信号强度比较强，同时占用度也是最高区域，此位置区域为信号源位置概率比较大的位置，统计符合概率统计的最大概率的位置为信号源发射位置。

3  结语

本文提出的面向电力1.8G LTE无线专网的智能电磁干扰分析系统有助于电力无线专网运维管理人员及时准确掌握无线专网覆盖区域的电磁干扰情况，快速获取干扰的位置和类型等信息，及时处理干扰信号;有利于提高1.8G LTE电力无线专网的科学化智能化管理水平，对保障电力无线专网安全稳定运行具有重要意义。

参考文献：

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[4]卢超付，连宇，李佳泽，柴国柱，等.支撑泛在物联的电力无线专网性能评估[J].内蒙古电力技术，2020（1）：45-49.

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