双介质专变采集智能终端的研究

马卫东

摘要：伴随着新一轮能源革命的大潮，智能设备正越来越多的走进电力营销领域。互联网+形态的智能终端使得传统的采集装置功能得到极大的拓展，双介质专变采集智能终端可以让采集信息在多介质传输通道中连续传播，避免了由于复杂环境下单一介质出现阻断而导致的采集失败问题，进而有效的提高了工作效率。

关键词：双介质专变采集;智能;终端;研究

1研究背景

无线公网（GPRS）是电力远程抄表非常重要的通信方式之一，但由于无线公网信号覆盖盲区的存在，约10%的远程抄表采集终端无法实现数据传输，（山区中盲区高达40%-60%），采集盲区虽然所占比重不大，但所涉及的用户多为大客户（如山区矿厂等）。如不能有效解决盲区问题，则会影响电力负荷控制，进而造成用户经济损失，对公司的服务质量造成严重损害。

2技术原理及解决方案

2.1总体构想

电力线载波通信技术出现于上世纪二十年代，经过百年的发展，目前已经具有相当的规模和水平，进入上世纪90年代以来，我国电力事业和电力系统是以前所未有的速度迅猛发展，电网规模也越来越大，以数字载波通信、卫星通信、光纤通信为主的干线电力通信网络已经初步形成，在多种通信手段竞相发展的今天，电力线载波通信是地区网、省网的主要通信手段之一。电力线载波技术是以电力线作为传输通道的通信方式，也是电力系统中唯一不需要线路投资的有线通信方式，它具有经济、稳定、可靠、不易破坏等特点。

双介质专变采集装置以电力线载波通信技术为基础，稳定性好，抗干扰性强，彻底解决了无线公网覆盖盲区远程抄表的数据传输问题。

2.2技术原理

双介质专变采集装置采用电力线载波通信技术，利用电力线网络作为信息传输媒介，通过载波方式将模拟或数字信号进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。电力网作为电能量输送的专用网络，是国家基础网络之一，其网络的建设质量、机械强度、安全经济技术指标等方面都是经得起考验的，它的覆盖面之广、容量之大是任何网络都不能相比的。

主载波机接收到主站系统通过RS-232串口传送过来的数据后，对该数据进行编码、调制、滤波、放大等处理，放大后的载波信号通过载波信号接口传送给耦合器设备，地埋电缆通过耦合器注入到线缆屏蔽层中，架空线通过装置注入到架空线路与大地构成的信号传输回路中（高压隔离电容的作用是隔离50HZ的工频10KV高电压，对于50K～500KHZ的载波信号是可以通过该电容的）。

电力架空线路的另一端从载波机安装站点同样安装有耦合器设备，主载波机发送过来的载波信号经过耦合器设备传送至从载波机，从载波机对载波信号进行放大、滤波、解调、解码等处理还原出主载波机所发送的原始数据，再通过RS-232串口传送给配电终端设备。

架空线利用相线与地构成的通道回路进行载波信号传输：

利用电缆屏蔽层左右载波信号媒介，通过电感耦合器将载波信号注入到电缆屏蔽层与大地之间构成的电路回路中，进行电缆端到端信号传输。

2.3解决方案

双介质终端采集装置载波通信支持一主多从方案。在一条10KV线路上，可以将一个有信号处的台区作为主节点，将一个或多个无信号处的台区作为从节点。

在主节点处需要的设备包括耦合器、主载波机和载波通讯管理机。在从节点处需要的设备包括耦合器、从载波机和从终端。

在有GPRS信号覆盖的台区安装双介质专变采集装置主载波设备，主载波设备通过GPRS模块连接主站;在无GPRS信号覆盖的台区安装从载波设备，从载波设备通过串行口或485口连接集中器或者专变终端。

3关键技术

3.1 基于神经网络的大数据服务器

智能终端的中心服务器采用神经网络算法对来自各专变的多种电参数，环境参数进行综合判断，从而确定专变运行状态及运维建议。

3.2 双介质数据传送体系

采用电力线载波和无线互联网交替传输的方式跨越信号盲区，使得采集数据得以无障碍传输。

3.3 APP定位与协同排障

运维APP可以按照调度人员的指令提供异常终端的精确位置，运维人员到达后根据检查状况向调度人员核实异常原因，并现场遥控调整采集设备参数。

4 风险控制

a身份认证

本系统采用远程密码认证，在登录系统时，系统的密码是存储在后台数据服务器中，在本地输入的密码需要发送给远端的后台服务器，只有和服务器中的密码一致，我们才被允许登录系统。为了防止攻击者采用离线字典攻击的方式破解密码，系统设置了在登录尝试失败达到一定次数后锁定账号，在一段时间内阻止攻击者继续尝试登录。

c访问授权

系统采用基于角色的访问控制进行资源授权，其基本思想是，对系统操作的各种权限如菜单、按钮和数据，不是直接授予具体的用户，而是在用户集合与权限集合之间建立一个角色集合。每一种角色对应一组相应的权限。一旦用户被分配了适当的角色后，该用户就拥有此角色的所有操作权限。这样做的优势是，不必在每次创建用户时都进行分配权限的操作，只要分配用户相应的角色即可，而且角色的权限变更比用户的权限变更要少得多，这样将简化用户的权限管理，减少系统的开销。

d、关键数据加密

对系统数据库中存储的关键数据进行加密，将系统数据按照敏感字段安全需求程度不同划分为两类：一是登录用户的权限信息，包括登录密码等，采用不可逆加密算法进行加密，如MD5算法配合加密次数和“盐”;二是实际的用户的一些个人数据，如联系人、电话号码、住址等信息，采用可逆的加密算法进行加密，既考虑破解的难度，也考虑加加解密对系统的压力。

e、会话管理

对访问系统的会话进行统一的管理和控制，主要涵盖三个方面的管理：一是会话超时管理，将超过设定阈值时间的无活动会话进行清理，既可以降低客户端被非法使用的概率，又可以减轻系统压力;二是会话清理间隔时间，定时清理失效会话，清理用户直接关闭浏览器造成的孤立会话;三是登录用户数控制，确保同一个账号只能同时一个在线。

5总结

双介质专变采集智能终端通过以移动互联网+电力网为载体，采集运维人员无需频繁前往配电变压器地点就可以通过统一平台集中监控电缆运行状态。节省了大量人员和资金的投入。通过智能平台对数据的自动分析合理给出配变运行异常地点，及时派出運维人员检查维护，将安全事故遏制在萌芽之中。对提高配电网运维水平具有明显的促进作用，有效的提升了配电网电能输送安全性，增进了用电客户对电力部门服务水平的满意度。