北斗短报文在远程电力抄表中的应用     DATE: 2017-04-27 17:28

北斗短报文

今年,国网青海信通公司基于北斗卫星短报文通信技术实现无公网地区用电信息采集及远程费控的研究与应用项目,从27家省公司、5家直属单位共计3万多人参加的3088项创新成果中脱颖而出,在国家电网公司第二届“青年创新创效大赛”上斩获金奖。  

为实现用电信息采集系统建设“全覆盖、全采集、全费控”的目标,公司采用北斗卫星短报文通信技术实现电量数据的传输,项目开创了北斗民用的新领域,结束了青海无公网偏远山区长期以来依赖人工抄表的历史。成果已进行实物转化并投入应用,产生显著的经济效益和社会效益,具有广阔的推广应用前景。青海已安装860台,每年节约费用700多万元。产品已升级到第三代,获得发明专利3项。

开辟先河 技术领先

地处“世界屋脊”的青海有着海拔高、气候环境恶劣、居民居住分散、供电范围内地形复杂且道路交通情况差等特点,部分地区尚未实现无线公网信号的全部覆盖;部分地区公网信号不稳定,时通时断,这些偏远农牧区一直依靠人工抄表。

据西宁供电公司抄表员张师傅介绍,拿西宁地区含一百多用户的喇加新村来说,以前只能骑摩托车进山抄表,单趟就得30多公里,费时费力不说,安全也是个问题,赶上冬天大雪封路,只能骑马进山抄表。

2009年,国网公司营销部提出建设用电信息采集系统全覆盖、全采集、全费控三个目标,但基于青海地理环境因素,在“全覆盖”环节就吃了个“闭门羹”。当时,青海无公网信号的偏远地区客户大约有5万户,这些地区既无光纤通路,也无移动或联通等公网信号,如何在这些地区实现远程抄表收费成为一个难题。

为啃下这个难题,2011年初,青海公司就对MESH无线网格网络、ZigBee短距无线网络等通信方式进行深入研究,但工程大、投资巨、收效微。2012年初青海公司依托“曹建雪创新工作室”,成立了项目科技攻关小组,在综合对比光纤、WPLC跨台区载波抄表、北斗卫星通信等多项通信解决方案后,考虑到北斗卫星系统具有短报文无线通信、全区域覆盖、全时段服务等优点。

北斗卫星系统是中国自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,能够提供高精度、高可靠的定位、导航、通信和授时服务,这一系统广泛应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等领域。

通过与中国北斗卫星导航定位应用管理中心的深入探讨交流,公司首创具有青海自主知识产权的基于北斗短报文实现“国网376.1规约长报文”数据传输的拆组包及封装技术,率先通过“北斗+采集终端”模式同步联调主站软硬件环境,实现无信号偏远地区用电信息采集功能。

经过复杂的试验和优化完善,同年6月,国网青海信通公司项目组基于北斗卫星系统研发了第一代数据转发装置及相关通信软件,并在青海门源县珠固首兰口村等7个无公网信号的偏远台区试点成功。同年11月23日,“基于北斗卫星通信的电能量数据传输技术研究”项目通过了青海省科技厅的验收,专家委员会一致认为此类应用开创了北斗卫星民用新领域,项目达到国际先进水平。

这是我国首次使用北斗卫星实现电量数据的传输、首例北斗卫星与电力通信技术的结合,独创性采用长报文拆组包技术实现电量长报文基于北斗短报文功能的有序、可靠传输,率先将科技成果进行实物转化,形成具有公司自主知识产权的国产化终端。发明针对费控指令功能码优先级调优的算法,减少主站等待时延,实时且高效执行远程费控指令。实现了电力结算自动化流转,结束了青海无公网偏远山区长期以来依赖人工抄表和费控的历史,提高了电力自动化管理水平,为国家大力推广北斗民用作出贡献。

成果转化 打造精品

小许,我给你打个比喻你就知道了。”

作为项目主创人员,张文飞对国产导航系统的优势赞不绝口。“北斗卫星导航系统能够在通信终端之间互相发送短信实现数据交互。对于电力营销人员,可以远程抄表和停复电;对于老百姓而言,用户能够实时查询电量数据及电费余额。”

双向通信功能是中国北斗卫星导航系统区别于GPS等导航卫星系统的独特发明。北斗双向通信功能弥补了牧区、山区通信手段匮乏的实际。

从科研立项到成果转换,国网青海信通公司没有止步于破解发展难题,而是在实践中摸爬滚打,持续跨越升级致力于打造精品。

2014年5月,历经三年的不懈努力和积极探索,国网青海信通公司成功研发了基于北斗卫星通信短报文功能的用电信息采集及费控的数据转发装置和通信设备,迅速在西宁和无公网覆盖的偏远山区正式投入应用,覆盖用户超过500户,结束了无公网覆盖偏远农牧区长期以来依赖人工抄表、催费的历史难题。

2014年8月,公司针对第一代产品应用中凸显的带宽、时延、安全和兼容性等问题,完善了费控、运行监测、采集项配置等功能,优化了装置结构,装置集成度更高、功能更全、稳定性更好、安装更便捷。同年8月,具有青海特色且带有RFKJ这个Logo标志的二代产品问世。北斗卫星台区日均抄读成功率98.81%,停复电指令全部正确执行,满足了用电信息采集及费控业务需求。

2015年,国网青海信通公司进一步优化了性能和外观,完善了技术和功能,III代北斗卫星远程抄表产品抄读成功率达100%,具有防紫外线、防水、防雷击、防氧化等特性,产品安装便捷,功能丰富,运行稳定,兼容更高,技术经科技厅鉴定处于国际先进水平,在国网领域属于技术最成熟的产品。

目前,这项技术获得了PCT国际专利1项、国家专利2项,已受理发明创造及实用新型国内专利6项、PCT国际专利1项。2015年获得青海公司科技进步奖一等奖,2016年获得国网公司第二届青年创新创意大赛金奖。

前景广阔 惠民增效

那么,北斗卫星抄表如此高科技的一项技术究竟有怎样可观的经济效益?

国网青海信通公司技术人员张文飞给记者算了一笔账:青海地区无公网覆盖用户约5万户,根据初步估算,采用北斗卫星抄表技术每年可节约费用近700多万。此外,北斗短报文功能为免费服务,相比无线公网及光纤通讯模式,年均可节省通道租赁及运维成本2万元。无论长期还是短期都能够节约一笔可观的费用。

同时,北斗抄表设备安装后可同步实现远程费控功能,不仅大幅降低现场催费相关费用,还避免了收费人员骑摩托交通风险及人身安全风险,实现了效率、效益及营销安全生产水平等多维度的提升。

目前,公司已安装1000台北斗通信设备,覆盖无信号地区约100%。随着在青海地区的推广,北斗抄表技术也为云南、贵州、新疆、西藏、甘肃、重庆、蒙东等地区的偏远山区,提供了稳定可靠实惠的远程抄表费控手段。宁夏、冀北、山西、甘肃、西藏等网省兄弟公司也相继前来调研和咨询,公司针对北斗抄表技术也在国网公司做了专题交流。

我们宁东和固原地区可以使用北斗抄表了!”宁夏电力公司张晓东兴奋地说道,“感谢青海电力公司技术支援,为我们解决了无公网地区抄表难题”。2015年,宁夏电力公司前来青海公司采购设备,在固原地区安装56个点,计划解决1463户居民用电采集问题。目前,宁夏公司56台设备已投入安装,云南公司已采购并开始安装46台,西藏公司已将460多个台区列入项目储备。

2014年至今,中央新闻频道、人民日报、青海日报、青海新闻联播、国内主要新闻网站、地方媒体等相继对北斗卫星远程抄表项目应用进行了报道。

随着北斗卫星抄表技术日益成熟,信通于2014年启动北斗综合应用平台建设,为“北斗+”技术开创了广阔的应用前景。国网青海信通公司以服务电网建设为中心,针对小型光伏站、水电站电力设备通信难,技术人员户外巡检沟通难,工程应急车辆野外管理难等实际,围绕用电信息采集、配网终端监测、应急车辆监控、调度自动化四个领域开展“北斗+”技术研究。接下来,国网青海信通公司依托该技术的成熟性和完善的成果转化工艺流程,将开展该技术与WIFI、蓝牙等“互联网+”技术的集成研究和拓宽应用。

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