我国电力行业应急通信现状与问题

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1、一、 国内应急通信总体概况在突如其来的大型自然灾害和公共突发事件面前，常规的通信手段往往无法满足通信需求。应急通信正是为应对自然或人为紧急状况而提供的特殊通信机制，在公众通信网设施遭受破坏、性能减少、话务量突增的状况下，采用非常规的、多种通信手段组合的方式来恢复通信能力。由此可见，应急通信具有时间和地点不拟定性、通信需求不可预测性、业务紧急性、网络构建迅速性和过程短暂性等特点。应急通信为各类紧急状况提供及时有效的通信保障，是综合应急保障体系的重要构成部分，更是抢险救灾的生命线。应急通信与社会、技术的发展息息有关，其内涵随着通信行业和技术的发展而不断变化。第一，应急通信是公众通信网的重要构成部分

2、，可被视为公众网的延伸和补充。第二，应急通信既涉及应急通信技术手段，也涉及应急组织管理方式，是技术和组织管理的统一。从任务内容角度来看，应急通信系统承当两类任务，一是平时为公众通信网提供补充服务；二是为突发事件提供通信保障。从任务的性质来分，应急通信可以分为应急服务和应急保障。应急服务重要是指为重大活动提供通信支撑，而应急保障重要是为重大通信事故、突发事件和自然灾害事件提供通信保障。国内应急通信的发展大体可以提成3个阶段。第一种阶段是1998年此前，第二个阶段是1998年到，第三个阶段是到 年。国内在正式启动应急通信有关原则的研究工作，内容波及应急通信综合体系和原则、公众通信网支持应急通信的规

3、定、紧急特种业务呼喊等。与此同步，国内许多公司也在积极研发应急通信有关产品，如中兴的GT800、华为的GOTA和中科院浩瀚迅无线技术公司的MiWAVE等。总的来说，目前国内的应急通信保障方面的研究工作可以归纳为如下几类：一是充足挖掘既有通信和网络基本设施的潜能，通过增强网络自愈和故障恢复能力来提高其应急通信保障能力；二是针对既有应急通信系统缺少有效的统一调度和指挥的状况，考虑如何实现跨部门、跨系统的指挥调度平台，使各个专网之间以及专网与公网之间实现互联互通；三是针对某些部门的应急通信系统不支持视频、图像等宽带多媒体业务的问题，引入宽带无线接入技术；四是针对各专用应急通信系统缺少统一规划和互通原

4、则的状况，启动应急通信有关原则的制定工作；五是研究应急通信资源的有效布局和调配问题，如优化通信基站的选址和频道分派来满足应急区域的通信覆盖规定。近年来，国内应急通信研究重点环绕公众通信网支持应急通信来展开，对于既有的固定和移动通信网，重要研究公众到政府、政府到公众的应急通信业务规定和网络能力规定，涉及定位、就近接入、电力供应、基站协同、消息源标志等，除此之外研究在互联网上支持紧急呼喊，涉及顾客终端位置上报、顾客终端位置获取、路由寻址等核心环节。这些研究工作有效推动了国内应急通信系统和有关平台的发展，增强了多种应急突发状况下的通信保障能力。虽然国内的应急通信保障体系建设有了很大发展，但是仍然存在

5、技术体制落后、资金投入局限性等问题，与应急通信的实际规定尚有较大差距。此外，应急通信保障的研究工作大都没有充足关注和运用无线自组网技术，也没有考虑融合多种通信技术手段来提供全方位、可靠的应急通信保障，而是过多强调发展集群通信、短波无线通信和卫星通信系统。 二、 国内电力行业应急通信现状与问题为适应电网发展的需要和迅速提高应对多种突发事件的处置能力，国网公司党组高度注重，迅速启动了应急体系建设工作，在各网省公司都建设了应急指挥中心，以移动通信车为标志的应急通信系统建设也初具规模，国网系统的应急体系已经形成。冰雪和地震灾害后，国网公司初步建立了以应急指挥中心为支撑、应急通信系统为承载的覆盖网省公司

6、至地市电业局的的应急指挥体系。其中以VSAT卫星通信为通信传播手段的国网机动应急通信系统覆盖了部分网省公司，并以卫星通信车和便携式卫星通信站提供覆盖全地区的机动范畴，初步构筑起公司系统的应急通信指挥能力。各地网省公司，如四川、山东、青海等也开始建设自有的省级应急通信系统。国内电力应急通信系统通过2年的发展，已初具一定规模和应急指挥能力，但尚处在初级发展阶段，存在如下几点问题：1、 应急通信覆盖不全面目前，应急通信系统仅覆盖到省调层面，部分网省公司在地调配备有卫星通信设备，但通信手段单一、难以在第一时间进入现场，相应急救援最重要的“最后一公里”覆盖尚无法做到。2、 技术装备简朴，集成度、灵活性不

7、够既有的应急通信系统只作了简朴的系统集成，设备集成度差、便携性局限性，难以在真正需要时发挥作用。3、 应急系统功能不完善，智能化限度不够既有应急通信系统仅仅作为一种信息通信传播手段，尚未达到智能化和数据分析层次，无法给决策者辅助参照，并未起到抱负的作用。4、 尚未形成统一的综合信息平台目前的应急指挥中心、应急通信系统虽然集成了多种数据库，但各系统较为离散，数据融合局限性，海量数据带来的信息冗余、信息差错等对指挥决策带来一定干扰，且由于没有应急决策理论支撑，所有的应急指挥手段尚停留在人工手段，由此带来的资源挥霍、低效甚至指挥决策错误导致应急救援的较低，尚未进入现代化应急救援的层次。三、技术装备规

8、划将来的电力应急体系由一种中心和三大支撑系统构成。l 一种中心：一种应急体系综合信息发布与决策支持平台l 三大支撑系统：电力系统资源数据库系统，电力应急信息感知与传播系统，应急指挥决策智能辅助支持系统信息发布与决策支持平台：为顺应现代化、智能化的电网发展趋势，电网作为国家重要的基本设施将在国民经济建设、抗灾抢险等方面发挥重要作用，电力系统的信息化和应急管理将不仅仅局限于电力系统内部，而是将和社会紧密结合。电网应急指挥中心将取代老式的电力调度中心，成为一种集信息监控、电力调度、信息发布、应急决策的中央数据库，是信息整合、信息展示、信息决策的中心平台，是将来电力系统的信息中心和核心平台，该平台应具

9、有如下几种功能；1、 是电力系统各级指挥调度、应急救援队伍、社会公众的信息联系平台：通过该系统可针对不同信息接受对象，智能化地发布相相应的信息命令。2、 是信息展示、信息综合的技术平台：为便于指挥决策者更直观、高效获取信息，通过该系统实现可视化展示、智能化记录，从海量信息中进行数据挖掘，提取有效信息供决策者参照。3、 是决策推演、工作流程的智能化辅助平台：结合基本数据、智能算法，针对灾害发生的具体状况，运用最优化算法得到应急救援方案，供辅助参照。综上，将来的电力应急指挥系统，将成为决策机构的“大脑”情报中心，可智能化地实现应急指挥的最优化方案，大大提高应急救援效率，让应急指挥从混乱无序中挣脱出

10、来，大大提高电力系统的稳定性和社会稳定性。为实现上述功能，必须依托三大支撑系统的技术发展。电力资源数据库系统：为实现上述功能，有关基本数据是核心支撑，列表如下：l SCADA：是电网的核心信息，是判断电力系统受损的第一门户l 视频监控信息：涉及变电站和线路视频监控，可大大提高灾害现场可视化限度，是灾害的第一手精确信息l 气象灾害信息：涉及气象灾害类型、位置、覆盖范畴、灾害强度、历史数据等，是重要的外部信息，是灾害预警、灾害评估的必要数据l 社会网络信息：涉及社会新闻发布的信息、Internet网络信息等，是获取系统外部信息的迅速、便捷手段l GIS信息：涉及电力系统基本设施（变电站、输电线路、

11、杆塔等）的地理坐标、地形地貌、地质构造、道路交通等信息，对评估灾害影响有重要作用l 人力资源信息：涉及人员个人信息、专业、位置、状态等，是调度参与应急救援时的必要基本数据l 设备物资信息：涉及设备的型号、图片、3D模型、价值、数量、重量、体积等，用以保证应急救援物资调配的精确性l 仓储物流信息：涉及物资寄存地点、物资数量、运送工具类型数量、物流交通信息等，用以评估应急物资调配的最佳方案对上述各类型数据进行数据库建模，并对各类数据进行模型关联，是资源核心数据库的基本工作。电力应急信息感知与传播系统：l 数据库的信息需保持实时和同步，同步应急救援信息上报和指挥决策的命令下达都离不开坚强的信息通信传

12、播系统，该系统涉及如下技术设备：l 数据通信网；将各分散的异质数据库连接起来，通过统一的接口格式，实现信息的无缝传播和共享l 机动应急通信传播设备：涉及卫星通信、短波通信、Wifi Mesh、集群通信、野战光缆等机动通信方式，可传播语音、视频、数据，实现灾害现场的信息实时回传l 信息传感网络；由低功耗无线节点构成，自组织Ad Hoc网络，实现灾害现场高密度、大面积、零距离、零时延的信息接入网络，运用多种传感器（温度、风力、振动、图像、语音、GPS、RFID等）实现现场海量丰富信息的传感，并具有极强的抗毁能力，完全构成应急救援现场“最后一公里”的重点覆盖，大大提高应急救援现场的信息化限度l 移动

13、接入终端：便携移动终端（如iPAD等），可随时、随处接入现场传感网络，且具有信息发布、信息接受、信息查阅、信息记录等功能，是现场单兵作战的核心信息设备l 无人特种装备：如无人直升机、飞艇、机器人等，在人员无法进入或危险地区采用无人特种装备进行信息监控、传播，保证获取完整、实时的灾害第一现场的信息应急指挥决策智能辅助支持系统智能决策系统是应急指挥中心发展的最后形态，是实现智能化电力应急救援的核心，涉及如下四个方面；智能量化：对数据库各有关信息以灾害影响限度进行量化，形成量化数据库，为记录决策作基本。以面向对象方式进行数据建模及量化。电力设施量化表（例）杆塔线路变电站负荷区域0级(绿色)杆塔正常线

14、路正常变电站正常负荷正常1级(黄色)杆塔倾斜线路歪曲(供电正常)设施受损，可运营负荷可靠性减少2级(橙色)杆塔倒地(可恢复)线路接地(供电中断,可恢复)部分设施损毁，出线断电次要负荷损失3级(红色)杆塔损毁(不可恢复)线路损毁(供电中断,不可恢复)全站损毁，控制室倒塌重要负荷损失自然灾害量化表（例）泥石流台风地震火灾发生位置N302932”E302932”N302932”E302932”N302932”E302932”N302932”E302932”覆盖面积2km220km2km2100km2发生强度泥石流量70万m3风力12级震级8.0级过火面积100km2发生概率70%80%20%30%潜

15、在危害设施：杆塔、线路、道路损毁设施；线路、杆塔设施；杆塔、线路、变电站设施；杆塔、线路人员：失踪、被困人员；无人员；失踪、死亡、被困人员；死亡、被困此外，尚有道路信息量化表、物资信息量化表、人员信息量化表等智能记录：根据上述量化表及数据库，通过数据匹配、查找、记录等方式，对关怀的信息进行全方位记录，得出全方位的灾害信息记录图表，并以可视化方式展示，供决策者参照。例如：l 记录某地区电力设施受灾限度：关联电力设施有关变量l 记录某负荷区域受灾限度：关联负荷区域有关变量l 记录某灾害对某区域电源、负荷的影响：关联灾害、电力设施、负荷区域有关变量l 记录某灾害在某区域导致的设备人员损失；关联灾害、

16、设施、人员有关变量智能评估：自然灾害一般不会在一点发生，而是波及一种较大的范畴，在范畴内的灾害受损限度也是非均匀的，从灾害应急救援的目的出发，评估灾害对电网的影响，并采用相应的预案措施，则是智能评估的核心内容和意义所在。智能评估是建立在上述量化数据库和记录成果的基本上进行的数据挖掘工作。针对量化数据库，给出相应的灾害评级，建立相应的预案数据库，通过最优匹配，选择出若干条具有优先级的应急预案，供决策者参照执行。应急预案量化表泥石流台风地震火灾杆塔黄色：加强巡视橙色：派人抢修红色：运送备件线路变电站负荷区域通过上述的应急预案，寻找最优匹配，即可针对不同灾情进行针对性的预案处置，并对灾情进行精确的评

17、估。智能决策：智能决策是应急救援指挥的最高档形式，其本质是一种基于约束的最优化过程。在灾害发生时，大面积设施、人员受损，在有限的资源下，如何进行最有效、损失最小的应急救援指挥，如何进行人、财、物的优化调度，如何拟定故障恢复顺序的优先级，如何运用虚拟现实匹配救援物资，如何拟定抢修方针、抢修思路，都可以放到带有约束的最优化框架中实现，用模型描述如下：min L(d,e,p,s)s.t. dC(d) eC(e) pC(p) sC(s)其中，L表达灾害损失总量；d表达灾害类型(disaster)；e表达设施及人员损失状况(equipment)；p表达救援人员(people)；s表达救援方略(strat

18、egy)；C表达边界线制条件(constraint)最优救援问题即转化为具有多种约束条件下，如何使灾害损失降到最低的最优化问题，可用数学措施进行求解。上述是一种简朴的模型，更精确的模型建立和优化求解有待于进一步的进一步研究，其基本工作是数据库的量化工作。四、相应的产业发展规划1、环绕“一种中心、三大支撑系统”的建设目的，完善产业发展的规划电力应急中心系统是一种以底层数据库为基本、信息通信硬件设备为支撑、高层智能软件为核心的软硬件综合信息产业，是“坚强智能电网”概念在电力应急和信息通信领域的重要延伸，在电力系统既有信息和数据平台的基本上，涵盖了理论体系研究、软硬件研究开发、技术成果转化应用、人力

19、资源开发、技术征询服务、重大任务执行等多方面的应急救援信息通信产业链，是充足整合200亿电网信息通信资产、提高电力应急管理水平的重要手段。其最后目的是在全国电力系统范畴内建设成为专业化、智能化、科技化的应急救援信息通信体系和队伍，为国内电力工业和政府、其她重要行业的应急救援提供标杆，并提振相应的信息通信软硬件、人力资源、知识产权的科技含量，在全国范畴内实现应急救援指挥的现代化、信息化、智能化。2、结合三大支撑系统，结合国网信通优势，进行相应的产业发展规划电力资源数据库系统：l 理论层面：针对电力工业特点，与高校合伙，进行电力系统信息资源的理论分析研究，建立合理、精确、全面的电力系统资源数据模型

20、，进行模型的定量分析研究，对异质数据找出通用模型体现构造（如SCADA/EMS数据、人力资源数据、财务数据、物资数据、GIS地理信息数据、视频监控数据、气象信息数据、灾害信息数据、虚拟现实数据等），形成量化数据舱；研究物资系统、财务系统、仓储系统等既有或新建系统的数据采集、整顿、存储、同步等实现方式l 应用层面：研究开发不同类型异质数据到通用模型的映射构造，研究从既有数据库（SG186-人力资源系统、物资系统、生产管理系统、EMS/SCADA、ERP系统等）系统中提取数据的接口，解决冗余数据匹配、一致性验证、数据同步等数据共享问题；规划设计数据库类型、构造，开发出相适应的海量数据库系统；培养一

21、批数据库设计、征询、实行的人力资源，提高电力公司基本数据管理能力。电力应急信息感知与传播系统l 理论层面：针对电力应急救援特点，结合电力救援实践经验，迎合电力应急管理需求，与高校、研究所、科技公司合伙，研究分析电力应急救援专用信息通信手段，提出适应于电力行业需求的应急救援信息通信技术体制、信息类型、信息规模、实时性规定、可靠性规定等，并结合先进信息通信理论和技术开发设计相应原型系统，提出解决方案。l 应用层面：完善既有电力系统通信网络，增强网络抗毁性、可靠性、互通性，提高网络带宽，完善开放、统一的终端网络接入，提高网络整体性；提高既有应急信息通信技术装备，优化技术，发展小型化、便携化、原则化、

22、通用化的信息通信手段，提高系统运用效率；与社会技术力量合伙，根据应急救援需求和理论分析，针对性开发相应信息传感器、特种装备、通信网络合同、信息平台软硬件，形成实用化产品，并实现全面部署；培养一批全面的应急信息通信技术装备使用人才，可在执行重大任务时承当信息通信的保障工作。应急指挥决策智能辅助支持系统l 理论层面：进一步分析研究电力系统应急救援智能化的内在机理，研究灾害信息的量化理论，运用智能算法、模糊数学、数据挖掘等理论工具进行电力系统灾害评估、分级；运用优化分析形成电力系统灾害应急预案；进一步研究分析灾害应急的人力资源、财务资源、物资资源的优化调度问题，优化应急救援方略布局，形成应急救援智能

23、决策理论，发展应急救援“时间等高图”，进行应急处置分级解决，规划应急救援灾害恢复的“一小时圈/两小时圈/三小时圈”；形成完整的灾害应急救援处置理论体系和技术原则。l 应用层面：研究开发高效的数据记录措施，实现基本数据库的高速查询记录和智能分析；研究开发高效直观的可视化展示平台软件，可以直观展示灾害类型、灾害限度、灾害影响，并选择性地向指挥人员、公众、抢险人员等不同对象发布相应信息；研究开发可视化信息互动平台，实现不同人员之间的分级、分层信息交流；研究开发基于优化理论和数据挖掘算法的智能预警和应急救援决策系统，形成带约束的最优化方案，生成人、财、物、应急救援方略的具体调度方案；研究开发应急救援指挥的网上沙盘推演系统，培养一批专业的应急救援指挥决策者，运用智能系统的辅助大大提高应急救援的效率。