国家电网应急融合通信方案

系统概述

背景与目标

随着电网规模不断扩大和自然灾害频发,国家电网面临日益严峻的应急通信挑战。为应对这一局面,国网浙江电力启动了新一代应急指挥系统建设专项工作(SG-ECS),旨在 强化恶劣天气和重大活动保电等典型场景下的应急通信保障能力 。该项目遵循“服务实用化、装备轻量化、操作简便化”原则,创新开发了“星通”应急通信系统,通过整合卫星通信和移动基站技术,致力于打造一个高效、灵活的应急通信解决方案。

系统架构

新一代应急指挥系统采用了先进、灵活的整体架构,以适应复杂的电网应急通信需求。该系统的核心网络采用分布式架构,主要包括三个关键组件:

1. 运营中心 :负责系统的日常运营管理,包括用户管理、权限配置和服务监控等。
2. 数据中心 :承担数据收集、存储和分析的任务,为应急决策提供数据支持。
3. 存储中心 :负责保存系统运行过程中的各类数据,包括应急事件记录、通信日志等。

这种分布式架构设计不仅提高了系统的稳定性,还增强了其扩展能力,能够更好地适应不同规模的应急通信需求。
在终端设备层面,系统配备了多种类型的固定和移动终端,以满足不同的应急通信场景:
固定终端
主要包括:

• 交换机:负责数据转发
• 路由器:用于路径选择
• 网关:实现不同网络间的通信

这些设备构成了系统的基础网络设施,确保了通信网络的稳定性和可靠性。
移动终端
主要包括:

• 车载终端:适合长时间、大范围的应急通信需求
• 手持终端:便于携带,适合快速反应的小型应急任务

这些移动终端的配备大大提高了系统的灵活性和适应性,使应急通信能够在各种复杂环境中快速部署。

值得一提的是,系统还特别注重了网络安全防护。通过采用先进的加密技术和身份认证机制,系统能够有效防止未经授权的访问和数据泄露,确保了应急通信的安全性和保密性。
这种多层次、多功能的系统架构设计,充分体现了新一代应急指挥系统在应对复杂电网应急通信需求方面的先进性和实用性。通过整合固定和移动通信资源,系统能够为电网应急管理工作提供全面、可靠的通信保障。

融合通信技术

多网融合

在新一代应急指挥系统的构建过程中,多网融合技术扮演着至关重要的角色。为了实现不同类型通信网络的有效整合,系统采用了先进的 软件定义网络(SDN) 技术和 网络功能虚拟化(NFV) 方法。这种方法不仅提高了网络的灵活性和可管理性,还能在紧急情况下快速调配资源,满足多样化的通信需求。
多网融合的核心在于实现 电话语音网、IP电话网、数字集群网 等异构网络之间的无缝对接。系统通过部署统一的 媒体网关控制器(MGC) 和 会话边界控制器(SBC) ,成功实现了不同网络间呼叫的智能路由和协议转换。这种设计使得应急指挥中心能够通过单一界面管理多个网络,大幅提升了通信效率。
此外,系统还引入了 统一通信平台 的概念,将语音通话、视频会议、即时消息等多种通信方式整合在一起。这不仅简化了操作流程,还为应急指挥提供了更丰富的信息渠道。例如,在处理突发事故时,指挥人员可以通过同一平台同时发起多方通话、观看现场视频和接收实时数据报告,从而做出更准确的判断和决策。
为了验证多网融合技术的实际效果,国网信通产业集团组织了一系列实战演练。其中一个典型案例是在北七家国网园区模拟水灾导致大面积停电的场景。演练中,各类单兵装备通过应急通信网络成功接入前方指挥部和后方指挥中心,实现了 现场安全管控、视频会商、集群调度、三级联动指挥 等多项应急业务功能1。这次演练充分展示了多网融合技术在复杂应急环境下的强大适应性和实用性。
通过这些先进技术的应用,新一代应急指挥系统成功构建了一个高度集成、灵活高效的通信网络,为电网应急管理工作提供了强有力的支持。

跨平台互通

在新一代应急指挥系统的构建过程中,实现专网与公共交换电话网(PSTN)、4G/5G网络的业务互通是一项关键技术挑战。为了解决这一问题,系统采用了先进的 IMS (IP Multimedia Subsystem) 核心网技术 8。这种技术不仅能够实现不同网络之间的无缝对接,还能提供高质量的语音和视频通信服务。
系统的核心架构包含以下几个关键组件:

1. 会话边界控制器(SBC) :作为专网与外部网络之间的桥梁,负责执行必要的地址转换和安全策略,确保通信的安全性和可靠性。
2. 媒体网关控制器(MGC) :负责管理和控制媒体网关,实现不同网络之间的媒体流转换和协议适配,确保各种通信设备和系统能够顺利互通。
3. 统一通信平台 :整合了语音通话、视频会议和即时消息等多种通信方式,为用户提供统一的操作界面,简化了通信流程,提高了工作效率。

通过这种架构设计,系统实现了以下关键功能:
1.PSTN互通 :
利用SBC和MGW实现与PSTN的无缝对接
支持专网用户拨打普通电话号码
实现双向语音通信
2.4G/5G网络接入 :
IMS核心网支持VoLTE/VoNR语音服务
专网用户可通过4G/5G网络进行高清语音通话
提供视频通话和即时消息等富媒体通信功能
3.统一通信体验 :
无论对方处于何种网络环境,均可实现高质量的语音和视频通信
简化了操作流程,提高了应急响应效率
这种跨平台互通的设计极大地提升了系统的适应性和实用性。在实际应用中,这种设计使得应急指挥人员可以在任何地点、任何时间与相关人员保持联系,大大提高了应急响应的速度和效率。例如,在处理电网故障时,现场工作人员可以通过4G/5G网络与指挥中心进行实时视频通话,快速传达现场情况,而指挥中心则可以通过专网与其他相关部门进行协调,实现高效的应急处置。

统一调度

在新一代应急指挥系统的构建过程中,统一调度功能的实现是提升应急响应效率的关键所在。系统通过整合多种通信技术,实现了语音、视频和数据的一体化指挥调度,显著增强了应急处置能力。
系统的核心是一套先进的 融合通信平台 。该平台集成了 多媒体调度台 功能,为指挥人员提供了统一的操作界面。在这个界面上,指挥人员可以轻松实现以下操作:

功能	描述
多方通话	同时与多个现场人员进行语音沟通
视频监控	实时查看现场画面
数据分析	查看和分析各类传感器数据

这种一体化设计大大简化了操作流程,提高了应急响应速度。
为了实现跨地域、跨部门的协同调度,系统采用了分布式架构 。这种架构允许在不同地理位置设置多个调度节点,并通过高速网络连接实现信息共享和协同工作。每个节点都可以独立处理本地事务,同时又能与其他节点实时协作,形成了一个灵活高效的调度网络。
在实际应用中,这种统一调度功能展现出了卓越的效果。以国网浙江电力的“星通”应急通信系统为例,在支援湖南电网抗冰保电的行动中,系统成功实现了跨省调度 。通过整合卫星通信和移动基站技术,系统在短时间内建立了覆盖广泛的通信网络,为应急指挥提供了有力支持[17]。
此外,系统还引入了人工智能算法 来优化调度决策。这些算法可以根据实时数据自动分析应急资源的需求和分布情况,为指挥人员提供最佳的调度方案建议。这不仅减轻了人工决策的压力,还显著提高了资源分配的效率和合理性。
通过这些先进技术的应用,新一代应急指挥系统实现了真正意义上的统一调度,为电网应急管理提供了强有力的工具支持。

应急通信装备

便携式卫星站

在新一代应急指挥系统的装备体系中,超小型便携卫星站作为一种关键的通信设备,发挥着不可替代的作用。这种设备专门设计用于应对复杂地形和无公网覆盖地区的应急通信需求,具有快速部署、即通即用 的突出特点。
超小型便携卫星站的核心优势在于其轻量化和高集成度 设计。以CWP500B型全自动卫星便携站为例,该设备采用Ka频段通信,具有以下特点:

• 整机重量:不超过6kg
• 天线技术:波导阵列
• 开通时间:2分钟内完成对星开通链路
• 工作时长:不少于4.5小时

这种设计使得设备能够满足单人携带和快速部署的要求,非常适合于应急通信保障和前突机动作战等场景。
在功能性方面,超小型便携卫星站提供了多样化的通信选项:

• 双向最大5Mbps,最小64kbps信息速率
• 支持LNB 13V/18V馈电
• 支持BUC 24V馈电
• 提供网口、V.35接口等数据接口

这些特性确保了设备能够满足不同场景下的通信需求,从简单的语音通话到复杂的视频传输都能胜任。
在实际应用中,超小型便携卫星站在地质灾害应急通信中发挥了重要作用。例如,在地震或山体滑坡等灾害发生时,地面通信设施可能遭到严重破坏。此时,救援人员可以迅速部署超小型便携卫星站,建立与外界的通信联系,及时传递现场情况,接收指挥指令,极大提高了救援效率。
此外,超小型便携卫星站还可以用于其他特殊场景,如:

• 远程医疗:在偏远地区或灾害现场提供远程诊断和治疗支持
• 新闻采集:记者能在第一时间将现场报道传回编辑部
• 基站中继:在公网覆盖不足的区域提供临时通信支持

通过这些应用,超小型便携卫星站不仅提高了应急响应的能力,还为各行各业提供了可靠的通信保障,展现了其在现代通信系统中的重要地位。

无线自组网设备

在新一代应急指挥系统的通信装备中,无线宽带MESH自组网设备扮演着关键角色。这种设备基于先进的“无线网格网”理念设计,是一种移动宽带多媒体通信系统 。其独特之处在于采用无中心自组网的分布式网络构架 ,能够在复杂环境中快速建立可靠的通信网络。
MESH自组网设备的工作原理主要体现在以下几个方面:
1.多跳中继 :设备能够自动识别周围节点,形成多跳中继网络,有效扩大通信覆盖范围。
2.动态路由 :内置智能路由算法,可根据网络拓扑变化自动调整数据传输路径。
3.COFDM技术 :采用编码正交频分复用技术,提高抗多径干扰能力,确保非视距条件下的稳定通信。
4.MIMO技术 :支持多输入多输出,提高数据传输速率和可靠性。
MESH自组网设备的优势主要体现在以下几个方面:
1.快速部署 :无需预先规划网络结构,设备开机后能自动组建网络,大大缩短了应急通信准备时间。
2.高可靠性 :无中心架构提高了网络的抗毁性,即使部分节点失效也不会影响整体通信。
3.灵活适应 :支持任意网络拓扑结构,能够适应复杂多变的应急环境。
4.宽带传输 :支持高清视频、语音和大数据传输,满足现代应急指挥的多样化通信需求。
5.安全保密 :具备多重加密机制,确保通信内容的高度安全性。
在实际应用中,MESH自组网设备已在多个领域展现出巨大价值:

• 军事演习:在复杂地形中快速建立通信网络
• 公共安全:城市反恐维稳指挥
• 应急救援:地震灾区的临时通信网络搭建
• 行业应用:电力巡检、森林防火等

通过这些应用案例可以看出,MESH自组网设备凭借其独特的技术优势,已成为新一代应急指挥系统中不可或缺的重要组成部分,为提高应急响应能力和效率做出了重要贡献。

融合调度一体机

在新一代应急指挥系统的装备体系中,便携式融合调度一体机扮演着关键角色。这款设备专为应对复杂多变的应急环境而设计,集成了多种先进功能,成为现场指挥人员的得力助手。
便携式融合调度一体机的核心优势在于其高度集成化的设计。以IFC-YT3U15型号为例,该设备采用插卡式智能融合通信系统 结构,可支持多达15个卡槽业务接口。这种模块化设计允许根据实际需求灵活配置功能模块,大大提高了设备的适应性和实用性。
在功能方面,便携式融合调度一体机提供了丰富多样的通信和调度选项:

功能类别 具体功能 核心调度 音视频呼叫、会议、调度,视频监控,无线对讲,语音广播 GIS调度 位置追踪、资源分配 预案调度 应急预案管理、自动化调度

值得注意的是,设备还具备高可靠性设计 。采用高硬度合金铝材料制作,配备热备冗余电源模块和工业级主板,确保在恶劣环境下仍能稳定运行。这种设计对于应对自然灾害或突发事件等复杂环境尤为重要,能够保证关键通信和调度功能的持续运作。
在操作方式上,便携式融合调度一体机采用了人性化的界面设计 。通常配备大尺寸触摸屏,结合实体按键,确保在各种环境条件下都能快速、准确地进行操作。系统界面直观友好,常用功能可通过图标或快捷键直接访问,大大提高了操作效率。
此外,设备还支持多终端接入 。除了传统的电话和对讲机外,还可与智能手机、平板电脑等现代智能终端无缝衔接。这种设计不仅拓展了通信渠道,也使得现场指挥人员能够随时随地获取和发送信息,进一步提高了应急响应的灵活性和效率。

应用场景

跨省应急支援

在电网应急管理中,跨省支援是一个关键环节。“星通”应急通信系统在这方面表现尤为出色。该系统通过整合卫星通信和移动基站技术,成功实现了跨省调度,为电网抗冰保电提供了有力支持。在支援湖南电网抗冰保电的过程中,“星通”系统展现了其强大的适应性和实用性:
1.快速部署 :单人3分钟内完成设备部署
2.广泛覆盖 :200米半径网络信号覆盖
3.高效通信 :支持32路电话并发
这些特性使得“星通”系统能够在复杂环境中迅速建立稳定的通信网络,为应急指挥提供了可靠的技术支撑,有效提升了跨省应急支援的效率和质量。

极端天气应对

在应对极端天气事件时,新一代应急指挥系统展现出卓越的性能。系统通过整合卫星通信和移动基站技术,能够快速建立覆盖广泛的通信网络,为应急指挥提供有力支持。特别是在暴雨、台风等极端天气下,系统能够:
1.快速部署 :单人3分钟内完成设备部署
2.广泛覆盖 :200米半径网络信号覆盖
3.高效通信 :支持32路电话并发
这些特性使得系统能够在复杂环境中迅速建立稳定的通信网络,为应急指挥提供了可靠的技术支撑,有效提升了极端天气应对的效率和质量。

系统效益

应急响应提升

新一代应急指挥系统通过整合卫星通信和移动基站技术,显著提升了电网应急处置的效率和能力。该系统实现了快速部署和广泛覆盖 ,能在3分钟内建立200米半径的网络信号,支持32路电话并发,大幅提高了应急响应速度。同时,系统提供的高清视频传输和多方通话功能 为指挥中心提供了丰富的现场信息,有助于做出更加准确的决策,从而有效提升了电网应急处置的整体效能。

协同作战能力

新一代应急指挥系统通过整合卫星通信和移动基站技术,显著提升了各部门之间的协同作战能力。该系统实现了信息的实时共享和高效处理 ,消除了传统应急响应中的信息孤岛现象。各部门可在统一平台上共同参与应急响应,实时共享灾害情况、资源状况和救援进展等关键信息,确保信息的准确性和实时性。
这种信息共享机制不仅避免了信息重复和遗漏,还大幅提高了决策效率和协同作战能力。系统支持多人协同工作和快速决策 ,各部门可通过实时沟通、讨论和协作,共同制定救援方案和决策,显著增强了应急响应的整体效能。