输电网巡检方法、装置、计算机设备和存储介质

技术领域

本发明涉及智能电网通信技术领域，尤其涉及一种全连接智能电网通信方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

云南省是全国绿色电力(水电、风电、光伏)输出最大的省之一，对于输电线路及架空入地后电缆隧道的网络建设非常迫切。但输电线路覆盖区域广、穿越区域地形复杂且自然环境恶劣，为通信网络覆盖带来了很大压力。

云南电网公司担负着辖区内的电力供应、电网规划建设、电网运行维护管理等工作。云南省大部分地区均为山区，森林覆盖率高，地形复杂，部分地区无网络覆盖，运营商网络无法全面有效的支撑电网智慧化建设。同时，随着城区架空线入地，电缆数量的增加之后，电网对地下广泛的电缆运维难度相当巨大，尤其是对地下电缆日常检修、运维、巡检工作将进行早期的故障分析。

智能电网建设中，电网运行调度、输电线路工况监测、电缆线路工况监测、智能巡检等应用场景对于大带宽、低时延、大连接、安全性、可靠性、隔离性的不同需求，唯有长时间稳定运行的通讯网络才能满足定制化支撑。但因电网现场范围广泛，输电线路以及输电走廊都需要网络覆盖从而进行远程监测；同时，随着城市建设化输电线路架空线入地之后，地下电缆成线性部署，沿线通信主要依托地下光网络通信，而地下电缆与架空线分段存在就需要将无线网络与有线网络进行连接。因此目前电网主输电网络的沿线通道走廊以及入地后电缆隧道的网络覆盖严重制约我国智能电网建设的大数据服务推广。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种输电网巡检方法、装置、计算机设备和存储介质。

第一方面，本发明实施例提供了一种输电网巡检方法，基于光网络、无线网络以及天线多级阵联的方式构建输电网通信系统，包括以下步骤：

构建光网络，光网络覆盖范围末端架设相控阵天线，基于相控阵天线与无线网络连接，实现光网络覆盖范围内电网信息的无线传输；

光网络覆盖范围以外的区域搭建全向天线，基于全向天线与无线网络连接，实现光网络覆盖范围以外的区域电网信息的传输。

在其中一个实施例中，所述电网信息通过融合终端采集；所述融合终端包括SFP+光口、RJ45电口、RS485以及RS232接口中的一个或多个的组合；融合终端与监控中心基于边缘计算的方式进行电网信息的传输，以实现输电网的巡检。

在其中一个实施例中，所述述无线网络基于5G通信传输信号。

在其中一个实施例中，所述光网络覆盖范围末端架设相控阵天线，基于相控阵天线与无线网络连接包括以下步骤：

基于相控阵天线中继通信的方式，光网络覆盖范围末端架设的相控阵天线与无线网络连接；通过相控阵天线发射的定向波束实现相控阵天线视距以内区域的无线网络覆盖；相控阵天线覆盖范围内的电网信息经交换机传输至无线网桥，再经无线网桥传输至无线网络；所述电网信息为输电网的巡检数据。

在其中一个实施例中，所述光网络覆盖范围以外的区域搭建全向天线，基于全向天线与无线网络连接包括以下步骤：

在光网络难以覆盖的电力杆塔上搭建全向天线，基于全向天线中继通信的方式，全向天线与相控阵天线连接；相控阵天线通过微波与全向天线建立网络连接。

在其中一个实施例中，所述全向天线覆盖范围内的电网信息经经交换机传输至无线网桥，再经无线网桥传输至无线网络；所述电网信息为输电网的巡检数据。

第二方面，本发明实施例提供了一种输电网巡检装置，包括：光网络模块、无线网络模块、相控阵天线模块以及全向天线模块；所述光网络模块经相控阵天线模块与无线网络模块连接；全向天线模块与无线网络模块连接。

在其中一个实施例中，输电网巡检装置还包括监控模块、巡检模块以及融合终端；所述巡检模块用于获取输电网的巡检数据，所述巡检数据包括电网运行调度数据、输电线路工况监测数据、电缆线路工况监测数据以及环境参数；所述融合终端与光网络模块连接用于采集巡检模块的巡检数据；所述监控模块与光网络模块连接。

第三方面，本发明实施例提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

构建光网络，光网络覆盖范围末端架设相控阵天线，基于相控阵天线与无线网络连接，实现光网络覆盖范围内电网信息的传输；

光网络覆盖范围以外的区域搭建全向天线，基于全向天线与无线网络连接，实现光网络覆盖范围以外的区域电网信息的传输。

第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

构建光网络，光网络覆盖范围末端架设相控阵天线，基于相控阵天线与无线网络连接，实现光网络覆盖范围内电网信息的传输；

光网络覆盖范围以外的区域搭建全向天线，基于全向天线与无线网络连接，实现光网络覆盖范围以外的区域电网信息的传输。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

上述方法、装置、计算机设备和存储介质，通过采用EPON+5G+相控阵天线多级阵联相结合的电网巡检方法，将无网络覆盖区域与接入核心网的固定站之间建立空中的通信链路，实现互联和无线数据传输，以实现电网全线智慧管理，可支撑智能电网管理平台对输电线路、架空线和地下电缆等具体参数进行实时监测，能够对在恶劣环境(野外山区、地下电缆通道)中运行的高压输电线路的状态进行在线监测，以确保输电线路的运行安全及电网管理数据的传输安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中输电网巡检装置示意图；

图2为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

提出了一种输电网巡检方法，基于光网络、无线网络以及天线多级阵联的方式构建输电网通信系统，包括以下步骤：

构建光网络，光网络覆盖范围末端架设相控阵天线，基于相控阵天线与无线网络连接，实现光网络覆盖范围内电网信息的传输；

光网络覆盖范围以外的区域搭建全向天线，基于全向天线与无线网络连接，实现光网络覆盖范围以外的区域电网信息的传输。

其中，本实施例通过光网络结合无线网络与多级阵联的相控阵天线等实现全输电网的数据采集，为输电网巡检数据全面及时的采集提供网络基础。由于光网络需使用光纤，因此很难单独采用光网络实现输电网架空线等空中输电网的信息的传递，本实施例基于光网络、无线网络以及天线多级阵联的方式构建输电网通信系统，达到了地下与空中输电网通信网络的全覆盖，并基于构建的电网通信系统实现电网信息的采集，对输电网进行巡检，支撑智能电网数据采集、智能巡检、智能控制等业务应用。由于电网分布广泛，若单纯的依赖于4G或5G基站等无线网络无法实现光网络覆盖范围以外的区域的无线网络信号的全覆盖，则不能对电网实现全方位的监控。因此在4G或5G信号无法覆盖区域就需要使用相控阵天线来扩展网络。相控阵天线波束灵活扫描的特性，恰好弥补“空中光网络难连接”的问题，相控阵天线具有结构简单、速度快、体积小、智能化、成本低、重量轻、功耗低、效率高、远距离、大带宽、低延时、可移动、波束扫描、波束赋形等优点，是进行无线网络延申的不二之选，同时相控阵天线还可结合电信5G切片专网进行全网络覆盖。本发明通过相控阵天线多级阵联解决电网山区无信号、电缆隧道光网络的互联互通，提出一种采用光网络、无线网络以及相控阵天线多级阵联相结合的电网巡检方法，将无网络覆盖区域与接入核心网的固定站(既光网络覆盖范围末端)之间建立空中的通信链路，实现互联和无线数据传输。采用基于相控阵实现空中的立体网络覆盖来提供稳定、可靠、灵活的个性通讯支撑能力。通过相控阵天线能解决电网山区无信号、电缆隧道光网络的互联互通的特点。本实施例所述无线网络可以为3G、4G或5G等通信网络。

在一个实施例中，无线网络与监控中心通过第一路径或第二路径连接，所述第一路径为无线网络经无线专网与监控中心连接，所述第二路径为无线网络经环形网络与监控中心连接；

光网络覆盖范围内的电网信息通过环形网络经交换机与监控中心连接；或者光网覆盖范围内的电网信息通过相控阵天线与无线网络连接，再经第一路径或第二路径与监控中心连接；

光网络覆盖范围以外的电网信息通过无线网络经相控阵天线与光网络连接，再经环形网络与监控中心连接；或者光网络覆盖范围以外的电网信息与无线网络连接，再经第一路径或第二路径与监控中心连接。

其中，本实施例提供多种电网信息的传递路径，可根据实际应用场景选择适合的传递路径。输电网搭建环境多样复杂多变，为更好的采集电网信息，采用多种信息的传递路径，实际使用时，各个终端可发送信号，使其经多个传递路径发送至远程终端的监控中心；根据远程终端返回的信号情况判断当前各信号传递路径的通信情况，选择通信质量最好的传递路径进行信号传递。

在一个实施例中，所述电网信息通过融合终端采集；所述融合终端包括SFP+光口、RJ45电口、RS485以及RS232接口中的一个或多个的组合；融合终端与监控中心基于边缘计算的方式进行电网信息的传输，以实现输电网的巡检。

其中，所述融合终端具有综合采集监测功能，集成了模拟信号采集、开关量输入、开关量输出、计数和无线数据通信于一体的高性能测控装置，可以直接接入各种传感器、标准变送器信号、仪表等输出的模拟信号、电平信号、干触点、脉冲信号等，以便于实施配网测控。所述融合终端提供SFP+光口、RJ45电口、RS485、RS232接口，可以实现模拟信号的采集、量值转换和数字信号的采集等，数据的存储周期和上报周期可以根据环境的要求而调整，以实现输电网综合监测及边缘智能多功能联动。基于融合终端实现监测覆盖扩展及边缘计算功能，现有的电网输电线路资产是线状布局的，对于传统PON网络难以解决光分多个布局的问题。因此本申请采用适应电缆隧道环境的融合终端，该终端融合了SFP+接口，能通过10G SFP+40KM光模块,，传输速率支持9.95—10.3G，单工LC接口，符合SFP+MSA和10G以太网标准，通过单模光纤传输距离最高可达40公里，从而能灵活延伸地下电缆的网络通讯能力，电网的电缆隧道管理是对载流量分配、潮流调度、隧道内部环境监控、出入口监控等管理。基于融合终端的网络系统可实现电缆隧道内部的边缘计算功能，通过云平台监控中心下发“调度受令”给融合终端，在网络通讯突发中断时，融合终端能根据原来的“调度受令”自动进行任务管理。由于采用融合终端采集大量的数据，输电网通信系统的传输量大大增加，对云平台的监控中心的数据分析处理能力也大幅提高。因此通过边缘计算的方式，融合终端对采集的数据进行例如数据变化判断等初步的分析后，再将数据传输至云平台的监控中心等，由云平台的监控中心等进行进一步的数据处理，减少了融合终端至云平台的监控中心等的数据传输的量与频次，可以提高输电网通信系统的传输效率，降低云平台的监控中心等的数据分析压力，减少能量消耗。

在一个实施例中，所述无线网络基于5G通信传输信号。

其中，5G通信具有低时延、高速通信等优点。因此本实施例所述无线网络基于5G通信传输信号。基于光网络、无线网络以及天线多级阵联的方式构建输电网通信系统，达到了输电网通信网络的全覆盖，并基于构建的电网通信系统实现电网信息的采集，对输电网进行巡检，支撑智能电网数据采集、智能巡检、智能控制等业务应用。通过5G切片网的协同管控确保信息安全。

在一个实施例中，所述光网络覆盖范围末端架设相控阵天线，基于相控阵天线与无线网络连接包括以下步骤：

基于相控阵天线中继通信的方式，光网络覆盖范围末端架设的相控阵天线与无线网络连接；通过相控阵天线发射的定向波束实现相控阵天线视距以内区域的无线网络覆盖；相控阵天线覆盖范围内的电网信息经交换机传输至无线网桥，再经无线网桥传输至无线网络；所述电网信息为输电网的巡检数据。

本申请在城郊电缆隧道内布置光网络，即EPON网络。EPON网络通过40公里进行覆盖连接，但是城郊架空线无法布置光纤，就采用5G网络来补充；在光网络覆盖范围末端的输电线路杆塔上架设相控阵天线，通过天线发射的定向波束实现视距20公里以内区域的无线网络覆盖，杆塔上的监控摄像机、传感器等设备通过交换机连接至无线网桥与相控阵天线连接，天线通过5G网关接入5G网络，实现监控图像、监测数据的实时回传，平台通过通讯管理机与相控阵天线传输系统交换机进行连接，实现数据接入。

在一个实施例中，所述光网络覆盖范围以外的区域搭建全向天线，基于全向天线与无线网络连接包括以下步骤：

在光网络难以覆盖的电力杆塔上搭建全向天线，基于全向天线中继通信的方式，全向天线与相控阵天线连接；相控阵天线通过微波与全向天线建立网络连接。

其中，通过相控阵天线和全向天线实现网络的全覆盖。

在一个实施例中，所述全向天线覆盖范围内的电网信息经经交换机传输至无线网桥，再经无线网桥传输至无线网络；所述电网信息为输电网的巡检数据。

其中，单台相控阵天线可在20公里无遮挡环境中与全向天线建立通道连接，每个通道的传输速率根据距离远近可达到10-200Mbps，通道数量可以自定义。基于光网络、无线网络以及相控阵天线和全向天线多级阵联的方式构建输电网通信系统，达到了输电网通信网络的全覆盖，并基于构建的电网通信系统实现电网信息的采集，对输电网进行巡检，支撑智能电网数据采集、智能巡检、智能控制等业务应用。

本实施例所述巡检数据可以为输电网高清视频监控数据或输电网综合工况监测数据。

所述输电网高清视频监控数据：基于相控阵实现空中的立体网络，充分将光网络及相控阵与输电网管理深度融合，为输电网架空线工况监控及地下电缆综合工况监测应用提供安全、高速的网络支撑，推进智能电网建设中全天候监控、监测输电线路周边状况及环境参数，使输电线路运行于可视可控之中，具体有：输电网高清视频实时监控、输电线路架空线及地下电缆环境巡视、输电线路山火、电缆隧道火灾监测、输电网现场作业风险监测管控、输电网附属设备巡检、输电线路通道环境巡检、输电通道防外力破坏识别、多画面监视、多画面轮巡、录像回放和远程报警及联动控制等；

所述输电网综合工况监测数据，具体有：输电线舞动监测、输电线路气象监测、输电线路杆塔倾斜在线监测系统、输电线路覆冰在线监测、输电线路载流量监测、电缆温度监测、输电线路地下出入口安防监控和输电电缆环流系统监测等。

上述巡检数据可以通过无人机、机器人或检测的传感器等采集；通过对巡检数据及时的分析实现风险预警，除此之外，还可通过结合区域内电网设备故障发生概率、地理条件与气候特征、灾害发生概率，以及区域内各处的典型气象、环境条件和能源与信息基础能力等因素，对无人机、机器人通信中继站的布设位置与通信网络拓扑结构进行优化，从而保障运动的无人机、机器人能长时间连续的保证通信在线。

如图1所示，本发明实施例提供一种输电网巡检装置，包括：光网络模块、无线网络模块、相控阵天线模块以及全向天线模块；所述光网络模块经相控阵天线模块与无线网络模块连接；全向天线模块与无线网络模块连接，

其中，基于光网络、无线网络以及天线多级阵联的方式构建输电网通信系统，达到了输电网通信网络的全覆盖，并基于构建的电网通信系统实现电网信息的采集，对输电网进行巡检，支撑智能电网数据采集、智能巡检、智能控制等业务应用。

在一个实施例中，输电网巡检装置还包括监控模块、巡检模块以及融合终端；所述巡检模块用于获取输电网的巡检数据，所述巡检数据包括电网运行调度数据、输电线路工况监测数据、电缆线路工况监测数据以及环境参数；所述融合终端与光网络模块连接用于采集巡检模块的巡检数据；所述监控模块与光网络模块连接。

其中，所述监控模块用于对采集的数据进行统计分析，以实现预警等功能。所述巡检模块为各种监测的传感器、无人机或者机器人；用于采集巡检数据。所述融合终端具有综合采集监测功能，集成了模拟信号采集、开关量输入、开关量输出、计数和无线数据通信于一体的高性能测控装置，可以直接接入各种传感器、标准变送器信号、仪表等输出的模拟信号、电平信号、干触点、脉冲信号等，以便于实施配网测控。所述融合终端提供SFP+光口、RJ45电口、RS485、RS232接口，可以实现模拟信号的采集、量值转换和数字信号的采集等，数据的存储周期和上报周期可以根据环境的要求而调整，以实现输电网综合监测及边缘智能多功能联动。基于融合终端实现监测覆盖扩展及边缘计算功能，现有的电网输电线路资产是线状布局的，对于传统PON网络难以解决光分多个布局的问题。因此本申请采用适应电缆隧道环境的融合终端，该终端融合了SFP+接口，能通过10GSFP+40KM光模块，传输速率支持9.95—10.3G，单工LC接口，符合SFP+MSA和10G以太网标准，通过单模光纤传输距离最高可达40公里，从而能灵活延伸地下电缆的网络通讯能力，电网的电缆隧道管理是对载流量分配、潮流调度、隧道内部环境监控、出入口监控等管理，基于融合终端的网络系统可实现电缆隧道内部的边缘计算功能，通过云平台下发“调度受令”给融合终端，在网络通讯突发中断时，融合终端能根据原来的“调度受令”自动进行任务管理。

图2示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。

该计算机设备可以是终端。如图2所示，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器方法。网络接口用于与外界进行通信。本领域技术人员可以理解，图2中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，本申请提供的输电网巡检方法可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图2所示的计算机设备上运行。计算机设备的存储器中可存储组成该方法的各个程序模板。比如，光网络模块、无线网络模块、相控阵天线模块。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：基于光网络、无线网络以及天线多级阵联的方式构建输电网通信系统，包括以下步骤：

构建光网络，光网络覆盖范围末端架设相控阵天线，基于相控阵天线与无线网络连接，实现光网络覆盖范围内电网信息的传输；

光网络覆盖范围以外的区域搭建全向天线，基于全向天线与无线网络连接，实现光网络覆盖范围以外的区域电网信息的传输。

一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：基于光网络、无线网络以及天线多级阵联的方式构建输电网通信系统，包括以下步骤：

构建光网络，光网络覆盖范围末端架设相控阵天线，基于相控阵天线与无线网络连接，实现光网络覆盖范围内电网信息的传输；

光网络覆盖范围以外的区域搭建全向天线，基于全向天线与无线网络连接，实现光网络覆盖范围以外的区域电网信息的传输。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。