LTE230電力系統專網建設布局方法與流程

2023-11-30 23:39:36

本專利涉及電網建設方法，具體涉及一種lte230電力系統專網建設布局方法。

背景技術：

電力通信網作為電網的重要組成部分、技術支撐手段和基礎平臺設施，在保障電網安全運行、市場經營和公司現代化管理等方面發揮著重要的作用。

經過多年的建設，電網通信接入網已經初具規模，通過光纖網絡結合公網租賃信道對全省電網的信息通信進行支撐，對提高供電的可靠性，提升服務水平和企業形象起到了重要的支撐作用。但隨著電力終端規模和業務應用形式的不斷擴大背景下，逐步暴露出一些問題，光纖網絡主要體現在投資高、覆蓋難、維護困難、建設周期長等問題。電力業務終端點多面廣，光纖網絡為代表的有線網絡很難做到全面快速覆蓋。租賃無線公網信道則存在電力數據不安全、通信網絡不可控、同公眾競爭信道、累年高額租賃費、以及2g/3g面臨退網需要更換終端等問題。基於以上原因，電力公司建設自己的無線專網成為一種必然方向。

現有的解決方式之一是把td-lte230無線專網技術引入智能電網，有效解決電網末梢「最後一公裡」業務接入問題，為各種電力業務的承載提供可靠保障，為將來無線專網的全面推廣提供建設、管理和應用經驗。但是目前td-lte230無線網絡沒有較好的基站選址方法，基站選址需要人工通過經驗選取，主觀性導致選址的位置不佳，致使基站的選址成本較高，效率較低。

中國專利公開號cn104378769，公開日2015年2月25日，發明創造的名稱為基於覆蓋預測的td-scdma基站規劃點自動選點方法，該申請案公開了基站規劃點自動選點方法核心步驟包括：採集宏基站小區信息，得到集合a；計算集合a內小區經緯度最大值和最小值並按步長進行取整；將經緯度從最小到最大值按步長分割；按照經緯度配對，得到集合b；對集合b屬性初始化；採集集合b的柵格地物信息等。其不足之處是行動網路對應的終端大多為移動終端，而一般電網建設的時候需要的終端是固定的終端，固定的終端可以儘可能的靠近基站，同時可以考慮傳輸路徑中的高遮擋物的阻隔，因此針對電網建設一個專網的時候可以通過合理的規劃選址達到更好的通信效果。同時，電網設備的安全性和可靠性的要求比行動網路更高，因此，研發一種針對電力專網的布局建設方法勢在必行。

技術實現要素：

本發明的目的在於解決上述現有技術電網設備的安全性和可靠性的要求比行動網路更高，因此需要一種針對電力專網的布局建設方法的問題，提供一種lte230電力系統專網建設布局方法。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種lte230電力系統專網建設布局方法，其特徵在於，以下步驟：

a，獲取目標地區基礎信息；

b，計算獲得目標地區所有合格的基站組合；

c，建立目標區域終端設備的流量密度圖；

d，根據流量密度圖確定基站組合建設優先級。

本發明通過對選取所有達標基站組合，作為備選的基站組合的方式，通過引入流量密度和傳輸度的概念，將儘可能產生的數據多的終端設備配置在基站的附件，使得基站與終端設備之間的距離降低，降低雨衰或其他路程損耗，同時為設備終端選擇了合適的基站，儘可能避免基站與終端之間存在過多的高樓或者類似高建築，防止了高樓或者類似高建築這些對輻射波的阻礙，起到提高數據傳輸可靠性的效果。

作為優選，所述步驟a中，獲取目標地區的地圖、電力系統自有基站備選點、公共基站備選點、規劃頻率池信息和終端設備信息；終端設備包括配電自動化終端、用電信息採集終端、負荷控制終端和電力業務設備終端和備選終端，規劃頻率池信息包括每個頻率池對應的終端設備的種類。在本發明中這些終端數據的來源均由電力系統根據各種終端的運行日常狀態進行提供，本發明中的終端設備一般都是固定的終端，本發明中的移動終端數量不多，一般包括移動檢修設備，數據用量不大，因此在本發明中暫不考慮。電力系統自有基站備選點一般為電力系統自有物業，公共基站備選點選用外租基站，電力系統自有物業維護方便，管理便捷，同時租用成本較低，因此在基站選擇中首選是電力系統自有基站備選點。

作為優選，所述頻率池包括1號頻率池、2號頻率池和3號頻率池，1號頻率池接收配電自動化終端信息，2號頻率池接收用電信息採集終端和負荷控制終端的信息，3號頻率池接收電力業務設備終端和備選終端信息。本發明這樣設置，主要是將頻率池對應不同的電路設備終端，又對應上不同的設備重要性，可以更好地規劃電網的建設。

作為優選，在步驟b中，選擇符合要求的電力系統自有基站備選點和公共基站備選點設定為基站，設定每個基站的輻射範圍，對目標地區的進行等量的網格化劃分，每個網格的參數由人工設定；

選取覆蓋面積大於設定值且重複覆蓋面積小於設定值的基站組合；

對每一個基站組合，都進行基站對應關係子步驟：

基站對應關係子步驟a：在區域地圖內選取所有受到複數基站輻射的網格i；選取所有輻射到網格i的基站j；獲取在區域地圖內i與基站j之間高樓fijk的高度gijk，k為網格i與基站j之間的高樓的個數，所述高樓為高度大於起始值ht的建築；

基站對應關係子步驟b：計算lijq為高樓fijk與基站j之間的距離值；dij為網格i與基站j之間的障礙係數；

對應關係計算子步驟c：計算tij＝1/(dij×lij)；lij為網格i中心點與基站j之間的距離，tij表示網格i與基站j之間關聯繫數，tij越大則表述網格i與基站j之間的關聯度越高，每個網格i均選擇關聯度最高的基站j作為存在對應關係的基站。在本發明中，網格化劃分的方法可以為矩形劃分的方式進行劃分，也可以通過正六角形劃分的方法進行劃分，另外，也可以採用正三角形的方式進行劃分，劃分的方法較多，可以由人工進行設定。本發明選擇不等區域的輻射區域劃分，本發明中，遍歷所有基站備選點等區域輻射的組合表示：將所有基站備選點畫好輻射區域存儲之後進行疊加，疊加之後去除重複的輻射區域之後大於區域設定值的基站。例如同一區域內存在a、b、c、d、e，此時，對a、b、c、d、e，建立輻射之後，看a的輻射覆蓋區域是否大於目標區域面積的90％，看a加b的輻射覆蓋區域是否大於目標區域面積的90％，如果不夠則看a加b加c是否輻射覆蓋區域是否大於目標區域面積的90％；直到滿足條件之後，再從b開始繼續這一步驟，直到所有基站的組合覆蓋面積均能大於目標區域面積的90％；然後取出相互之間重複覆蓋率大於設定值的基站組合，剩下的基站組合即為達標基站組合。這一步驟一般由計算機完成。同時本發明中收到複數基站輻射的網格對應的基站的配置也較為關鍵；本發明充分考慮了網格與基站間的距離，以及基站與網格間高樓阻礙的情況，通過參數的調整，可以自由選擇合適的路徑。

作為優選，通過算式toai＝k×(t1×n1×p1+t2×n2×p2+...+tn×nn×pn)/s計算第i個網格區域內的流量密度toa；流量密度是表徵電力通信需求分布密集程度的量化參數，它是每平方km的平均信息通信需求數值，以kbps/km2計量，表示單位平方內電力終端所需通信數據傳輸能力之和，k為網格區域內業務並發係數，由人工設定，pn為冗餘係數，每個冗餘係數與終端設備的類型以及頻率池相關，pn由人工設定，tn為各終端類型的信息通信需求數值，nn為對應tn類型的終端在網格區域的數量，s為網格區域面積。

作為優選，在所述步驟d中，計算每個基站組合中所有網格的傳輸度的和，所述網格i的傳輸度均由算式：qi＝toai/li獲得；li為網格i中心位置與存在對應關係的基站之間的距離值，對所有的基站組合進行總傳輸度以從高到低進行排序。這樣設置，儘量爭取將大量的數據靠近在基站的周邊，使得基站與發送大量數據終端設備之間的距離降低，降低雨衰或其他路程損耗，同時為設備終端選擇了合適的基站，儘可能避免基站與終端之間存在過多的高樓或者類似高建築，防止了高樓或者類似高建築這些對輻射波的阻礙，起到提高數據傳輸可靠性的效果。

作為優選，在所述步驟b中，對每個公共基站備選點和電力系統自有基站備選點均進行維護加權賦值，選取覆蓋面積大於設定值且重複覆蓋面積小於設定值的基站的合集作為待選組合；

獲取待選組合後計算待選組合的維護總值，去除維護總值大於設定閾值的待選組合，剩餘的待選組合即為基站組合。這裡主要考慮了公共基站備選點和電力系統自有基站備選點均進行維護加權賦值維護成本等各種因素，維護加權賦值由人工設定，可以做各種調整。

作為優選，在步驟c中，選取所有網格中流量密度大於設定值的網格作為重點網格，計算重點網格在每一個基站組合中的重複覆蓋數，計算在基站組合中的重複覆蓋數大於2的重點網格的個數作為輔助值，在基站組合總傳輸度差異值小於設定閾值的時候，選擇輔助值最少的基站組合排序在前。這樣設置，主要是為了防止高密度流量的網格收到多個基站的輻射，相互之間存在的幹擾可能會影響較多的數據傳輸。

作為優選，每個基站的輻射範圍通過基站的高度和基站的發射功率計算獲得。可以採用每個基站的輻射範圍sf＝w×(h-ht)×lt；其中h為基站的高度，ht為人工設定的起始高度值，lt為人工設定的輻射範圍係數。在數據詳實的情況下可以選擇不等區域的輻射區域劃分，這裡的w是輻射計算時候的功率相關係數。此方法比上述的類似方法更為準確和詳實，同時考慮到建築高點的幹擾因素，因此更為合適。

作為優選，在完成初步規劃後，選取傳輸度排在前若干位且傳輸度大於設定標準的達標基站組合作為重點資源基站組合進行重點資源傳輸度排序；

重點資源傳輸度排序子步驟一：計算每個網格內的重點資源流量密度toa；toaz＝kz×(t1×n1+t2×n2+...+tm×nm)/s；toaz為每個網格內的重點資源流量密度，kz為網格區域內重點資源業務並發係數，由人工設定；tm為各重點資源終端的信息通信需求數值，nm為對應tm類型的重點資源終端在網格區域內的數量，m小於等於n；

重點資源傳輸度排序子步驟二：計算每個重點資源基站組合中所有網格的傳輸度，所述每個網格的重點資源傳輸度均由算式：qz＝toaz/l獲得；l為網格中心距離基站的距離，計算每個重點資源基站組合中所有網格的傳輸度的和，並對所有的重點資源基站組合進行傳輸度以從高到低進行排序。

這樣設置，可以對重點資源進行更好的考慮，主要是電路系統中重點資源的重要性遠高於一般資源，因此，在合適的情況下，將重點資源安排在更為靠近基站的位置是最好的選擇，這點與一般的行動網路有很大的不同，主要在於行動網路中即使是重點資源也是移動的，無法達到相應的效果，而在電路系統中，重點資源也是固定資源的佔絕大多數，因此對這類資源進行調整是符合設計和規劃要求的，也是有利的。重點資源終端包括配電自動化終端。

本發明的實質性效果是：本發明通過對選取所有達標基站組合，作為備選的基站組合的方式，通過引入流量密度和傳輸度的概念，將儘可能產生的數據多的終端設備配置在基站的附件，使得基站與終端設備之間的距離降低，降低雨衰或其他路程損耗，同時為設備終端選擇了合適的基站，儘可能避免基站與終端之間存在過多的高樓或者類似高建築，防止了高樓或者類似高建築這些對輻射波的阻礙，起到提高數據傳輸可靠性的效果。

具體實施方式

下面通過具體實施例，對本發明的技術方案作進一步的具體說明。

實施例1：

一種lte230電力系統專網建設布局方法，以下步驟：

a，獲取目標地區基礎信息；所述步驟a中，獲取目標地區的地圖、電力系統自有基站備選點、公共基站備選點、規劃頻率池信息和終端設備信息；終端設備包括配電自動化終端、用電信息採集終端、負荷控制終端和電力業務設備終端和備選終端，規劃頻率池信息包括每個頻率池對應的終端設備的種類。所述頻率池包括1號頻率池、2號頻率池和3號頻率池，1號頻率池接收配電自動化終端信息，2號頻率池接收用電信息採集終端和負荷控制終端的信息，3號頻率池接收電力業務設備終端和備選終端信息。

b，計算獲得目標地區所有合格的基站組合；在步驟b中，選擇符合要求的電力系統自有基站備選點和公共基站備選點設定為基站，設定每個基站的輻射範圍，對目標地區的進行等量的網格化劃分，每個網格的參數由人工設定；

對每個公共基站備選點和電力系統自有基站備選點均進行維護加權賦值，選取覆蓋面積大於設定值且重複覆蓋面積小於設定值的基站的合集作為待選組合；

獲取待選組合後計算待選組合的維護總值，去除維護總值大於設定閾值的待選組合，剩餘的待選組合即為基站組合。

對每一個基站組合，都進行基站對應關係子步驟：

基站對應關係子步驟a：在區域地圖內選取所有受到複數基站輻射的網格i；選取所有輻射到網格i的基站j；獲取在區域地圖內i與基站j之間高樓fijk的高度gijk，k為網格i與基站j之間的高樓的個數，所述高樓為高度大於起始值ht的建築；

基站對應關係子步驟b：計算lijq為高樓fijk與基站j之間的距離值；dij為網格i與基站j之間的障礙係數；

對應關係計算子步驟c：計算tij＝1/(dij×lij)；lij為網格i中心點與基站j之間的距離，tij表示網格i與基站j之間關聯繫數，tij越大則表述網格i與基站j之間的關聯度越高，每個網格i均選擇關聯度最高的基站j作為存在對應關係的基站。每個基站的輻射範圍通過基站的高度和基站的發射功率計算獲得。可以採用每個基站的輻射範圍sf＝w×(h-ht)×lt；其中h為基站的高度，ht為人工設定的起始高度值，lt為人工設定的輻射範圍係數。在數據詳實的情況下可以選擇不等區域的輻射區域劃分，這裡的w是輻射計算時候的功率相關係數。此方法比上述的類似方法更為準確和詳實，同時考慮到建築高點的幹擾因素，因此更為合適。

這些終端數據的來源均由電力系統根據各種終端的運行日常狀態進行提供，本發明中的終端設備一般都是固定的終端，本發明中的移動終端數量不多，一般包括移動檢修設備，數據用量不大，因此在本發明中暫不考慮。電力系統自有基站備選點一般為電力系統自有物業，公共基站備選點選用外租基站，電力系統自有物業維護方便，管理便捷，同時租用成本較低，因此在基站選擇中首選是電力系統自有基站備選點。

將頻率池對應不同的電路設備終端，又對應上不同的設備重要性，可以更好地規劃電網的建設。

網格化劃分的方法可以為矩形劃分的方式進行劃分，也可以通過正六角形劃分的方法進行劃分，另外，也可以採用正三角形的方式進行劃分，劃分的方法較多，可以由人工進行設定。本發明選擇不等區域的輻射區域劃分，本發明中，遍歷所有基站備選點等區域輻射的組合表示：將所有基站備選點畫好輻射區域存儲之後進行疊加，疊加之後去除重複的輻射區域之後大於區域設定值的基站。例如同一區域內存在a、b、c、d、e，此時，對a、b、c、d、e，建立輻射之後，看a的輻射覆蓋區域是否大於目標區域面積的90％，看a加b的輻射覆蓋區域是否大於目標區域面積的90％，如果不夠則看a加b加c是否輻射覆蓋區域是否大於目標區域面積的90％；直到滿足條件之後，再從b開始繼續這一步驟，直到所有基站的組合覆蓋面積均能大於目標區域面積的90％；然後取出相互之間重複覆蓋率大於設定值的基站組合，剩下的基站組合即為達標基站組合。這一步驟一般由計算機完成。同時本發明中收到複數基站輻射的網格對應的基站的配置也較為關鍵；本發明充分考慮了網格與基站間的距離，以及基站與網格間高樓阻礙的情況，通過參數的調整，可以自由選擇合適的路徑。

c，建立目標區域終端設備的流量密度圖；通過算式toai＝k×(t1×n1×p1+t2×n2×p2+...+tn×nn×pn)/s計算第i個網格區域內的流量密度toa；流量密度是表徵電力通信需求分布密集程度的量化參數，它是每平方km的平均信息通信需求數值，以kbps/km2計量，表示單位平方內電力終端所需通信數據傳輸能力之和，k為網格區域內業務並發係數，由人工設定，pn為冗餘係數，每個冗餘係數與終端設備的類型以及頻率池相關，例如對應1號頻率池的設備在冗餘係數的選擇上就要比對應2號頻率池的設備冗餘係數來的大，pn由人工設定，tn為各終端類型的信息通信需求數值，nn為對應tn類型的終端在網格區域的數量，s為網格區域面積。

d，根據流量密度圖確定基站組合建設優先級。在所述步驟d中，計算每個基站組合中所有網格的傳輸度的和，所述網格i的傳輸度均由算式：qi＝toai/li獲得；li為網格i中心位置與存在對應關係的基站之間的距離值，對所有的基站組合進行總傳輸度以從高到低進行排序。

實施例2：

本實施例與實施例1基本相同，不同之處在於，在完成初步規劃後，選取傳輸度排在前若干位且傳輸度大於設定標準的達標基站組合作為重點資源基站組合進行重點資源傳輸度排序；

重點資源傳輸度排序子步驟一：計算每個網格內的重點資源流量密度toa；toaz＝kz×(t1×n1+t2×n2+...+tm×nm)/s；toaz為每個網格內的重點資源流量密度，kz為網格區域內重點資源業務並發係數，由人工設定；tm為各重點資源終端的信息通信需求數值，nm為對應tm類型的重點資源終端在網格區域內的數量，m小於等於n；

重點資源傳輸度排序子步驟二：計算每個重點資源基站組合中所有網格的傳輸度，所述每個網格的重點資源傳輸度均由算式：qz＝toaz/l獲得；l為網格中心距離基站的距離，計算每個重點資源基站組合中所有網格的傳輸度的和，並對所有的重點資源基站組合進行傳輸度以從高到低進行排序。

這樣設置，可以對重點資源進行更好的考慮，主要是電路系統中重點資源的重要性遠高於一般資源，因此，在合適的情況下，將重點資源安排在更為靠近基站的位置是最好的選擇，這點與一般的行動網路有很大的不同，主要在於行動網路中即使是重點資源也是移動的，無法達到相應的效果，而在電路系統中，重點資源也是固定資源的佔絕大多數，因此對這類資源進行調整是符合設計和規劃要求的，也是有利的。重點資源終端包括配電自動化終端。

實施例3：

本實施例與實施例1基本相同，不同之處在於，在步驟c中，選取所有網格中流量密度大於設定值的網格作為重點網格，計算重點網格在每一個基站組合中的重複覆蓋數，計算在基站組合中的重複覆蓋數大於2的重點網格的個數作為輔助值，在基站組合總傳輸度差異值小於設定閾值的時候，選擇輔助值最少的基站組合排序在前。

實施例4：

本實施例與實施例2基本相同，不同之處在於，各區域由於設備的種類數量不同，重要性也不相同，因此每個網格內的終端設備的並發係數可以設置為不同的並發係數，又由於已經考慮了基站的重要性，因此，不在設置冗餘係數作為參數，因此在計算流量密度的時候採用通過算式toa＝k×(t1×n1+t2×n2+...+tn×nn)/s計算每個網格區域內的流量密度toa。

具體參見：

表1某市配電通信終端數量統計和分布密度表

表2a基站配電流量密度(設定並發指數為0.8)

表3b基站配電流量密度(設定並發指數為0.6)

表4c基站配電流量密度(設定並發指數為0.5)

表5d基站配電流量密度(設定並發指數為0.1)

以上所述的實施例只是本發明的一種較佳的方案，並非對本發明作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。