摘 要：随着电力物联网的不断发展，电力无线专网成为了电力通信的关键技术之一。保证电力无线专网平稳运行是电力物联网的关键技术问题。应急通信车成为了保障电力无线专网稳定运行的解决方案之一。合理的应急通信车的设计可以电力专网应急通信的性能。本文围绕电力无线专网应急通信车的设计，首先分析了电力无线专网的重要性，接着给出了应急通信车的设计原则与设计方案，该方案可以有效地提升应急通信车的性能。最后进行了总结。
关键词：电力物联网，电力无线专网，应急通信
0 引言
2019年初，国网公司“两会”做出全面推进“三型两网”建设[1]，加快打造具有全球竞争力的世界一流能源互联网企业的战略部署，泛在电力物联网建设成为公司战略的重要组成部分[2]。电力无线专网作为解决电网终端接入“最后一公里”的重要手段之一，将会成为泛在电力物联网建设的重要支撑部分。
随着电力无线专网基站建设工作的完成，实现无线专网信号全域全覆盖，为后续终端泛在接入打下基础。从现有的无线专网运行过程中可以发现，基站一旦出现故障均难以短时间恢复通信，从而会对基站下连电力业务尤其是控制类业务带来很大的影响[3]。随着基站数量的增多，整体出现基站故障的次数也会随之增加，因此需要研制移动式无线专网应急基站来提高基站故障时的工作运作效率。
应急通信车在突发事件中具有快速、机动、灵活和高效的特点，能够最大限度地保障国家和人民的生命和财产的安全[4]。尤其是在电网场景中，实时保证电网的稳定可靠运行，就是在保证人民幸福生活以及工业的安全生产。为了保证电力无线专网的有效救援能力，需要在小型应急通信车的有限空间内对设备盖度集成。因此对应急通信车的装车集成提出了更高的要求。作为机动通信系统中十分重要的一环，基站天线是连接基站与接收机之间的纽带，对应急救灾现场通信网络的覆盖情况以及通话质量的高低有着直接的影响。因此，科学合理地设计应急通信车是对电力无线专网通信网络覆盖进行补盲和优化的重要支撑[5]。
在应急通信车的设计中，部分基站设备需要在车内存放。使用时为了获取大的覆盖范围，需要快速架高使用。另外，为了给电力无线专网通信救援争取足够的时间，可靠的电源系统也是应急通信车最关键的部分。因此，应急通信车需要合理地设计天线支架以及电源系统[6]。
1 电力无线专网
电网目前的业务终端中配电自动化和用电信息采集终端比重较大，且同时还存在分布式电源、配电所综合监控、视频监控和电力应急保障通信等多种业务，后期随着泛在物联网的建设，接入的终端数量还将持续增长。无线专网的规划建设，能够满足以上多种业务灵活接入， 并为公司扩展业务及未来新增业务奠定坚实的通信基础[7]。
无线专网相对光纤网络具有组网灵活、施工简易等优势[8]，可以有效解决业务终端覆盖问题，满足业务时延、可靠性等主要指标要求，且相比后期改造的光纤专网方式经济性更优。因此无线专网方式可以作为现有光纤专网方式的有效补充， 弥补通信方式单一的问题。另外，无线专网可以与现有光纤专网、无线公网形成多重网络立体覆盖， 是现有接入网络的坚强补充，有效解决现有接入网络深度不足、广度不足、厚度不足的问题，提升网络资源调配能力，为未来端到端的泛在物联网提供通道保障。
由此可以看出，电力无线专网已经在电网行业中起到了不可或缺的作用。因此，尤其是在电力专网出现意外状况时，保障电力专网的稳定运行变得尤为重要。
2 应急通信车设计原则
应急通信车的设计总原则是安全、可靠、经济和持久。一般地，通信车的设计需要遵循以下原则：
（1）安全性
基站天线支架在设计中应该尽可能地使用高可靠的材料，阻燃性好，对肯能给人身造成伤害的部位应该进行安全设计。除了选材之外，更重要的是升降结构稳定运行，不能出现因为障碍停止升降，影响应急通信的效果。同时也应该具有良好的抗风等适应复杂环境的能力。大多数应急情况多发生于复杂的气候背景下，能够抵御复杂环境是应急通信车在安全方面的基本要求[9]。
（2）可靠性
为了满足基站设备获取大的覆盖范围，天线支架需要上升到需要的高度。另外，对于定向天线，支架的角度也应该可以调整。另外，应急通信车的电源供应能力也应该得到保证。对于不方便电源供应的场景，应急通信车本身的供电能力能够给电力专网修复提供更多的时间。
（3）适用性
创造友好的人机工作环境，应急通信车基站天线应架设快捷，使用方便，满足人机工程，降低操作人员的疲劳程度( 包括听觉、视觉、人的姿态等方面) ，应充分考虑上装设备的安装、使用和维修[10]。
（4）经济性
应急通信车的设计应该充分考虑系统的性能和价格，使性能价格比在同类系统和条件下达到最优。
3 应急通信车设计方案
应急通信车的设计主要分为两个部分：一是天线的支架的研制。无线信号的覆盖情况很大程度上取决于支架的设计。如支架可以伸展的高度，以及灵活性、稳定性等，都影响着无线覆盖的效果。二是应急电源系统的研制。应急电源是保障应急通信车可以长时间运行的根本，同时设备的规模也是系统在研制时需要考虑的重点。
3.1 应急可伸缩天线支架的研制
天线是基站的接收器，天线的信号质量直接影响着应急基站的通信质量。天线支架应具有方便拆卸、快捷、可移动等的特点，待天线与基站间通过馈线连接后可通过升降装置升高天线架设杆，快速的完成天线和基站的架设。应使用材质轻便、质地坚硬的材料制作，其承重可达15kg以上，升高之后天线的高度应达到4米以上，支架的升降必须使用电动或气动形式实现支架的快速升降，须支撑4级以上的稳态风速，在拉线条件下可达到10级的极限风速。
如图1所示，该支架设计处于应急通信车的行李架位置，以保证其支架的稳定性。支架通过旋转装置，可以收缩为水平状态，减小应急通信车的空间体积。当处于工作状态时，天线可以快速旋转90度至垂直状态。并按照要求可以进一步升高，以满足现场的覆盖需求。具体的技术参数如表1所示。
（a） 天线旋转示意图
（c） 天线支架实际图
图1 应急可伸缩天线支架
表1 应急通信车天线支架的规格
3.2 便携式应急电源装置研制
电源系统是应急基站的动力源，直接影响着应急基站的通信时间。电源系统应可实现在无稳定电源情况下，提供8小时以上的不间断供电，同时电源系统应具有便携式移动、安装和拆卸的特点。电源装置提供2种规格的单相输出接口和2种规格的三相输出接口，并能够支撑应急基站连续工作8个小时以上；在逆变单元上方应布置了一面显示屏，所有的操作通过屏幕实现，需简单易操作；电池模块有自带的线缆槽，可以放置配线；电源装置表面设计尽可能简洁，无需用户有额外的工作。
如图2，电源实际的摆放位置是天线与基站存放位置的中间。这样的摆放位置可以更方便地为天线支架以及基站等设备供电，减少内部走线的复杂度。且空间安排合理，不会额外增加应急通信车的体积。电源预留的多种供电接口也可以满足不同设备的供电需求。其主要的技术参数如表2所示。
（b） 电源实物图
图2 电源的实际摆放位置
表2 应急通信车电源规格
4 结论
电力无线专网正在成为电网通信的主要趋势，其运行状态在很大程度上决定了电网的效率。使用应急通信车来保证电力无线专网在特殊情况下的稳定运行成为了该问题的解决方案。
本文首先分析了电力无线专网以及面向电力无线专网的应急通信车设计的重要性。结合实际情况，分析了应急通信车的设计原则。接着详细地阐述了应急通信车设计的两个关键的部分：应急可伸缩天线支架的研制与便携式应急电源装置研制。两个部分的合理设计可以给应急通信车系统带来性能的提升，充分保障电力无线专网的平稳运行。
参考文献:
[1] 潘秀宝. 稳中求进 突破创新 推动“三型两网、世界一流”建设[N]. 国家电网报,2020-01-16(003).
[2] 杨挺,翟峰,赵英杰,盆海波.泛在电力物联网释义与研究展望[J].电力系统自动化,2019,43(13):9-20+53.
[3] 陈育璇.应急通信在电力抢修中的应用[J].技术与市场,2019,26(11):141+143.
[4] 吴蓉.一种基于小型应急通信车的基站装车设计[J].电子机械工程,2014,30(04):38-41.
[5] 吕建荣.新型无线应急指挥通信车的设计方案[J].河南科技,2011(04):46.
[6] 吴浩辉.电力系统应急通信车的设计[J].自动化应用,2013(05):89-90+94.
[7] 陈旭.基于泛在电力物联网下的电力无线专网规划[J].电信快报,2020(04):18-22.
[8] 崔文明. 电力无线专网关键技术研究[D].东南大学,2016.
[9] 刘丹,谭德森.基于移动平台的应急通信系统研究[J].贵阳学院学报(自然科学版),2015,10(01):38-41.
[10] 王佳红.应急通信车整体方案设计原则浅析[J].专用汽车,2011(06):58-60.