Съвременни радиокомуникации в енергийни предприятия

• Недостатъците на GSM системите на практика ги правят неподходящи за приложения в системи за телеметрия и телеуправление за инфраструктури с критичен характер, включително енергийни мрежи
  
  

• TETRA позволява използването на мобилен терминал като ретранслатор, служещ като посредник във връзката между базовата станция и терминала, който е извън обхвата на мрежата
  
  

• Мобилните устройства на служителите във всеки един момент могат да получават карти, диаграми, документация, както и да предават към диспечерския център изображения, описания на неизправности и други необходими данни

Системите за безжична гласова комуникация и обмен на данни са неделим елемент от комуникационната инфраструктура на повечето мащабни организации. Всяко енергийно дружество трябва да предоставя изискваното качество на енергията и непрекъснатост на доставките. Дори краткотрайно прекъсване на услугата може да доведе до значителни последствия както за доставчика на енергия, така и за клиентите му. Надеждният пренос на данни и ефективната гласова комуникация са необходими за осигуряване на възможност за бързо реагиране в случай на незначителни или по-сериозни неизправности и кризисни ситуации.

Енергийните мрежи се причисляват към критичната инфраструктура, поради което ефективно функциониращите, надеждни безжични системи за комуникация следва да се внедрят във всяко водещо енергийно дружество.

Системи за комуникация

Понастоящем най-разпространени в сектора са GSM системите, както за комуникация между членовете на различните технически екипи на терен, така и за GPRS комуникация за дистанционно управление и мониторинг на функционирането на енергийната мрежа. Поради общодостъпния характер на системата и добре развитата мрежова инфраструктура, покритието в повечето държави е почти 100%. Следователно технологията позволява комуникация с хора или обекти, намиращи се на отдалечени, понякога труднодостъпни места без налична жична телекомуникационна инфраструктура. В допълнение са налице решения за системи за наблюдение и управление, използващи GPRS за пренос на данни. GSM системата е обществена, което означава, че не се налага потребителят да инвестира пряко в мрежовата инфраструктура.

Комуникационните системи с отворен достъп обаче не са предназначени за специални цели, например за аварийни ситуации, при възникнали опасности и др., тоест в случаи с повишен радио обмен. При такива обстоятелства е възможно телекомуникационната мрежа да се претовари и достъпът до услуги да се блокира временно. Също така в случай на прекъсване или разрушаване на базовата станция обществената система може да откаже и това да доведе до възпрепятстване на дистанционното управление в енергийната мрежа или комуникацията между служителите. Трябва да се има предвид и ограниченото ниво на защита на гласовата комуникация и преноса на данни в обществените GSM мрежи.

Гореописаните недостатъци на GSM системите на практика ги правят неподходящи за приложения в системи за телеметрия и телеуправление за инфраструктури с критичен характер, включително енергийни мрежи.

Най-доброто решение е използването на специални системи, осигуряващи по-високо ниво на сигурност и разполагащи със собствена телекомуникационна инфраструктура, която е по-устойчива на потенциални опасности. Такава система е например TETRA (Terrestrial Trunked Radio), чието технологично развитие (особено по отношение на скоростта на пренос) е ограничено спрямо съвременните обществени системи, например LTE. TETRA обаче предлага предимствата на система, предназначена за специални цели, което й дава определено преимущество.

TETRA системи

TETRA системата е съвременен отворен стандарт за цифрова, безжична комуникация. Системата е стандартизирана от Европейския институт за стандартизация в далекосъобщенията (ETSI) и е създадена с оглед на специална група потребители, нуждаещи се от специализирани телекомуникационни услуги с висока надеждност, насочени към затворени абонатни групи. Основните ползватели на системата са службите за безопасност, тъй като TETRA позволява комуникация както в условията на ежедневната дейност, така и по време на опасни ситуации, природни бедствия, в случай на събитие, изискващо мобилизирането на всички служби.

В най-опростения си вид една TETRA система се състои от инфраструктура за комуникация и управление на мрежата, базови станции, мобилни и фиксирани терминали. Посредством гейтуеи TETRA може да бъде свързана с външни системи, например обществена телефонна мрежа, ISDN мрежа или система за пренос на пакети от данни.

TETRA системата използва множествен достъп с времево разделение на каналите (Time Division Multiple Access, TDMA) и с 4 потребителски канала на една носеща радио честота с отстояние от 25 kHz между носещите (р/4 DQPSK модулация). Това позволява реализирането на 4 независими обаждания на една носеща честота. В допълнение един комуникационен канал на една базова станция се резервира и използва като контролен. За гласова комуникация е постижима скорост на пренос от 36 kb/s. Наличните пропускателни способности са достатъчни за предоставяне на услуги като WAP, изпращане на кратки текстови съобщения или компресирани изображения. Тъй като тези скорости са недостатъчни за предаване на мултимедия, е създадена системата TEDS (TETRA Enhanced Data Service), която е напълно съвместима с TETRA. Тя позволява комбинирането на няколко честотни канала, кратни на 25 kHz, което дава възможност за създаване на канали с честотни ленти от 50, 100 и 150 kHz, използвайки същата модулация р/8 DQPSK и QAM (четвъртична амплитудна модулация).

Изборът на модулация и в същото време максимално възможната скорост на предаване зависят от качеството и капацитета на приемания сигнал да измине разстоянието между мобилния терминал и базовата станция. Например при канал с честотна лента от 50 kHz постижимата скорост на предаване е 150 kb/s, което е напълно достатъчно за нуждите на енергийния сектор.

TETRA системи в енергийния сектор

Енергийните мрежи са инфраструктура от критично значение, следователно използваната за управление система за радиокомуникация трябва да отговаря на редица технически и функционални изисквания. Както вече беше споменато, причината за внедряването на TETRA система в енергийно дружество е да се осигури надеждна комуникация с екипите, работещи на терен, както и директна гласова комуникация между потребителите. Освен класическата индивидуална комуникация TETRA системата позволява групова гласова комуникация, както и възможност за push-to-talk функционалност. Трябва да се отбележи, че е налична и опция за предаване на данни по време на обаждане. Мобилните устройства на служителите във всеки един момент могат да получават карти, диаграми, документация, както и да предават към диспечерския център изображения, описания на неизправности и други необходими данни.

Важна функция на системата е възможността за приоритизиране на обажданията. Това позволява прекъсване на изчакващи повиквания с по-нисък приоритет за сметка на по-важни обаждания, под формата както на гласови обаждания, така и на предаване на данни. В случай на претоварване на телекомуникационната мрежа е възможно тя да бъде конфигурирана така, че да се даде приоритет на обаждания, които са по-важни в определен момент от гледна точка на оператора на електроразпределителната система.

Съществено предимство е и възможността за комуникация между два мобилни терминала в директен работен режим, без да се използва системната инфраструктура, т.е. без участието на базовата станция. Съществува и опция за разширяване на обхвата на мрежата, без да са необходими допълнителни базови станции. TETRA позволява използването на мобилен терминал като ретранслатор, служещ като посредник във връзката между базовата станция и терминала, който е извън обхвата на мрежата.

GPS система дава възможност за установяване на местоположението на терминалите на потребителите на терен. Дистанционното проследяване осигурява разширен контрол върху работата на техническите екипи на терен, както и опция за по-бърза реакция в случай на възникнала неизправност. Мобилните и преносимите терминали се характеризират с висока устойчивост на всякакви метеорологични условия (температура, влажност) и условия, свързани с работната среда (запрашеност, удари). Системата издържа на претоварвания и предоставя време за push-to-talk функционалност от под 0,3 s (което е по-малко, отколкото при GSM технологията), дори и при аварии, когато броят на повикванията е увеличен.

TETRA системата може да се използва широко при предаването на автоматично събраните данни от измерванията на различни параметри, за дистанционно управление и мониторинг на състоянието на намиращи се в отдалечени зони устройства, както и за дистанционно управление на съоръжения в енергийната мрежа.