摘要：随着我国铁路建设里程和列车数量的持续增长，对电能的消耗不断增长，对计量自动化+无线传输需求日益迫切。TD-LTE无线传输技术在民用通信领域应用广泛，具有组网灵活、可靠性高、时延低、带宽大等特点，将TD-LTE技术应用于铁路计量自动化中，能够有效提高铁路运营自动化水平，实现铁路配网自动化、智能化，对我国铁路建设具有重要的意义。
关键词：计量自动化；终端无线通信方式；优化
引言
众所周知,无线通信技术在日常生产生活中应用的极为广泛,影响着社会生产的发展方向,因此,在新的形势之下进行计量自动化终端无线通信方式优化探讨是具有一定积极意义的。为促进电子计算机自动化系统的发展,需要从计量自动化主站、计量自动化终端两个方面进行有效的建设。但是,对于通信系统来说,对于改项技术的研究仍旧存在一定的不足,需要不断地加强设计与研发。
1计量自动化系统概述
所谓计量自动化系统，就是使用数字化通信技术来让电表行码传送到电力系统当中，在电力系统收取到相关信息之后，再进行相应的计算和分析的一种技术。在计量自动化系统当中，会使用到许多的通讯技术，如无线电台、光纤和TCP等等。从目前的情况来看，计量自动化子系统正在凭借其巨大的影响力来促使电力企业做出了更多的变革，其中最为明显的就是取代一些人工工作，这样不仅可以减少人工抄表的错误，还能够为企业节约运营成本，可以将自动化电网的关键性深刻的凸显出来，计量自动化系统已经成为当前企业研究的重点。由此可见，在当前科学技术快速的发展背景之下，电力企业若想获得发展，就需要借助这计量自动化系统，整合科学技术作为发展的支撑，从而逐渐探索出一条新的电力营销发展模式，这也是面向市场的电力营销工作基础保障，促使电力企业营销可以具有更好的柔性化。
2计量自动化终端无线通信方式优化策略
2.1自动化计量终端无线通信技术方案
本技术方案网络架构由核心网和接入网组成，核心网根据其承载业务需求划分为移动网络管理服务器、分组数据网关、归属签约服务器等硬件设备，其主要功能为车载自动化计量设备与电力系统的通信链路，负责核心网与车载计量设备的通信。铁路沿线设置无线通信基站，以敷设光纤的方式与车站交换设备连接，负责车载自动化计量终端设备与副武器的通信链路。车载自动化计量终端智能仪表与板卡连接，定期向基站发送鉴权和通信报文。车站作为铁路通信系统接入层，扁平化的网络结构降低了网络架构的复杂性，能够满足自动化计量设备无线通信需求。为了满足无线通信网络覆盖要求，基站设置在相对开阔的区域，在接收到车载设备回传信号后，将数据经基站、车站接入层传回至电力系统计量服务端，由基站负责控制通信信道控制和数据传输，核心网负责用户鉴权，基站之间采用X2接口建立幻术链路，基站与核心网之间通过S1接口进行数据传输，传输周期为15min，电力自动化计量终端各节点分配带宽为3Mbit/s，仅作为单向监测、远程抄表使用，未来可用于铁路用电负荷控制、电力维修监测等用途。
2.2无线通信可靠性保障技术
为了满足铁路通信可靠性要求，确保车地无线通信链路无缝快速切换，在核心网建设时，采用两套核心网板卡业务板分别连接在不同的网络交换机上，实现核心网通信的故障切换。在本技术方案中，核心网网络交换机采用VRRP虚拟路由冗余协议，支持特定情况下IP数据失败转移不会发生混乱，允许车载自动化计量设备使用单路由通信方式，并在第1路由失效的情况下仍能够维护路由器之间的连通性，且核心网与接入层交换机之间能够相互检测故障，完成主备业务路由的切换，防止单点网络故障造成的电力计量系统及其它承载业务失效。
2.3无线通信网络安全风险防范技术
为防止铁路系统受到干扰和入侵，遵循《电力系统安全防护总体方案》要求，采用身份安全、双向认证、加密和完整性保护等安全防护措施，以确保网络安全防护能力。1）身份安全。为了防止非法用户入侵，影响铁路多业务系统安全可靠运行，本方案采用永久身份标识和临时身份标识双重验证机制，在车载计量终端向服务端发送通信请求时，板卡向服务端发出申请，在验证永久身份标识后分配临时身份标识，并定期更新，通过组合验证方式降低单一身份标识被识别几率。除身份识别验证外，在通信中采用身份标识加密方式进行通信。2）双向认证。为了应对铁路无线通信系统入侵风险，TD-LTE无线网络采用双向认证模式，由车载板卡和核心网各保存一份身份标识相关的密匙，在车载业务板卡向车站无线接入层发出通信申请时，先由网络接入层校验通信请求是否合法，并通过核心网对通信请求进行认证，从而防止非法终端用户接入网络。3）加密与完整性保护。为了避免自动化计量终端数据被篡改的风险，在无线接入层、非无线接入层分别部署完整性保护和加密机制，对车载业务板卡与基站、基站与核心网之间数据进行校验，确保计量数据完整、安全。
2.4提高日均抄表率和抄表准确率
（1）及时处理离线终端。终端离线可以从以下几个方面进行检查：上行通信信道包括天线、电话卡、通讯模块等硬件设备是否完好，连接可靠；移动通信信号是否足够强且稳定；上行通信参数如APN未设置正确；终端设备本身故障。
（2）终端在线但无抄表数据。故障原因主要包括：终端频繁重启或登录；终端时钟错误；终端任务缺失、错误；计量点信息设置不完整、正确；终端、电表485端口或485线损坏；智能电表或采集器；载波信号受到严重干扰。
（3）终端有表码数据但无负荷数据。故障原因是计量点信息设置错误：如协议不匹配，规约不正确等。
（4）长期抄原码。故障原因：终端或电表故障，部分厂家终端抄表失败自动上传最后一个表码，用户未用电。
（5）表码飞走、倒走。故障原因：终端或电表故障，人为干扰终端或电表（如串入大电流电路中运行）。
2.5用电检查
在应用计量自动化系统之后，可以对窃电行为和违章用电行为进行严格的监控，系统能够对数据进行收集和分析，如果发现存在异常，那么就会及时做出提醒，帮助管理人员作出更加合理的判断，因而能够在最大程度上保障电力企业的电力计量准确性。在对违章用电行为进行检查时，系统主要针对超负荷的用电行为进行监测，一旦出现超负荷用电行为，那么就会给整个电力系统造成极大的负面影响，而这种行为完全可以通过计量自动化系统监测出来，让管理人员可以有效对相关数据进行分析，同时还可以缩短检查工作的时间，从而保障电力企业的经济效益。除此之外，计量自动化系统可以为电力营销工作提供更加准确的数据，帮助电力企业发现和分析异常情况，实行合理有效的评估，还可以避免传统监测方式所带来的不足之处，节省人力和物力，提高电力营销工作的效率。
结语
随着自动化计量终端在铁路系统中的广泛应用，解决计量数据远传问题迫在眉睫。本文在TD-LTE技术规模化民用的基础上，提出了铁路无线通信系统技术方案，并阐述了铁路无线通信网络切换和安全防护机制，以期为铁路通信和自动化计量提供有益的参考。
参考文献
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