论文题目：基于北斗导航的电力工程作业在线监管平台设计
摘要：现如今,北斗卫星导航系统在我国政府的大力支持下,在建成北斗三号系统之后,目前正处于前所未有的快速发展时期。在电力工程作业领域,随着电力工程的自动化水平不断提升,电厂重点区域、无人值守变电站、特高压输送线路的日常巡检与运维任务的重要性不言而喻。在实践中,如何实现有效的电力工程作业在线监管并发挥其智能化、自动化、信息化、高效化等优势,已经成为当前需要面对的重要课题。事实上,电力工程作业的安全管理关系到国计民生,而北斗导航（BDS-RDSS技术）的应用也势在必行。比如说,电力管理部门可使用北斗导航系统的授时功能做到系统时间的基准统一,开发智能化终端设备的短报文功能,可在偏远地区且无通信信号的情况下搭建应急通讯信道,将北斗终端的BDS-RDSS有源定位信息实时传输至指挥中心,可实现无死角且全覆盖的远程交互式精准监管指挥。在此形势下,GPS部分被国产BDS系统所逐步取代已经是大势所趋,故而本文开发了一套基于BDS-RDSS技术的工程作业在线监管系统。具体研究工作如下:（1）系统在开发设计之初,基本框架体系、逻辑结构等结合了对电力企业的工程作业在线监管的实地考察,分别就理论与实践两个层次,梳理出系统功能性需求、非功能需求以及其他需求。进而明确了“终端—卫星—指挥机—中心服务器—Web客户端”的系统构架,基本完成了网络拓补架构以及软件体系设计,采用C/S和B/S两种架构混合应用方式,SQL Server作为数据库,Visual Studio 2010作为开发工具,Windows作为中心服务器系统支持平台。（2）设计并开发了Web端、移动终端2套系统软件。进一步看,本文开发的在线监管系统还涉及到以下3点关键技术。从BDS技术的应用角度来看,可充分利用BDS技术实现时钟同步,且发挥BDS-RDSS的快速有源定位,说明系统能够实现实时监控固定摄像头、无人机以及现场巡检人员的活动轨迹。在硬件方面,搭载基带芯片、射频芯片以及功率放大器的北斗终端通过配置外部设备实现定位和通信功能。开发了移动终端的BDS-I短报文功能,在分析北斗第一代、第二代短报文技术原理的同时,重点分析了BDS-I短报文通信的可靠传输问题,对数据分包、发送端与接收端的数据联系、响应包的发送以及丢包情况下的补包流程进行流程设计。考虑到电力作业在线视频传输存在因4G信号较弱导致延迟卡顿及丢包等现象,传统的优化算法仅能够满足稳定传输却难免会造成视频关键帧丢失的情况,不利于在线监管指挥中心的管理。如此,在分析影响客户端与移动终端之间视频传输影响因素的情况下,提出了基于优先度原理的主动丢帧优化算法,进而满足了用户对视频内容质量与传输稳定性的实时交互性需求。在系统安全管理方面,设计了系统数据安全网络架构体系,并论述了BDS-I短报文半字节压缩算法以及MD5加密算法的应用,以满足系统安全的基本所需。（3）通过面向电力工程作业展开综合性的系统运行与测试。从结果导向来看,Web端与移动端的基本功能通过了严格测试与评估,基本验证了本系统的有效性与实用性。同时,对比了视频传输改进算法测试结果,发现测试机在实时传输视频的过程中,随着缓存占用率的提升,网络延迟率与丢包率均能控制在稳定区间之内。
关键词：BDS-RDSS技术;电力工程作业;在线监管;系统;设计
学科专业：电子与通信工程（专业学位）
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究目的与意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 北斗卫星导航(BDS)发展现状
1.3.2 工程作业监管系统发展现状
1.4 论文的研究内容及工作结构
1.4.1 主要研究工作
1.4.2 论文结构安排
第2章 理论基础与关键技术分析
2.1 北斗导航(BDS技术)基础理论
2.1.1 多层次可扩展技术
2.1.2 差分定位技术
2.1.3 数据处理与分发服务技术
2.2 系统关键技术分析
2.2.1 BDS短报文通信技术
2.2.2 BDS-I RDSS定位技术
2.2.3 C/S与B/S混构
2.2.4 多源异构数据技术
2.3 本章小结
第3章 系统设计与实现
3.1 系统的需求分析
3.1.1 功能需求分析
3.1.2 系统非功能需求分析
3.1.3 基于工程作业调研的其他需求分析
3.2 系统总体设计方案
3.2.1 系统的总体构架方案
3.2.2 系统的网络架构方案
3.2.3 系统的软件架构方案
3.3 基于BDS-RDSS技术的工程作业在线监管终端设计
3.3.1 终端功能介绍
3.3.2 终端硬件设计
3.3.3 终端软件设计
3.3.4 面向终端的数据传输与处理
3.4 基于BDS技术的工程作业在线监管客户端设计
3.4.1 Web客户端基本框架
3.4.2 Web客户端总体设计
3.4.3 Web客户端功能开发
3.4.4 面向客户端的数据通信协议
3.5 系统数据处理关键技术
3.5.1 BDS-I RDSS定位功能设计
3.5.2 BDS-I短报文传输功能的设计
3.5.3 工作作业视频在线传输算法的优化
3.6 系统数据安全技术
3.6.1 数据安全网络架构设计
3.6.2 短报文半字节加密算法
3.6.3 Message-Ⅸgest加密算法
3.7 本章小结
第4章 电力工程作业在线监管系统平台运行与测试
4.1 平台测试环境分析
4.2 Web客户端的主要功能测试
4.3 移动终端的主要功能测试
4.4 视频优化传输的算法测试
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢