風(fēng)電場無線MESH網(wǎng)絡(luò)覆蓋解決方案

發(fā)布時間:2025-07-10 19:19 102次瀏覽 作者:北京中訊慧通科技有限公司

 一、項目背景

 風(fēng)電廠而言，風(fēng)機可能布于各個山頭，非常分散，各個風(fēng)機距離主控室距離均較遠。但風(fēng)機和逆變室 均有移動辦公及移動檢修的聯(lián)網(wǎng)需求，風(fēng)電場對無線的需求尤為突出。怎樣建設(shè)一張網(wǎng)絡(luò)來滿足檢修等信息傳遞是新能源公司要考慮的問題。

 我們要求的目標是新能源風(fēng)電場站建成一套完善的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)，滿足移動辦公，移動檢修需求；我們同時嘗試對無線網(wǎng)進行設(shè)計，并形成標準化方案。

二、項目建設(shè)目標

 風(fēng)電以其建設(shè)周期短、輸配電簡單、能源利用效率高、環(huán)境相容性好及運行靈活等優(yōu)點，近年來受到越來越多的開發(fā)和利用。目前風(fēng)電企業(yè)的風(fēng)電場日益增多，企業(yè)管理能力的提升對風(fēng)電場的信息化和智能化提出了更高的要求。項目通過采用業(yè)界先進的Mesh組網(wǎng)技術(shù)，以突破風(fēng)電場及風(fēng)機塔內(nèi)無網(wǎng)絡(luò)覆蓋的困境，將各環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的文字 語音 視頻等信息實時傳輸至管理控制中心，實現(xiàn)全程 全景 全維度可視。

 新能源場站無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)目標如下：

 1、通過建設(shè)單個/多個無線通信節(jié)點，構(gòu)建全場無線通信網(wǎng)絡(luò)，保證無線信號在風(fēng)電場升壓站、風(fēng)機機艙內(nèi)、風(fēng)機點位50米范圍內(nèi)、場內(nèi)道路、線路巡檢路線的覆蓋。通信節(jié)點架設(shè)應(yīng)避免破壞風(fēng)機、桿塔等設(shè)備的原有結(jié)構(gòu)；

 2、提供風(fēng)機機艙內(nèi)的信號覆蓋，保證無線網(wǎng)路覆蓋范圍內(nèi)的通信高質(zhì)量、低時延；

 3、以構(gòu)建的無線通信網(wǎng)絡(luò)完成風(fēng)場移動業(yè)務(wù)承載，通過配備手持終端或穿戴設(shè)備，實現(xiàn)工作現(xiàn)場實時畫面或視頻信息回傳等功能；

 4、帶寬條件應(yīng)滿足現(xiàn)場多路視頻圖像回傳，集群調(diào)度等業(yè)務(wù)需求；

 5、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)整體應(yīng)具備高度可靠性，單點故障不影響全站通信，且故障能夠快速發(fā)現(xiàn)和排除；

 6、移動應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足信息安全要求，并與升壓站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)物理隔離；

 7、滿足惡劣環(huán)境下的工作要求：長期經(jīng)受不利的氣候條件的考驗，如大雪、冰雹、大風(fēng)和雷雨等惡劣環(huán)境下的戶外要求；IP防護等級不低于IP54。

 8、 滿足在較強電磁干擾的情況下工作。

 三、建設(shè)方案

 3.1無線寬帶Mesh網(wǎng)絡(luò)平臺概述

 企業(yè)級專用無線Mesh網(wǎng)絡(luò)（PWMN：Private Wireless Mesh Network for Enterprise）是一種具有自組織功能的分布式寬帶無線通信網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)部署在政府與公共安全、公用事業(yè)等行業(yè)或單位內(nèi)部，為其構(gòu)建可靠、有效、安全的傳輸通道，提供語音、視頻和數(shù)據(jù)等綜合業(yè)務(wù)，滿足其組織管理、安全生產(chǎn)、調(diào)度指揮等需要。

 PWMN基于高效的自組網(wǎng)傳輸協(xié)議、優(yōu)化的二層路由協(xié)議和可靠的無線資源分配協(xié)議等關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計實現(xiàn)，具有傳輸帶寬高（兩節(jié)點有效傳輸速率可達54Mbps）、傳輸距離遠（兩節(jié)點間單跳傳輸距離可達10km，多跳后距離成倍增加），網(wǎng)絡(luò)自組織、自愈能力強等特點。網(wǎng)絡(luò)采用全IP體制，可與現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)、集團專網(wǎng)、WIFI終端（手機、PAD等）實現(xiàn)無縫互聯(lián)。此外，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點輕便小巧、可靠性高，便于架設(shè)，維護方便，特別適合于地理位置偏移、環(huán)境復(fù)雜和運營商網(wǎng)絡(luò)覆蓋薄弱等場合使用。

 網(wǎng)絡(luò)平臺具有如下特點：

（1）網(wǎng)絡(luò)部署靈活方便，抗毀性強

 網(wǎng)絡(luò)不需要任何基礎(chǔ)設(shè)施，沒有中心節(jié)點，使得系統(tǒng)的部署非常靈活方便；網(wǎng)絡(luò)具有自組織、自愈、多跳特性，各節(jié)點可以自動組成網(wǎng)絡(luò)，當某一節(jié)點損毀時，其他節(jié)點會迅速重新聚合成一張新的完整的網(wǎng)絡(luò)，抗毀性強。

（2）網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大，非視距傳輸

 優(yōu)化的傳輸協(xié)議保證在通視條件下，兩節(jié)點可實現(xiàn)10km的單跳傳輸距離；多跳后，系統(tǒng)覆蓋范圍可進一步成倍擴展；系統(tǒng)在5跳范圍內(nèi)均可提供有效的QoS保障。不相鄰的節(jié)點可通過多跳接力的形式完成通信，很容易實現(xiàn)非視距傳輸（NLOS）

（3）網(wǎng)絡(luò)帶寬高、時延小，支持音視頻等多媒體業(yè)務(wù)

 網(wǎng)絡(luò)具有高帶寬、低時延的特性，兩節(jié)點之間最高帶寬可以達到54Mbps，距離10km條件下，兩節(jié)點帶寬仍然可保持5Mbps以上。另外，由于采用多正交信道設(shè)計，Mesh節(jié)點可實現(xiàn)全雙工工作，多跳后帶寬下降較小，3跳后帶寬仍能保持在4Mbps以上。此外，系統(tǒng)采用了高效的最佳網(wǎng)絡(luò)二層路由協(xié)議，節(jié)點間數(shù)據(jù)傳輸時延更小，單跳傳輸時延小于3ms。

（4）分布式網(wǎng)絡(luò)管理、無單點故障

 基于SNMP協(xié)議設(shè)計實現(xiàn)了分布式網(wǎng)絡(luò)管理軟件，在每個Mesh節(jié)點上均可實現(xiàn)對整個Mesh網(wǎng)絡(luò)的管理，不存在單點故障等問題。通過網(wǎng)管軟件，既可查看網(wǎng)絡(luò)的拓撲信息、節(jié)點間連接關(guān)系、傳輸速率等信息，也可對節(jié)點的使用頻率、IP地址、發(fā)射功率等進行配置。

（5）具備較好的動中通能力

 系統(tǒng)具備較好的抗多普勒頻移能力，可實現(xiàn)運動中的不間斷通信，支持的相對運動速率不小于80km/h。

 3.2平臺組成

 從使用角度劃分，平臺主要由固定節(jié)點、車載節(jié)點和用戶節(jié)點組成。所有節(jié)點均基于嵌入式平臺自主設(shè)計，采用統(tǒng)一的核心硬件架構(gòu)，通過更改軟件參數(shù)實現(xiàn)節(jié)點功能的改變，可完成信息接入、骨干傳輸以及網(wǎng)關(guān)等功能。

 信息接入功能，節(jié)點可與手機、PAD等終端通過局域網(wǎng)有線或WIFI無線等形式互聯(lián)，實現(xiàn)終端信息的網(wǎng)絡(luò)接入；

 骨干傳輸功能，節(jié)點間可自主形成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，并實現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)在風(fēng)機間、風(fēng)機與移動車輛間的遠距離、寬帶傳輸；

 網(wǎng)關(guān)功能，節(jié)點可通過有線接口實現(xiàn)與華能現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。

 基于上述節(jié)點，專用無線Mesh網(wǎng)絡(luò)平臺可實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音、視頻等多類型綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的實時、寬帶、安全傳輸。

 3.3通信方案

 風(fēng)電場移動通信平臺分為集中控制與處理、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)采集等模塊。其中，集中控制與處理主要完成所有上傳數(shù)據(jù)信息的集中管控、調(diào)度、處理與顯示功能，由多臺工作站、服務(wù)器和大屏顯示設(shè)備組成；數(shù)據(jù)傳輸主要完成綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的回傳和調(diào)度指令的下達等功能，包括風(fēng)電場已有網(wǎng)絡(luò)和專用無線Mesh網(wǎng)絡(luò)兩部分，專用無線Mesh網(wǎng)絡(luò)與已有網(wǎng)絡(luò)物理隔離，當需要異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)信息交互時，通過防火墻和電子圍欄等設(shè)備實現(xiàn)對敏感信息的保護，專用無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是完全分布式的自組織網(wǎng)絡(luò)，其節(jié)點主要部署在升壓站、風(fēng)機和巡修車上；數(shù)據(jù)采集主要完成現(xiàn)場語音、視頻、圖片的采集和上報，利用移動終端和可穿戴式設(shè)備完成。

 3.4具體部署方案

（1）升壓站無線路由接入

 在升壓站部署一臺或多臺無線路由器，路由與風(fēng)機固定節(jié)點光纖收發(fā)器連接。

 該路由器既可與部署于風(fēng)機和車載的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點互聯(lián)。另外，可以為本區(qū)域提供熱點覆蓋功能，計算機、手機、PAD等業(yè)務(wù)終端可以通過WiFi或有線接入，實現(xiàn)話音、短信、圖片、實時視頻及其他數(shù)據(jù)的傳輸。

（2）風(fēng)機固定節(jié)點

 根據(jù)所選取的風(fēng)機頂部部署一臺固定節(jié)點，采用支架的方式固定安裝在風(fēng)機頂部，配備一臺MESH主機一臺、5.8G高靈敏18dbi定向90°天線一幅、2.4G高靈敏18dbi桿狀玻璃鋼全向天線一幅。考錄到風(fēng)機頂部承重能力有限、空間較為狹小且風(fēng)機會隨著風(fēng)向變換方向，安裝難度較大。因此設(shè)計節(jié)點輕便小巧，結(jié)構(gòu)件貼合風(fēng)機頂部平面，安裝過程簡單快捷。設(shè)備基于POE供電，當出現(xiàn)供電異常時，可直接切換至UPS備用電源。

 風(fēng)機固定節(jié)點主要用于實現(xiàn)風(fēng)機與升壓站光纖連接和車載節(jié)點之間的無線組網(wǎng)，提供單跳或多跳的信息傳輸通道。還可以為本區(qū)域提供熱點覆蓋功能，計算機、手機、PAD等業(yè)務(wù)終端可以通過WiFi接入，實現(xiàn)話音、短信、圖片、實時視頻及其他數(shù)據(jù)的傳輸。

（3）車載移動節(jié)點

 車載節(jié)點配備于巡修車，采用吸頂支架的方式固定在車頂，配備一臺MESH主機一臺、5.8G高靈敏18dbi定向90°天線一幅、2.4G高靈敏18dbi桿狀玻璃鋼全向天線一幅。設(shè)備基于車載電源或者專用電池供電。

傳輸拓撲圖：

 在行進中車載移動節(jié)點與各固定節(jié)點無線互聯(lián)，并為移動節(jié)點車上人員的手機、PAD等業(yè)務(wù)終端提供WiFi無線接入，提供各種業(yè)務(wù)通信；當?shù)竭_需要檢查和維修風(fēng)機下時，車載移動節(jié)點可為維修作業(yè)的人員提供無線連接，使維修作業(yè)人員可以與其他人有進行話音和視頻通信，控制中心專家也可以用話音和視頻為作業(yè)人員提供指導(dǎo)。車載節(jié)點安裝拆卸方便，當出現(xiàn)某一區(qū)域信號故障時，車載節(jié)點可隨車快速達到預(yù)定區(qū)域，填補覆蓋漏洞，實現(xiàn)全區(qū)域現(xiàn)場信息的實時可視和指令信息的實時可達。

（4）用戶節(jié)點

 用戶節(jié)點采用小型天線和結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計，維修作業(yè)人員隨身攜帶使用，用戶節(jié)點既可以與車載節(jié)點通信，又可以為業(yè)務(wù)終端提供WiFi無線接入，從而實現(xiàn)維修作業(yè)人員在車外、風(fēng)機點位和風(fēng)機機艙內(nèi)等所有作業(yè)區(qū)的實時信息交互。能夠客服風(fēng)機塔筒的屏蔽作用，保證維修人員在風(fēng)機塔筒移動過程中的信號不間斷。

網(wǎng)絡(luò)覆蓋示意圖

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