風(fēng)力發(fā)電是把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)為電能。是一種清潔、無污染的可再生能源，在歷*很早就被人們利用，利用風(fēng)船抽水、磨面等工作。利用風(fēng)力發(fā)電非常環(huán)保，且風(fēng)能蘊量巨大，因此日益受到世界各國的重視。

    風(fēng)機電場分布在風(fēng)力豐富的地區(qū)、如隔壁、平原、海上、山頭等。由于風(fēng)頁大，地點非常分散，風(fēng)機和風(fēng)機、風(fēng)機和主控室距離均較遠。但風(fēng)機和逆變室均有移動辦公及移動檢修的業(yè)務(wù)聯(lián)網(wǎng)需求，風(fēng)電場對無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)尤為突出。如何建設(shè)一張無線網(wǎng)絡(luò)滿足業(yè)務(wù)信息傳遞是運營公司需要考慮的問題。

由此，我們的目標(biāo)是在新能源風(fēng)電場建成一套完善的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)，滿足運營方日常移動辦公，移動檢修需求；同時傳輸安保監(jiān)控數(shù)據(jù)信息。綜合現(xiàn)場業(yè)務(wù)需求和結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶攸c，我們決定以智能無線mesh自組網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)計無線傳輸解決方案，并形成標(biāo)準(zhǔn)化方案。

海上風(fēng)力發(fā)電場mesh無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)目標(biāo)：

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)、雷雨、海水腐蝕等惡劣環(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。

建設(shè)方案

智能無線Mesh網(wǎng)絡(luò)平臺概述

企業(yè)級智能無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種具有智能自組織功能的分布式寬帶無線通信網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)可以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)點理論有效傳輸速率可達300Mbps）、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），智能網(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：

★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(dāng)某一節(jié)點損毀時，其他節(jié)點會迅速重新聚合成一個新的完整網(wǎng)絡(luò)，抗毀性強。

★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。不相鄰節(jié)點可通過多跳接力形式完成通信，可以輕松實現(xiàn)非視距傳輸（NLOS）

★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)點之間帶寬峰值可以達到300Mbps，距離10km條件下，兩節(jié)點帶寬仍然可保10Mbps以上。同時，由于采用多正交信道設(shè)計，Mesh節(jié)點之間全雙工工作，多跳后帶寬下降較小，3跳后仍能較高有效帶寬。系統(tǒng)采用了高效的網(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。

★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。

★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。

平臺組成

從使用角度劃分，平臺主要由固定節(jié)點、船載節(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)機與船舶間遠距離、高寬帶傳輸；

★網(wǎng)關(guān)功能，節(jié)點可通過有線接口實現(xiàn)與運營方現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。

基于上述節(jié)點，智能無線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)實時、安全傳輸。

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)和智能無線Mesh網(wǎng)絡(luò)兩部分，智能無線Mesh網(wǎng)絡(luò)與已有網(wǎng)絡(luò)物理隔離，當(dāng)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，智能無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是*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)機和巡檢船上；終端數(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。

具體部署方案

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)機和船載網(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。

風(fēng)機固定節(jié)點

在選取的風(fēng)機頂部布置一臺固定節(jié)點，采用支架方式固定安裝在風(fēng)機頂部，該節(jié)點由一臺智能MESH主機一臺、2.4/5.8G 高靈敏度全向天?？紤]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(dāng)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船載節(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）船載移動節(jié)點

船載節(jié)點配備于巡檢船上，采用吸頂支架的方式固定在船上，配備一臺智能無線MESH主機一臺、2.4/5.8G高靈敏全向天線。設(shè)備由船載電源或者電池供電。

在行進中船載移動節(jié)點與各固定節(jié)點無線互聯(lián)，并為移動節(jié)點船上人員的手機、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(dāng)?shù)竭_需要檢查和維修風(fēng)機下時，船載移動節(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，控制中心人員也可以用話音和視頻為作業(yè)人員提供指導(dǎo)。船載節(jié)點安裝拆卸方便，當(dāng)某一區(qū)域出現(xiàn)信號故障時，船載節(jié)點可隨船快速達到預(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)點可以和船載節(jié)點通信同時為業(yè)務(wù)終端提供wifi無線接入，實現(xiàn)維修作業(yè)人員在船外、風(fēng)機點位和風(fēng)機機艙內(nèi)等所有作業(yè)區(qū)實時信息交互?？朔L(fēng)機塔筒的屏蔽作用，工作人員在風(fēng)機塔筒移動過程中的信號不間斷。

系統(tǒng)搭建好以后，所有固定節(jié)點和升壓站形成星行鏈路，實現(xiàn)各種節(jié)點之間互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)共聯(lián)。通過這套系統(tǒng)，可以在陸地全天候監(jiān)控風(fēng)機工作狀態(tài)和運行情況，為企業(yè)降低運營成本和提高運行效率提供支撐。