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案例丨工業廠房(fáng)分(fēn)布式光(guāng)伏電站無線通(tōng)訊解決方案

2019-10-31新聞

衆所周知,不論是企業自設光(guāng)伏系統供應自家用(yòng)電而餘電則賣給電廠,或者是光(guāng)伏電廠專門收集太陽光(guāng)能後饋電給電力公司,前端收集來(lái)的(de)數據能否确切地傳送給監測管理(lǐ)系統成爲一大(dà)重點,因爲每個(gè)電站的(de)發電數據既是确認光(guāng)伏系統是否達到預期發電效果的(de)檢驗依據,同時(shí)也(yě)是光(guāng)伏系統經營者能獲得(de)多(duō)少政府補貼的(de)重要資料,緻使光(guāng)伏發電站所采用(yòng)的(de)網絡系統扮演了(le)關鍵性的(de)角色。

盡管光(guāng)伏系統可(kě)搭配有線網絡或無線網絡來(lái)傳輸數據,但若想要快(kuài)速完成網絡系統的(de)建置,又想免除拉線施工的(de)麻煩,具有機動性又不受實體纜線牽絆的(de)無線網絡是最佳選擇。研華高(gāo)速通(tōng)訊的(de)工業級無線網絡解決方案能提供用(yòng)戶既強固又值得(de)信賴的(de)無線通(tōng)信系統,而專業的(de)工程團隊則能根據使用(yòng)端所面臨的(de)各種難題進行系統優化(huà)的(de)規劃,進而協助客戶爲其光(guāng)伏應用(yòng)迅速建構出最具成本效益的(de)網絡系統。

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一、需求分(fēn)析

1、現場(chǎng)分(fēn)析


項目情況爲廠區(qū)建築光(guāng)伏發電監控項目,通(tōng)訊部分(fēn)計劃使用(yòng)無線的(de)方案。建立無線網絡針對(duì)開發區(qū)屋頂的(de)覆蓋,目前項目暫分(fēn)三個(gè)區(qū),共18個(gè)廠房(fáng)。總廠區(qū)距離以2千米×2千米估算(suàn)。數據通(tōng)路目前僅有PLC等少量控制數據傳輸,但此方案中所使用(yòng)的(de)無線産品均爲IEEE802.11n新一代無線通(tōng)訊标準的(de)産品,可(kě)爲爲日後增加視頻(pín)監控提供足夠無線通(tōng)訊帶寬。

2、帶寬分(fēn)析

研華無線交換機使用(yòng)IEEE802.11n進行通(tōng)訊,最大(dà)傳輸帶寬爲300Mbps,所使用(yòng)的(de)産品全部支持MIMO技術(MIMO技術特點将兩條無線通(tōng)路進行捆綁帶寬翻倍),在主幹和(hé)需要大(dà)帶寬的(de)傳輸路徑中可(kě)增加帶寬保障數據傳輸的(de)穩定和(hé)可(kě)靠。

帶寬需要看視頻(pín)部分(fēn)的(de)碼流和(hé)視頻(pín)監控點位情況而定,以每棟廠房(fáng)頂一個(gè)視頻(pín)攝像頭,每個(gè)攝像頭1~2Mbps帶寬計算(suàn),預計已知區(qū)域的(de)視頻(pín)帶寬總和(hé)爲18Mbps~36Mpbs左右。通(tōng)過研華Mesh AP EKI-6340系列産品構建的(de)實際骨幹網絡帶寬可(kě)達200Mbps以上,可(kě)用(yòng)于數據傳輸的(de)有效帶寬爲100Mbps以上,因此即便現場(chǎng)具有視頻(pín)監控的(de)傳輸需求,研華工業無線通(tōng)訊設備仍然可(kě)滿足通(tōng)訊需求。

3、需要解決的(de)問題

 此方案可(kě)以解決以下(xià)問題:

1、 現場(chǎng)覆蓋面積廣,需要遠(yuǎn)距離傳輸問題

2、 視頻(pín)數據傳輸中需要高(gāo)帶寬的(de)問題

3、 戶外應用(yòng),需要安裝方便,并支持寬溫和(hé)高(gāo)防護等級等工業特點。

4、 穩定可(kě)靠的(de)無線産品,保障系統的(de)安全

5、 避免傳統AP橋接帶寬損耗過多(duō)問題

6、 光(guāng)纖布線複雜(zá)、成本高(gāo)的(de)問題

二、方案規劃與說明(míng)

(一)無線Mesh網絡拓撲圖


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(二)拓撲圖示說明(míng)


1、上圖中6号、14号、17号廠房(fáng)的(de)“★”代表三射頻(pín)工業無線AP EKI-6340-3。(詳細資料見附帶産品資料)

2、其它廠房(fáng)上的(de)無線接入點均采用(yòng)性價比較高(gāo)的(de)EKI-6331AN産品。(詳見産品資料)

(三)方案概述

此方案要将覆蓋區(qū)域分(fēn)成“主幹Mesh網絡”及“AP覆蓋”兩部分(fēn)。分(fēn)區(qū)原則根據廠區(qū)及廠房(fáng)的(de)實地情況而定。初步拟定通(tōng)過三台高(gāo)性能的(de)研華戶外工業無線Mesh AP EKI-6340-3産品組成主幹Mesh網絡(建議(yì)組Mesh網絡頻(pín)率使用(yòng)5.8GHZ),再通(tōng)過分(fēn)布在各廠房(fáng)的(de)接入點的(de)EKI-6331AN進行同主幹EKI-6340-3網絡進行互聯。(Mesh網絡的(de)特點在無線網絡有故障點出現時(shí),無線AP會自動選擇另一條途徑通(tōng)訊,保證數據傳輸)。

由于EKI-6340系列AP支持三個(gè)射頻(pín),實現在兩個(gè)射頻(pín)頻(pín)組建冗餘主幹Mesh網絡的(de)同時(shí),第一個(gè)射頻(pín)進行無線覆蓋。同時(shí),在實施時(shí)采用(yòng)高(gāo)增益的(de)扇形天線提高(gāo)傳輸距離并保證帶寬。每個(gè)現場(chǎng)點通(tōng)過EKI-6331AN同骨幹Mesh網絡的(de)EKI-6340-3進行通(tōng)訊。 

(四)方案亮點


Mesh網絡:通(tōng)過主幹組成的(de)Mesh網絡,進行主幹信息的(de)通(tōng)訊。研華率先在工業無線網絡中使用(yòng)先進的(de)工業Mesh技術。在網絡中出現故障點時(shí),網絡可(kě)以通(tōng)過Mesh網絡進行自恢複,研華的(de)工業Mesh網絡自恢複時(shí)間爲20ms。保證數據通(tōng)訊的(de)正常穩定。    

使用(yòng)Mesh網絡的(de)特點爲方便安裝配置,通(tōng)過Mesh網絡可(kě)以進行跳接傳輸(非視距傳輸),大(dà)大(dà)提高(gāo)網絡的(de)穩定性(網絡可(kě)以自愈合),網絡架構簡單靈活,帶寬高(gāo)。

MIMO技術:即多(duō)路輸入多(duō)路輸出(MIMO)技術,是指在發射端和(hé)接收端分(fēn)别使用(yòng)兩個(gè)或多(duō)個(gè)發射天線和(hé)接收天線,信号通(tōng)過發射端和(hé)接收端的(de)多(duō)個(gè)天線傳送和(hé)接收,從而改善每個(gè)用(yòng)戶的(de)通(tōng)訊品質,提高(gāo)抗幹擾能力。

三、方案實施說明(míng)

如上圖所示,根據廠區(qū)的(de)位置,将無線通(tōng)訊部分(fēn)分(fēn)成“骨幹Mesh網絡”及“AP覆蓋節點”兩大(dà)部分(fēn)。骨幹基站按4台預估,但爲了(le)盡可(kě)能的(de)節約成本,實施時(shí)可(kě)先按3個(gè)骨幹基站安裝并實測,如果實測效果不理(lǐ)想時(shí),再增加第4台骨幹基站的(de)架設即可(kě)。

實施規劃

1、骨幹基站的(de)架設與實施

如上圖所示的(de)6号、14号及17号廠房(fáng)均采用(yòng)骨幹基站,骨幹基站爲研華IP67高(gāo)防護等級寬溫型三射頻(pín)Mesh AP,型号爲EKI-6340-3。

骨幹基站及天線安裝示意圖:

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骨幹基站、天線及配件見下(xià)表

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2、監控節點基站的(de)架設與實施

如上圖所示的(de)1~5,7~13,15~16及18号廠房(fáng)均采用(yòng)節點基站,節點基站爲研華IP55防護等級的(de)高(gāo)性價比無線AP産品,型号爲EKI-6331AN。

EKI-6331AN通(tōng)過防水(shuǐ)膠泥及防水(shuǐ)膠帶保護後可(kě)以直接裸露在戶外使用(yòng),并且其内部内置了(le)16dBi 5.8GHz雙極化(huà)(MIMO)天線,可(kě)以直接與骨幹基站連接,節省了(le)天線及饋線等成本。

節點基站及天線安裝示意圖:

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節點基站、天線及配件見下(xià)表:

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基站支架安裝:

 由于廠房(fáng)房(fáng)頂不便安裝,因此建議(yì)采用(yòng)以下(xià)結構的(de)支架對(duì)基站進行安裝。

安裝方案(1)

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安裝方案(2)

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設備及配件彙總表