一、電力行業(yè)的現(xiàn)狀及需求分析
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)于能源的需求也是日益增大，而對(duì)事個(gè)社會(huì)提供主要能源的電力行業(yè)來(lái)說(shuō)，其擔(dān)負(fù)的社會(huì)責(zé)任也是越來(lái)越重大。電力行業(yè)對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供源源不斷的電力能源，其遍布全國(guó)各地的輸電線路、高壓電塔、變電站等設(shè)施在日常的運(yùn)行中，需要投入大量的人力物力來(lái)保障這些基礎(chǔ)設(shè)備的可靠運(yùn)行。由于這些設(shè)施大多是在一些人員不便到達(dá)的地方，所以電力維護(hù)人員在日常維護(hù)中存在很大的不便，一旦出現(xiàn)了問(wèn)題不能在最短的時(shí)間內(nèi)查明情況，因此急需一種行之有效的系統(tǒng)進(jìn)行在線監(jiān)控和管理。
為了更好保證輸送電線路的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，電力公司提出在輸電塔上安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以便迅速發(fā)現(xiàn)隱患、問(wèn)題并加以解決。隨著電力網(wǎng)絡(luò)的全面改造，大量的輸電高壓鐵塔、各變電站、變電所均要求實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，提高生產(chǎn)效益。目前，電力局設(shè)立了運(yùn)行管理值班室及調(diào)度部門，建立一套技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)大的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)提到了電力部門的發(fā)展議事日程。電力監(jiān)控系統(tǒng)在電力調(diào)度通信中心建立監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)各變電站、變電所的有關(guān)數(shù)據(jù)、環(huán)境參量、圖像進(jìn)行監(jiān)控和監(jiān)視，以便能夠?qū)崟r(shí)、直接地了解和掌握各個(gè)變電站、變電所的情況，及時(shí)對(duì)發(fā)生的情況做出反應(yīng)，適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需要。
二、方案思考與設(shè)計(jì)
針對(duì)電力行業(yè)的特殊需要，我公司提出了一套完整的無(wú)線傳輸方案。在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的過(guò)程中，充分考慮了以下幾點(diǎn)：
1、無(wú)線傳輸方案的可實(shí)施與穩(wěn)定性。在整合方案的設(shè)計(jì)中，其中的根本性前提就是這個(gè)方案的可實(shí)施性與穩(wěn)定性，如果沒(méi)有這個(gè)做為基礎(chǔ)，其它都是無(wú)用的，針對(duì)電力行業(yè)在野外不方便架設(shè)有線的特殊環(huán)境，我公司推出數(shù)字無(wú)線網(wǎng)橋做為傳輸介質(zhì)，根據(jù)每個(gè)點(diǎn)位的不同應(yīng)用與要求，選用不同型號(hào)的設(shè)備，搭配不同的天線，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)通訊鏈路的通訊可實(shí)施性。而對(duì)于架構(gòu)的穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)，可實(shí)施性是基礎(chǔ)，而穩(wěn)定就是整個(gè)傳輸過(guò)程的關(guān)鍵。我公司生產(chǎn)的無(wú)線網(wǎng)橋，從生產(chǎn)工藝到傳輸性能，在以往的工程項(xiàng)目中都得到了很好的驗(yàn)證。
2、整體無(wú)線方案設(shè)計(jì)的可拓展性。一個(gè)項(xiàng)目實(shí)施方案的成功不僅在于當(dāng)時(shí)設(shè)備搭建起來(lái)以后是否可以正常運(yùn)行，還在于以后客戶增加了其它的需要以后，有沒(méi)有考慮到用戶的后續(xù)需求而增加的可拓展性。這一點(diǎn)就要求在初次方案設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮到用戶的項(xiàng)目在實(shí)施的過(guò)程中或都是實(shí)施以后所出現(xiàn)的特殊情況，如果給用戶在原有的方案中增加設(shè)備，而不必要增加太大的成本。因此，在此方案的設(shè)計(jì)中我們給用戶考慮了很大的冗余。以便于用戶以后增加其它監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。
3、設(shè)備后期維護(hù)的易用性。在整個(gè)方案架設(shè)起來(lái)以后，在用戶的使用過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，考慮到用戶的使用現(xiàn)場(chǎng)人員并不具備較高的專業(yè)技術(shù)操作能力，所以在進(jìn)行前期方案設(shè)計(jì)時(shí)，把每個(gè)部分盡量設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單、易用、穩(wěn)定，每個(gè)部件盡量做到模塊化，從而減少操作人員的施工和維護(hù)難度。
基于以上幾點(diǎn)考慮，方案的具體設(shè)計(jì)如下，主要分為三個(gè)部分：
前端視頻、數(shù)據(jù)采集、語(yǔ)音輸出及無(wú)線發(fā)射部分；
中間熱點(diǎn)無(wú)線覆蓋及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線傳輸部分；
后端監(jiān)控中心的顯示、控制及數(shù)據(jù)庫(kù)接入部分。
如下圖所示：
其中熱點(diǎn)到中繼的距離大概在10公里范圍內(nèi)，中繼與中繼以及到后端監(jiān)控中心的距離大概在30公里以內(nèi)。下面將這個(gè)三個(gè)部分具體說(shuō)明是如何實(shí)施的。
2.1、前端視頻、數(shù)據(jù)采集、語(yǔ)音輸出及無(wú)線發(fā)射部分
在電力傳輸現(xiàn)場(chǎng)，用戶的前端一般情況下包括視頻采集，數(shù)據(jù)控制，語(yǔ)音輸出及無(wú)線發(fā)射等常用功能。用戶的視頻采集部分使用高清數(shù)字網(wǎng)絡(luò)球機(jī)（型號(hào)待定，要求可接入數(shù)據(jù)平臺(tái)），可以全方位的監(jiān)測(cè)到前端的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，后端監(jiān)控室人員還可以使用鍵盤、鼠標(biāo)等來(lái)操作控制前端圖像的轉(zhuǎn)動(dòng)和變倍調(diào)焦。
語(yǔ)音輸出部分的解決方案如下：使用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)球機(jī)的語(yǔ)音輸出接口連接到功放的輸入接口，功放再連接大功率喇叭，由于前端的監(jiān)測(cè)點(diǎn)和后端監(jiān)控中心是同一個(gè)局域網(wǎng)，就可以實(shí)現(xiàn)后端監(jiān)控中心到前端的無(wú)線喊話功能。
無(wú)線發(fā)射部分采用我公司的SF-5040G數(shù)字無(wú)線網(wǎng)橋，該設(shè)備內(nèi)置18dbi的平板天線，傳輸距離可達(dá)10公里，完全滿足從前端到熱點(diǎn)基站的無(wú)線信號(hào)連接。傳輸性能穩(wěn)定可靠。（設(shè)備具體參數(shù)可見(jiàn)附件）交換機(jī)把前端的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和其它數(shù)字設(shè)備進(jìn)行匯總以后接入到SF-5040G的POE供電盒的數(shù)據(jù)接口中，把這些信號(hào)通過(guò)無(wú)線的方式傳輸?shù)綗狳c(diǎn)覆蓋的基站。
此部分的設(shè)備連接拓?fù)鋱D如下：
前端部分的供電使用太陽(yáng)能供電的方案。
要使用一個(gè)配電箱，配電箱里面放置無(wú)線設(shè)備的POE供電盒，RTU無(wú)線通訊模塊，太陽(yáng)能控制器及蓄電池等，在配電箱里面放置100AH蓄電池，同時(shí)把太陽(yáng)能控制器和逆變器也放置在配電箱里，另外的一個(gè)接口連接一塊功率為150W的太陽(yáng)能電池板。
如下圖所示：
熱點(diǎn)設(shè)備的整體連接圖如下所示：
2.2、中繼點(diǎn)無(wú)線覆蓋及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線傳輸部分
針對(duì)基站中繼點(diǎn)部分我們采用我公司的高帶寬多模塊無(wú)線傳輸產(chǎn)品，型號(hào)為SF-5000MS系列。其中基站進(jìn)行無(wú)線覆蓋的產(chǎn)品具體型號(hào)為SF-5000MS-02H，只所以使用這款設(shè)備做為無(wú)線覆蓋產(chǎn)品，是因?yàn)榇丝町a(chǎn)品本身為千兆網(wǎng)口設(shè)計(jì)，具有較高的數(shù)據(jù)處理能力，設(shè)備本身支持多模塊設(shè)計(jì)，可以安裝兩個(gè)模塊，因?yàn)樵趯?shí)際熱點(diǎn)覆蓋的過(guò)程中，如果僅僅使用一條全向天線，增益太小，無(wú)法達(dá)到比較遠(yuǎn)的傳輸距離，所以在方案設(shè)計(jì)及產(chǎn)品選型中，使用此款設(shè)備，在一臺(tái)設(shè)備中可以安裝兩條60度天線，在此基站安裝兩臺(tái)設(shè)備就可以安裝4條60度天線，加在一起的覆蓋角度可達(dá)240度以上，基本可以滿足周邊前端無(wú)線設(shè)備連接的需求。如下圖所示：
在鐵塔上安裝兩臺(tái)此型號(hào)無(wú)線設(shè)備，每臺(tái)設(shè)備可安裝兩條天線，兩臺(tái)設(shè)備共可裝4條天線，以達(dá)到向周邊進(jìn)行無(wú)線覆蓋的目的。
點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊的無(wú)線設(shè)備選用我公司的SF-5000MS25，此款設(shè)備內(nèi)置25dib定向增益天線，由于設(shè)備本身發(fā)射功率較大，傳輸距離可達(dá)30公里，此款設(shè)備做為基站到基站的無(wú)線傳輸設(shè)備，本身具有很大的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)備內(nèi)置千兆網(wǎng)絡(luò)接口，工作性能穩(wěn)定，理該傳輸帶寬可達(dá)480Mbps，實(shí)測(cè)傳輸帶寬可達(dá)160Mbps，該設(shè)備具備多級(jí)跳臺(tái)無(wú)損耗的特性，可保證在經(jīng)過(guò)多次中繼后仍具備較高的帶寬數(shù)據(jù)，在傳輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)損耗非常小（以上兩款設(shè)備的詳細(xì)參數(shù)可參看附件里的產(chǎn)品說(shuō)明）。在基站設(shè)備安裝的地方，供電方式和前端供電方式相同，在正常情況下使用交流220V供電，如果在一些比較特殊情況下，沒(méi)有市電，同樣也可采用上述的太陽(yáng)能供電方案系統(tǒng)。
點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)距離傳輸如下圖所示：
熱點(diǎn)與熱點(diǎn)之前的距離由于比較遠(yuǎn)，所以使用SF-5000MS25進(jìn)行定向傳輸。以保證前端的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及圖像能夠穩(wěn)定的傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
2.3、后端監(jiān)控中心的顯示、控制及數(shù)據(jù)庫(kù)接入部分
后端監(jiān)控中心使用無(wú)線設(shè)備接收到前端的監(jiān)控圖像后，由于監(jiān)控中心一般情況下都位于市區(qū)，位置相對(duì)來(lái)說(shuō)都比較低，所以需要在監(jiān)控中心附近找到高層建筑，在建筑頂樓安裝無(wú)線接收設(shè)備，接收從中繼點(diǎn)傳回的無(wú)線信號(hào)，在樓頂也需要配置一個(gè)配電箱，如下圖所示：
無(wú)線網(wǎng)橋接收到的信號(hào)從交換機(jī)進(jìn)入光端機(jī)，使用光纖傳輸?shù)綑C(jī)房，接入到監(jiān)控中心的服務(wù)器，服務(wù)器上安裝電力行業(yè)在線監(jiān)控平臺(tái)，能過(guò)數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)，對(duì)前端的圖像進(jìn)行查看的管理，還可以通過(guò)上墻服務(wù)器或矩陣投放到大型顯示屏中。
監(jiān)控中心架設(shè)一臺(tái)服務(wù)器，上面安裝電力系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)，然后通過(guò)無(wú)線接收設(shè)備把前端的監(jiān)控圖像及數(shù)據(jù)接收監(jiān)測(cè)平臺(tái)，通過(guò)話筒對(duì)前端進(jìn)行喊話，同時(shí)還可以通過(guò)控制鍵盤對(duì)前端攝像機(jī)進(jìn)行控制。后臺(tái)服務(wù)器上安裝RTU控制軟件，可以遠(yuǎn)程對(duì)前端設(shè)發(fā)送指令 ，控制前端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程上電、斷電操作。
