风电场风机环境无线远程监控方案深圳市创想网络系统有限公司2020-07-1一、需求分析随着我国风电行业的大力发展，风电场的数量日益增加。

由于风电场风机大多设计在荒山、荒地、海滩、沙漠等条件恶劣、人烟稀少的地方，往往导致运维人员不便出入，在外暂留时间短的情况，常常导致设备的安全隐患不能及时发现；有时会造成设备损毁、系统瘫痪的严重的后果。

对于风机分布区域广、数量多、室外条件复杂，环境恶劣等特点，其设备的安全保障和运行维护，使用光纤网络经常断线，维护难，维护周期长，等存在着诸多问题。

如何实现风机的安全、高效运行，并且最大范围内降低风电场运行维护成本是风电运营商急需解决的问题。

为此提出了风电场风机远程环境监控的需求。

深圳市创想网络系统有限公司针对风电行业自身特点和需求，采用全无线组网方式推出了更适合风电行业实际运营状况的风电场”风机环境无线远程监控系统“。

风电无线远程环境监控系统应用远程无线网络通讯技术、视频编码技术、红外成像技术、嵌入式网络采集及控制技术，实现风机运行环境、安防、消防等现场信息的统一监控采集，提高了设备及系统维护的及时性和准确性，确保被监控对象的运行正常，达到风电企业提高效率、减员增效的目的。

风电场风机无线远程环境监控系统主要包括三部分内容：●风电智能集控管理系统（监控中心）；●通信网络，包括风机内各设备的连接通讯，以及风电场与监控中心的干线通信；●风电场数据前端，包括风机的视频、运行环境及安防等数据信息。

风机无线远程环境监控系统将前端风机数据通过无线网络集中到控制中心，可极其方便地为风电场的设备管理和环境监控提供一体化的解决方案，系统实现7×24小时的统一监控与管理，极大地减轻了风电场维护人员工作负担，同时又大大提高了整个系统运行的可靠性、稳定性和兼容性、可扩性，实现了风电场的科学管理。

二、建设目标风机无线远程环境监控系统的总体目标是通过对风电场各风电机组的统一监控和管理，实现控制中心可以查看各风电机组环境状况、设备安全状况、安全防范状态、设备运行状态、视频图像等，并进行数据的存储、分析处理。

通过无线远程环境监控系统的建设，要能实现以下目标：➢建立一套完整的无线远程环境监控系统，实现对风电机组运行状况的7×24小时全面集中监控和科学管理；➢通过无线远程环境监控系统的建设，保障风电场设备的安全稳定运行；实现风电场动力和环境的集中维护管理，提高风电场的维护效率；➢为系统中风电场设备的运行提供高度稳定可靠的监控信息资源；➢节省风电场运行管理费用，帮助用户达到短期投资长期受益的目的；➢为用户的信息化、网络化系统提供一个稳定、安全的风电场环境保障，确保提高管理工作效率并为用户提供安全舒适的工作环境；➢系统可适应发展需要，做到具有可扩展性及灵活可变，适应使用环境的变化和工作性质的多样化。

三、系统整体规划设计3.1 设计依据系统设计依据客户需求中的风电场建设设计的相关图纸，参照风电场建设技术标准、规范，并借鉴其它风电场建设项目丰富的施工经验，满足风电场无线远程环境监控系统业主需求。

工程建设满足国家现行电子信息系统设计规范。

工程设计、施工、验收时需满足下列标准及规范（包括并不限于以下标准及规范，如各标准及规范对相同内容有不同规定时，遵循更严格的标准。

如有更新版本，按照新版本执行）。

⏹《电子信息系统机房设计规范》(GB 50174-2008)⏹《风电场安全规范》⏹《风电场施工验收规范》⏹《安全防范工程程序与要求》（GA/T 75-94）⏹《电子信息系统机房施工及验收规范》(GB 50462-2008)⏹《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16--2008）⏹《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB 50169-2006）⏹《工业企业通信接地设计规范》（GBJ 79-85）⏹《产品制造商的产品手册、设计规范、施工安装指南》3.2 设计原则风机无线远程环境监控系统严格按照风电场建设有关技术防范的规定建设实施，采用高标准的监控系统设计原则，达到“国内领先、国际先进”的总体建设目标。

本设计方案自始至终体现了以下的设计思路：（1）技术先进性：采用先进的技术、方法、设备，使系统既成熟可靠又能反映当今应用水平，并具发展潜力。

（2）系统可靠性：系统的硬件和软件均采用技术成熟的产品，各模块间互相独立，互不干扰，在设备更换时不影响整个系统的正常工作，保障系统全天候正常运行；系统的局部故障不影响整个监控系统的正常工作。

（3）系统的电磁兼容性：现场采集器硬件设备具有良好的电磁兼容性，监控设备本身不产生影响被监控设备正常工作的电磁干扰，并具有较强的抗电磁干扰的能力。

（4）系统开放性：整个系统应具有开放性，符合相应的国际标准和协议。

提供开放的网络接口和数据接口，使不同的产品能够协同运行，方便数据交换、信息共享。

（5）系统可扩展性：系统的建设采用模块化结构，具有灵活的多级组网功能，模块化结构有利于扩容与扩展，扩展成本低廉。

（6）系统易维护性：软件系统中文化，操作简单方便，日常维护时间少，所有的监控内容均在一个软件平台中察看，具有统一的监控界面，并能在监控中心实现所有风机的远程集中管理、维护及升级。

（7）系统安全性：系统硬件设备应具有良好的防护性能，不会对人员的身体造成伤害。

系统硬件可以同时提供交、直流电供电接口，应能在安装现场给出的基础电源条件下不间断地工作。

系统具有高度的安全性和保密性，通过设置分级保护、控制数据存取的权限，防止对系统的非法侵入。

（8）系统节能性：充分考虑整个设计环节的节能标准，在达到使用要求的基础上，尽可能地节约能源和资源。

（9）系统经济性：系统配置满足性能价格比在各种同类系统和条件下达到最优，并充分考虑系统的运行成本，并使之达到最小化。

四、系统方案设计1、安装在风力发电机座上的高清网络摄像机和数据采集设备将图像编码及采集数据编码成IP数据后，通过LP5800-23I无线远端站传输到汇聚点的LP5800NT-WBS无线基站，然后由无线高带宽汇聚微波，将监控数据传到风电厂的四角的数据汇聚中心，再以光纤或无线方式接入控制中心。

通过控制中心的硬盘录像机及数据采集服务器进行数据存储及调用，实现远程查看风机现场实时图像及获取风机数据等功能。

单个风机与汇聚基站的连接示意图如下：网线温湿度传感门锁水浸传感交换机数传与控制设备DTCU2、对于风电场4公里范围内的2000台风机监测，2000台风机分布在长宽4KM的区域内，组成40*50的阵列，由于数据量很大，我们把风机田分为四个区域（A、B、C、D），每个区域分布500个风机。

每个区域形成约25*20的风机阵列。

我们使用无线基站LP5800NT-WBS把每区域的单列的无线汇聚到区域的外侧（无风机的一侧），每个风机上安装无线远端站。

把数据发射到位于外侧的无线基站，各区域的基站汇聚本列的数据后，每个无线基站再安装一台无线远端站，通过另外一套高带宽的无线基站汇聚到端点。

B区基站部署D区基站部署ABCD每个区域的500个风机的监控及生产数据，通过无线远端站传到外侧的汇聚基站，再通过外侧基站安装的中继无线远端站，传输到对角的汇聚中心。

在整个风机厂的四角分别建设四个分监控中心，用于监控数据和生产数据及风电发电机动力环境监测的服务器。

4KM范围内无线链接拓扑使用光纤或者使用高带宽的无线微波，将四个节点的数据最后汇总到总的生产控制中心，即可完成整个风电厂的，视频监控，生产数据，环境监测的各种数据的传输，解决了光纤易断，维护难度大，费用高的问题。

整体无线网络拓扑本方案的特点：⏹使用无线网络做数据传输，不收地形和空间的限制，组网简单，工期小，工程量小，成本低，不会因为施工造成地质隐患。

⏹使用无线网络故障容易排查，不受天气和地形影响网络数据恢复，⏹使用单列同向的无线设备部署方式，向外发射信号，大大减少了无线终端与无线终端之间的干扰，同时使用定向天线，可以最大限度控制整行的无线终端直接的无线干扰，大大提高了无线频谱的利用率，是巨大数据的无线终端在小范围内同时传输高数据量的带宽，而且不相互影响。

视频监控数据传输1.HD 高清图像质量高清摄像机提供高清编码功能，每部高清摄像机可输出HD1080p 高清画质的图像。

2.远程监控功能监控总中心能够使用监控软件在电视墙上随时调看监控区内任意监控点的实时解码图像，并可在客户端上点播保存在每台网络存储设备上的录像文件，用于例行巡检和事后追溯。

当监控区内有事件发生后，领导可控制监控点云台转动和镜头变焦来调整监控范围并调取相应的录像文件，对相关事故情况进行分析做出决策，及时通知各管理部门采取相应措施，从而显著减少由于处理不及时造成的损失。

3.网络传输功能高清摄像机自带编码网传功能，基于TCP/IP 标准协议栈实现网络通信，授权用户可以通过网络访问监控系统图像，控制前端高清摄像机。

4.图像显示功能网络上传输的高清视频信号，通过解码设备，按一定的分割和轮循规则显示在电视墙上，也能显示在客户端上。

5.资料存储与共享系统具备高清视频流的存储功能，授权网络用户可以从点播服务器远程调看、下载视频资料。

提供转码工具，转换为标准MP4格式。

视频流由流媒体转发给客户端、解码器、存储设备，实现高清摄像机仅需输出1路码流便可供实时预览和存储使用。

6.管理服务功能通过管理服务器，统一管理存储设备的音视频资料的访问，提供统一访问管理，通过统一设备配置管理。

具有整个系统最高权限。

7.远程询问指挥功能实现总控中心对分控中心工作人员的信息指导，结合现场图像进行声音指导，实现声音的网络传输和控制。

8.系统日志功能系统自动记录系统的操作日志和运行日志。

无线网络视频监控特点：监控目标覆盖范围更广、提高监控效能在高清监控技术构架下，单台高清摄像机能够相当于几台普通摄像机的监控覆盖面，且图像分辨率更高、信息量更丰富，因此采用高清监控可以非常有效的缩减系统规模，节省传输链路和设备，从而减少总体建设成本，高清监控技术将推动视频监控系统建设应用向着集约化、效能化转变。

一台高清摄像机即可实现原先需要多个摄像机才能达到的功能。

网络布点、接入灵活相对于模拟摄像机加视频服务器，只要有网络接入的位置都能安装网络摄像机，部署更便捷。

无需考虑视频编码器的存放位置、工作环境等因素，应用更灵活。

五、风机无线远程环境监控系统功能风电场风机无线远程环境监控系统可实现风电场远程集中监控管理，工作人员在控制中心即可统一对风电场中风机的运行状况进行查看及远程维护。

风机无线远程环境监控系统实现的主要功能有：1、运行环境监测风机内安装创想数传与控制设备DTCU，并在DTCU后端接入温湿度传感器、水浸传感器等实时监测风电机组的运行环境。

数据径交换机接入LP5800-23I，再经无线回传至控制中心，配合创想物联集中管理平台，可在控制中心实时查看前端风电机组的运行环境。