海上風力發(fā)電場通常遠離陸地，這給網(wǎng)絡覆蓋和數(shù)據(jù)回傳帶來了諸多難題。風電場可能位于距離海岸線幾十甚至上百公里的海域，鋪設海底電纜不僅成本高昂，而且施工難度極大；海上風電場面臨狂風、暴雨、沙塵等惡劣天氣，這些天氣條件可能會影響無線信號的穩(wěn)定性；海上的電磁干擾也較為嚴重，風力發(fā)電機組運行時產(chǎn)生的強大電磁干擾會對無線信號造成干擾；海上風電場的基礎設施配備為零，網(wǎng)絡覆蓋成為技術難點。由于遠離陸地，公網(wǎng)信號無法覆蓋到風電場，這使得風電場內(nèi)部的視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集等工作難以進行。

（圖片來源于網(wǎng)絡）

  海上風力發(fā)電場對高效無線傳輸有著迫切的需求。一方面，風電場需要實時監(jiān)控風機的運行狀態(tài)，以便及時發(fā)現(xiàn)故障并進行維修。視頻監(jiān)控可以提供直觀的圖像信息，幫助運維人員了解風機的運行情況；另一方面，風電場需要將采集到的數(shù)據(jù)及時回傳到陸地控制中心，以便進行數(shù)據(jù)分析和決策。這些數(shù)據(jù)包括風機的運行參數(shù)、氣象數(shù)據(jù)等，對于提高風電場的運行效率和安全性至關重要。

  可行的無線傳輸技術與方案

  （一）Mesh 無線自組網(wǎng)技術

     Mesh 無線自組網(wǎng)技術在海上風力發(fā)電場中發(fā)揮著重要作用，能夠有效突破風電場網(wǎng)絡覆蓋的困境。在風電場中，風機排布規(guī)則均勻，利用這一優(yōu)勢，在適當數(shù)量的風機上安裝自組網(wǎng)基站，通過自組網(wǎng)絡對整個海上風電場進行無線覆蓋。各風電場利用升壓站布置自組網(wǎng)基站，接入外網(wǎng)，同時部署獨立的網(wǎng)絡交換機，實現(xiàn)自組網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)接入公網(wǎng)。

  這種技術具有多方面的特點優(yōu)勢。首先，網(wǎng)絡支持點對多點、點對點、MESH 自組網(wǎng)，可廣泛應用于各種固定點和移動點的無線監(jiān)控視頻傳輸。在 Mesh 網(wǎng)絡中，所有節(jié)點互相連接，每個節(jié)點擁有多條連接通道，形成一個整體的網(wǎng)絡鏈路，抗毀性強。其次，自組網(wǎng)設備支持 802.11a/b/g/n 協(xié)議標準，傳輸頻段為 2.4GHz，業(yè)務所需的現(xiàn)場設備可通過無線直接接入通信網(wǎng)絡，方便快捷。此外，工作人員可以通過手持終端或者筆記本電腦直連接機艙 WiFi 信號進行數(shù)據(jù)通信或檢查網(wǎng)絡鏈路，在運維船及巡檢道路上，也可以通過手持中繼設備進行WiFi 連接，整體實現(xiàn)風場大部分區(qū)域的無線信號全覆蓋。

  （二）無線微波傳輸通訊

  無線微波傳輸在海上風力發(fā)電場中有著廣泛的應用。其傳輸特點主要包括以空氣為媒介進行通信傳輸，解決了有線方式施工搭建周期長的問題。對于大型風力發(fā)電場，多個海洋平臺間的通信可做到隨裝隨用，靈活布設。

  在設備優(yōu)勢方面，動中通海上無線通信無線微波視頻傳輸設備速率帶寬常規(guī)可達 300Mbps，往上可高達 1400Mbps，可根據(jù)不同項目要求靈活配置。相比衛(wèi)星通信的帶寬限制，具有極大的優(yōu)勢。此外，設備小型化、輕量化、高集成度，安裝維護簡單，只需要一根網(wǎng)線進機柜即可。

  其適用場景非常廣泛，特別適用于海上施工平臺、各類工程施工船只、漁業(yè)船監(jiān)控上網(wǎng)、海上島嶼無線監(jiān)控視頻傳輸?shù)葓鼍啊Ｔ诤Ｉ巷L力發(fā)電監(jiān)控場景中，遼闊空曠的海洋環(huán)境為無線微波通信提供了優(yōu)良的傳輸條件。

  （三）動中通自動跟蹤船載監(jiān)控傳輸

  動中通技術在海上通信中起著至關重要的作用。它具有自動跟蹤功能，采用 5HzGPS 高速實時自動姿態(tài)計算方法，根據(jù)預設目的地經(jīng)緯度定位數(shù)據(jù)和相對高度數(shù)據(jù)，實現(xiàn) 360 度水平連續(xù)自動旋轉(zhuǎn)和俯仰姿態(tài)調(diào)整。無論船體在不定姿態(tài)的移動運動中，動中通無線微波自動跟蹤系統(tǒng)都可隨時對準基接收端通信傳輸。

  在傳輸方面，動中通通過集成高增益定向天線，搭載高速微波通訊系統(tǒng)，實現(xiàn)高速、高鏈路帶寬通訊，具有更遠的通訊距離和更好的通訊傳輸效果。相比傳統(tǒng)全向天線模式，具有高的天線增益。

  在成本優(yōu)勢方面，動中通自動跟蹤無線微波通信傳輸設備屬于一次性投資使用的特性，通信傳輸過程中不會產(chǎn)生任何的通信流量等費用。在工程成本控制投入上有著極大的優(yōu)勢。

  海上風力發(fā)電站監(jiān)控方案

  在海上風力發(fā)電站中，運維船舶與岸上監(jiān)控中心的無線傳輸系統(tǒng)搭建至關重要。每艘運維船上搭設 1 臺大功率微波無線傳輸設備做數(shù)據(jù)發(fā)射。在視野相對開闊的風機上（或基座）搭設 2 臺大功率傳輸設備，其中一臺配置 1 組全向天線，用來接收運輸船上數(shù)據(jù)，覆蓋區(qū)域 5 - 10KM 左右，可根據(jù)現(xiàn)場風機位置情況增減覆蓋設備數(shù)量。另一臺配置高增益定向天線用于主干線回傳至岸上監(jiān)控中心。岸上監(jiān)控中心制高點搭設一臺大功率傳輸設備，同樣配置高增益定向天線，用于主干線數(shù)據(jù)接收。

  通過這樣一套獨立的系統(tǒng)，實現(xiàn)了運維船舶上的視頻監(jiān)控信號以及風電站主機測量數(shù)據(jù)實時回傳到指揮中心。在運維船舶從碼頭出發(fā)前往海上風電站途中，船舶上的監(jiān)控信號以及人員身上的數(shù)據(jù)信息也能實時回傳到指揮中心，確保了作業(yè)人員的人身安全和風電設備的狀態(tài)實時監(jiān)測。同時，每個區(qū)域分別建立這樣的系統(tǒng)，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠。

  海上風力發(fā)電視頻無線傳輸技術在整個海上風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)中具有至關重要的地位。它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對風電場的實時監(jiān)控，確保風機的安全穩(wěn)定運行，還能及時將大量的數(shù)據(jù)回傳到陸地控制中心，為風電場的高效管理和決策提供有力支持。