保定某廠房光伏項目工業無線通訊方案
研華科技
一、需求分析
現場分析：
項目情況為廠區建筑光伏發電監控項目，通訊部分計劃使用無線的方案。建立無線網絡針對開發區屋頂的覆蓋，目前項目暫分三個區，共18個廠房。總廠區距離以2千米×2千米估算。數據通路目前僅有PLC等少量控制數據傳輸，但此方案中所使用的無線產品均為IEEE802.11n新一代無線通訊標準的產品，可為為日后增加視頻監控提供足夠無線通訊帶寬。
帶寬分析：
研華無線交換機使用IEEE802.11n進行通訊，最大傳輸帶寬為300Mbps，所使用的產品全部支持MIMO技術（MIMO技術特點將兩條無線通路進行捆綁帶寬翻倍），在主干和需要大帶寬的傳輸路徑中可增加帶寬保障數據傳輸的穩定和可靠。
帶寬需要看視頻部分的碼流和視頻監控點位情況而定，以每棟廠房頂一個視頻攝像頭，每個攝像頭1~2Mbps帶寬計算，預計已知區域的視頻帶寬總和為18Mbps~36Mpbs左右。通過研華Mesh AP EKI-6340系列產品構建的實際骨干網絡帶寬可達200Mbps以上，可用于數據傳輸的有效為100Mbps以上，因此即便現場具有視頻監控的傳輸需求，研華工業無線通訊設備仍然可滿足通訊需求。
需要解決的問題：
此方案可以解決以下問題：
1、 現場覆蓋面積廣，需要遠距離傳輸問題
2、 視頻數據傳輸中需要高帶寬的問題
3、 戶外應用，需要安裝方便，并支持寬溫和高防護等級等工業特點。
4、 穩定可靠的無線產品，保障系統的安全
5、 避免傳統AP橋接帶寬損耗過多問題
6、 光纖布線復雜、成本高的問題
二、方案規劃與說明
（一）無線Mesh網絡拓撲圖：
（二）拓撲圖示說明：
1、上圖中6號、14號、17號廠房的“★”代表三射頻工業無線AP EKI-6340-3。（詳細資料見附帶產品資料）
2、其它廠房上的無線接入點均采用性價比較高的EKI-6331AN產品。（詳見產品資料）
（三）方案概述：
此方案要將覆蓋區域分成“主干Mesh網絡”及“AP覆蓋”兩部分。分區原則根據廠區及廠房的實地情況而定。初步擬定通過三臺高性能的研華戶外工業無線Mesh AP EKI-6340-3產品組成主干Mesh網絡（建議組Mesh網絡頻率使用5.8GHZ），再通過分布在各廠房的接入點的EKI-6331AN進行同主干EKI-6340-3網絡進行互聯。（Mesh網絡的特點在無線網絡有故障點出現時，無線AP會自動選擇另一條途徑通訊，保證數據傳輸）。
由于EKI-6340系列AP支持三個射頻，實現在兩個射頻頻組建冗余主干Mesh網絡的同時，第一個射頻進行無線覆蓋。同時，在實施時采用高增益的扇形天線提高傳輸距離并保證帶寬。每個現場點通過EKI-6331AN同骨干Mesh網絡的EKI-6340-3進行通訊。
（四）方案亮點
1、Mesh網絡：通過主干組成的Mesh網絡，進行主干信息的通訊。研華率先在工業無線網絡中使用先進的工業Mesh技術。在網絡中出現故障點時，網絡可以通過Mesh網絡進行自恢復，研華的工業Mesh網絡自恢復時間為20ms。保證數據通訊的正常穩定。
使用Mesh網絡的特點為方便安裝配置，通過Mesh網絡可以進行跳接傳輸（非視距傳輸），大大提高網絡的穩定性（網絡可以自愈合），網絡架構簡單靈活，帶寬高。
2、MIMO技術：即多路輸入多路輸出（MIMO）技術，是指在發射端和接收端分別使用兩個或多個發射天線和接收天線，信號通過發射端和接收端的多個天線傳送和接收，從而改善每個用戶的通訊品質，提高抗干擾能力。
另附Mesh技術白皮書及視頻資料供參考。
三、方案實施說明：
如上圖所示，根據廠區的位置，將無線通訊部分分成“骨干Mesh網絡”及“AP覆蓋節點”兩大部分。骨干基站按4臺預估，但為了盡可能的節約成本，實施時可先按3個骨干基站安裝并實測，如果實測效果不理想時，再增加第4臺骨干基站的架設即可。
實施規劃：
1、骨干基站的架設與實施
如上圖所示的6號、14號及17號廠房均采用骨干基站，骨干基站為研華IP67高防護等級寬溫型三射頻Mesh AP，型號為EKI-6340-3。
骨干基站及天線安裝示意圖：
骨干基站、天線及配件見下表：
|
設備名稱 |
說明 |
數量 |
|
EKI-6340-3 |
三射頻基站 |
1 |
|
5.8GHz 23dBi骨干定向天線 |
用于骨干基站間通訊 |
2 |
|
5.8GHz 14dBi扇形天線 |
用于所有廠房間無線節點的覆蓋通訊 |
2 |
|
“1分2”功分器 |
將覆蓋所用的1個射頻接兩組天線，增大覆蓋角度 |
2 |
|
用于基站與天線連接 |
8 |
|
|
饋線防雷模塊 |
用于饋線的避雷 |
6 |
|
網線防雷模塊 |
用于網線的避雷 |
1 |
2、監控節點基站的架設與實施
如上圖所示的1~5，7~13，15~16及18號廠房均采用節點基站，節點基站為研華IP55防護等級的高性價比無線AP產品，型號為EKI-6331AN。
EKI-6331AN通過防水膠泥及防水膠帶保護后可以直接裸露在戶外使用，并且其內部內置了16dBi 5.8GHz雙極化（MIMO）天線，可以直接與骨干基站連接，節省了天線及饋線等成本。
節點基站及天線安裝示意圖：
節點基站、天線及配件見下表：
|
設備名稱 |
說明 |
數量 |
|
EKI-6331AN |
節點基站 |
1 |
|
5.8GHz 16 dBi定向天線 |
已內含（在機殼內） |
0 |
|
網線防雷模塊 |
用于網線的避雷 |
1 |
基站支架安裝
基站支架示意：
由于廠房房頂不便安裝，因此建議采用以下結構的支架對基站進行安裝。
安裝方案（1）
安裝方案（2）
設備及配件匯總表
|
設備名稱 |
說明 |
數量 |
|
EKI-6340-3 |
三射頻基站 |
4 |
|
EKI-6331AN |
節點節點 |
14 |
|
5.8GHz 23dBi骨干定向天線 |
用于骨干基站間通訊 |
8 |
|
5.8GHz 14dBi扇形天線 |
用于所有廠房間無線節點的覆蓋通訊 |
8 |
|
“1分2”功分器 |
將覆蓋所用的1個射頻接兩組天線，增大覆蓋角度 |
8 |
|
2米饋線 |
用于基站與天線連接 |
32 |
|
饋線防雷模塊 |
用于饋線的避雷 |
24 |
|
網線防雷模塊 |
用于網線的避雷 |
18 |
|
基站桿子 |
骨干基站桿子4個，節點基站14個 |
18 |
|
避雷針 |
骨干基站桿子4個，節點基站14個 |
18 |
|
防水膠泥膠帶 |
3M 無線高頻專用 |
18 |
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