面向电力行业无线视频监控的技术方案

　　随着电力行业的快速发展，电力产业的信息化建设变得越来越重要；尤其是在雪灾等恶劣天气、地震等灾情下，及时了解电力设备工作情况，保障电力设施安全、稳定可靠的工作，已经成为电力行业紧迫的需求。

　　Strix Systems公司功能强大的自主配置、自动调节和自我愈合修复的无线Mesh(网状网格)网络系统，为互联和终端接入提供无线链路，在大范围内无线覆盖企业生产设施和场所，因而很适合电力行业跨越一定范围区域条件下的无线组网。

　　Strix Mesh无线网状网解决方案，可以满足用户高速无线化数据采集、无线化语音通信和视频监控等多种应用和需求，包括下列内容:

　　●无线视频监控。

　　●电力线沿线远程监控-在电力线沿线设置无线Mesh基站和视频监控摄像头，通过Strix高性能多跳Mesh网络，将沿线的视频监控图像实时地回传到调度中心，电力企业的工作人员可以便捷地对必要区域、实时地监控系统作业和查看系统参数，尤其适用于一些关键线路或者无人值守区域，可以确保安全生产，杜绝事故隐患，提高生产效率。

　　●电力设施设备和财产监控--通过采用无线方式对电力设置或者电厂等关键区域进行布控，摆脱光纤的传输限制；一方面减少了有线电缆的部署成本和企业内施工对生产的影响和不可行性；另一方面也可以便捷调整对现有电力设施和场所的无线覆盖，例如增减及变更监控点，随时满足安全生产和保障需求。

　　●无线语音通信--Strix Mesh网络有能力对电力线沿线的变电站等站点以及电力企业大面积区域进行无缝信号覆盖，通过Wi-Fi语音通信系统，为电力企业提供企业内部的免费通话平台，大幅节省企业通信费用，并提高工作效率。企业工作人员在无线覆盖区域内，可以享受免费的移动语音通信，使用Wi-Fi 手机与总控室沟通汇报现场状况；同时也可以降低与外部通信成本。

　　●无线数据采集--Strix Mesh网络所提供的数据服务，使供电/发电系统观测站等值班作业信息化、无纸化，并且在总控室可以看到每个电力设备系统的参数监测，如电流、温度、相关越限告警信息，以及非法闯入告警。

　　●企业移动办公--Strix的无线Mesh网具备的大面积广泛覆盖能力，对于电厂和大中型变电站等占地面积大的电力企业，可以将电力企业的办公区和生产区无缝连接在一起。工作人员可以在电力企业内，随时随地接入相关网络进行数据查询、生产调度和通信联络等。

　　●应急通信--在有关移动车辆上安装Strix Mesh节点。车载Mesh节点可与固定Mesh节点相配合，建立无线链路，支持移动视频监控应用。在电力企业室外临时的，或急需无线信号覆盖的区域，可通过车载点覆盖一定的范围并与电力企业无线Mesh网络互联，为该区域在最短时间提供应急通信服务，如数据、语音、视频。

　　Strix Mesh网络提供多业务承载平台，实现移动语音网、视频监控网、数据通讯网和应急通信网的多网合一，能够极大保护用户的投资，避免重复建设。

 　　方案描述

　　(1) 电力线沿线视频监控

　　对电力线沿线的多跳无线视频监控是Strix无线Mesh解决方案的主要特点，可以充分满足恶劣地理条件下的远距离、大规模的无线视频传输，通过5-10跳的无线组网，最终实现多路视频的实时回传，解决了传统光纤方案的实施周期长、成本高等问题，保证了电力系统稳定的工作、安全可靠的保障。

　　Strix Mesh依靠多跳、远距离的高性能无线传输系统，大幅度的减少了光纤网络建设工程，通过2.4GHz/5.8GHz高频微波在电力线沿线架设无线Mesh网络，将变电站、电力设施等处的数据视频监控系统的视频信号，进行实时回传，以满足电力传输系统的远程监控和安全保障工作。

　　图1：Strix Mesh构建多跳、远距离的高性能无线传输系统

　　Strix采用革命性的Mesh(网格)技术，节点之间采用无线级联方式通信。同时每个节点都可与其他节点使用点对多点的方式连接，无线级联没有跳数的限制。从拓扑角度来说，Mesh拓扑结构超越了有线光纤传输网络的环状拓扑结构。这样，Strix Access/One可构建一个网状结构的网络，网络内每个节点都有一条以上的无线上联链路，提供了高冗余性，保证了无线传输服务的高可用性。

　　Strix Mesh分布式网络所提供的冗余机制和重新路由功能，提供了无线网络自愈功能，当网络中某一点设备出现故障，不会影响到整个网络，该功能充分保证了电力无线视频监控系统的稳定工作。工作原理如下图所示：

　　图2：Mesh拓扑图 - 故障发生前

　　图3：Mesh拓扑图 - 故障发生后

　　(2) 电力企业设施和财产管理视频监控

　　在电力企业厂区无线网络中，Strix Mesh无线基站可分为固定节点和移动节点基本组成如下，如下图所示：

　　图4：Strix Mesh无线基站可分为固定节点和移动节点

　　电力企业地理位置一般具有较特殊的环境，有可能受到某些客观条件的限制，因而实现电力企业内部的通信，首要问题就是要克服特殊的现场环境所带来的限制。Strix Systems公司的无线Mesh网络技术能够免除架设电缆、光缆工程部分，不需要任何线缆工程，即可以构建一个无线化的、高覆盖率的网络系统，可以轻松实现生产车间与总控室，变电站与总部之间的无线通信。

　　其中，移动点可作为临时通信和巡检系统使用，即由工作人员背负视频摄像头和移动点，在需要巡检的设备设施或者线路沿线进行巡查，通过背负摄像头将巡检信息实时回传，并且由领导或者专家进行远程指挥和指导，前方和后方可依靠无线网络做双向语音通信，以便完成特殊区域、或者重大灾情下的无线宽带通信。

　　图文翻译如下：

　　工厂区 监控

　　总控大厦

　　语音、数据、手持摄像机

　　图5：移动点可以作为临时通信和巡检使用

　　(3) 双向语音通信

　　在电力系统布设的大规模Mesh无线网络，除了提供固定的或者移动的视频监控，均提供了无线VOIP语音通信功能，保证了2.4GHz频段的手机能够在覆盖范围内进行语音呼叫。IP语音网关可以放置在指挥中心或任何位置的机房，只要保证网络互联互通，即可对语音呼叫进行管理和控制。利用沿线的无线Mesh网络为工作人员提供语音呼叫平台，在降低语音通信成本的同时，提供了更稳定的、更便捷的无线语音通信手段。

　　无线网络内部的语音呼叫，以及与电力企业内部的固定电话分机的呼叫都是免费的，并且通过架设IP语音网关，可以同PSTN和GSM/CDMA等固定电话和移动电话网络进行互通。

　　图6：在电力系统布设的大规模Mesh无线网络，除了提供固定的或者移动的视频监控，均提供了无线VOIP语音通信功能。

 　　Strix解决方案特点

　　(1) 无线Mesh网络技术

　　●无线Mesh网络系统支持2.4GHz、5.8GHz和4.9GHz多种频段的无线网络频段，支持标准的IEEE 802.11A/B/G/J等多种技术

　　●支持大规模组网 - 单跳支持几公里到十几公里的无线互联，多跳情况下可扩展到上百公里的无线远距离规模组网

　　(2) 多无线技术、多频点、多扇区的高性能Mesh网络

　　●业界领先的高性能组网 - 为无线回程和汇聚基础架构提供多个802.11a无线模块，确保每跳无线网络的带宽损耗低于10%；完全超越传统无线网桥的点到点、点到多点的拓扑结构无法扩展和大规模远距离使用的问题，解决了野外无人值守的远程多跳传输

　　●多扇区提供网络整体性能 - 光纤点位置使用多扇区组网技术(3扇区、6扇区等)，充分地将光纤点的带宽资源注入到无线Mesh网络。

　　●抗干扰能力强 - 利用Strix OWS设备的智能频点扫描和多频点规划能力，避免无线Mesh网络系统内的干扰问题；配合扇区和定向天线，减少Mesh中继链路和无线回传点处受到外界干扰的机会。

　　(3) 安全性

　　●无线Mesh基站设备互联安全性；

　　●系统统一认证无线Mesh设备，管理人员在网络管理系统中可通过一次性的操作批量认证和授权Mesh设备；

　　●未经认证授权的Mesh节点将自动阻断用户数据，保证网络数据私有性；

　　●AES强制加密方式实现Mesh AP之间的链路安全性；

　　●面向无线用户接入的多种安全机制；

　　(4) 管理性

　　●管理简单便捷 - 跨三层网络的统一网管系统，批量配置、统一配置；

　　●支持统一SNMP网管，支持事件和告警等多种功能；

　　(5) 网络自愈和自动性能调整

　　●采用Layer 2 Mesh技术组网，分布式智能快速建立Mesh拓扑和收敛网络；

　　●每基站均根据信号强度、链路质量、跳数、性能、时延等多种参数的加权平均值建立具有多个Mesh链路的路径表，根据网络可达性和链路指标进行自愈和自动链路性能调整；

　　●网络自愈或者Mesh链路切换不会造成用户业务中断，不需要手工参与对用户透明；

　　(6) 快速切换

　　●支持WiFi手持设备地速移动下的漫游和切换；

　　●采用Strix车载节点，可支持240公里时速下的高速移动和切换；车载节点支持高性能和高安全性组网，支持多VLAN功能；

　　(7) 组网灵活

　　●多个射频技术和频段灵活使用；

　　●多层次组网--无线Mesh网络由三层组网，形成立体的、有层次的分布式无线Mesh网络架构；

　　●可以满足不同高度下的安装和设备互联；

　　●支持配合不同类型的天线-全向天线、板状天线、扇区天线和抛物面天线等实现无线Mesh设备互联和网络覆盖，都可以通过选择相应的外接天线和调整天线垂直角度，以实现最大化的组网灵活度和多层次的组网；

　　电力行业视频监控实际案例

　　Strix日本公司为J-Power发电厂提供无线Mesh覆盖。项目采用近20个室外型OWS Mesh节点覆盖发电厂区。Strix的室外型节点间采用Mesh架构进行无线级联。通过无线覆盖发电厂区域，为工作人员提供便捷的Wi-Fi语音通信。

　　Strix 赢得该项目的主要原因是：新型无线Mesh网络架构能够保证多跳后的高带宽和对高质量Wi-Fi语音和无人职守区域视频监控的良好支持；很重要的是，Strix无线组网的部署和运营成本很低;而且通过支持移动组网，一方面维护人员可以随身携带Strix室内型节点，从而灵活实现不间断地在设施之间的移动工作。另一方面也令电厂便捷调整对现有电力设施和场所的无线覆盖，例如增减及变更监控点，以满足安全生产需求。

　　Strix解决了电厂生产环境对网络的限制，助其实现无线网络通信交流的功能。通过构建一个完全无线化的高覆盖率的网络系统，轻松实现了生产场所与总控室、变电站与总部之间的联系。不同部门之间可通过无线网络通信，交流信息并解决问题。同时，无线网络连接可提供从电力系统到机房的数据链路以便显示和输入由电力系统获取的重要数据。后方可以通过无线网络对生产现场进行指挥，更可通过无线网络进行数据或语音会议。Strix对电厂内部的覆盖区域以及企业部门之间的无线链路，提供了足够的带宽保障。通过无线覆盖，可以为各种基于网络的各种应用打好基础。考虑到对于网络上传送的数据保密有较高的要求，Strix提供了无线网络应有的足够加密措施；Strix的网管系统尽可能地减轻了发电厂网管人员的负担。