阅读说明：本技术 一种风电场无线通信方法及系统 (A kind of wind power plant wireless communications method and system ) 是由 董定勇 陈浪平 陈林 万宇宾 杨兆忠 喻勇 刘伟康 张熹洋 梁瑞利 谭启明 于 2018-05-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种风电场无线通信方法及系统,该方法步骤包括：S1.在目标风电场中配置通信服务器,并分别在通信服务器端、目标风电场内各风机中配置无线通信模块,各无线通信模块之间通过网络连接,以形成独立的风电场无线局域网；S2.风电场内各通信设备分别接入风电场无线局域网,当需要进行通信设备之间通信时,通过通信服务器建立请求设备与目的设备之间的通信连接,实现通信设备之间数据通信。本发明具有实现方法简单、成本低、可满足风电场环境的通信需求且通信效率高、实时性及通信质量好等优点。(The present invention discloses a kind of wind power plant wireless communications method and system, this method step includes: that S1. configures the communication server in target wind farm, and wireless communication module is configured in each blower in communication server end, target wind farm respectively, by network connection between each wireless communication module, to form independent wind power plant WLAN；S2. each communication equipment is respectively connected to wind power plant WLAN in wind power plant, when needing communicate between communication equipment, establishes the communication connection between request equipment and purpose equipment by the communication server, realizes data communication between communication equipment.The present invention has many advantages, such as implementation method communication requirement that is simple, at low cost, can meeting wind power plant environment and communication efficiency height, real-time and good communication quality.)

一种风电场无线通信方法及系统

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风电场无线通信方法及系统。

背景技术

风力发电场一般建立在偏远、人烟稀少的地方，受网络覆盖范围的限制，普遍存在通信质量差、通信效率低等问题，风电场内甚至可能完全没有通信信号覆盖，工作人员之间无法通过网络通信实时传输数据、进行语音视频通信等，风电场内信息无法及时进行传递，造成极大的不便利，不仅影响风电场内工作人员的工作效率，甚至可能产生安全事故等。虽然通过有线方式实现视频语音通信，如采用对讲机通讯方式，可以解决上述网络覆盖差的问题，但是存在成本高、移动不便、通讯距离短，且易产生遮挡、屏蔽等多种问题，依然无法实现高质量的实时通信。

为解决上述问题，有从业者提出在风电场内构建独立的通信系统实现通信，但通常是针对风电场内特定部件实现通信，无法满足风电场内如移动设备等的语音视频通信需求，如中国专利申请CN105573200A是特定用于风电变流器的通信，中国专利申请CN107819782A是特定针对风力发电机组的通信，且通常所构建的通信系统构成较为复杂，需要在风电场内布置多个辅助控制设备，因而成本较高，且通信过程较为复杂，如上述专利申请CN105573200A需要设置微控制器、EtherCAT从站控制器，变流器机侧DSP控制器以及风机主控制器等，上述专利申请CN107819782A需要在每个风电机组中设置DSP数字信号处理器、CAN通信驱动芯片、以太网通信芯片、以太网通信驱动芯片以及其他多种驱动芯片等，上述通信系统、方法依然无法满足风电场内通信设备的实时通信需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、成本低、可满足风电场环境的通信需求且通信效率高、实时性及通信质量好的风电场无线通信方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种风电场无线通信方法，该方法步骤包括：

S1. 在目标风电场中配置通信服务器，并分别在所述通信服务器端、目标风电场内各风机中配置无线通信模块，各所述无线通信模块之间通过网络连接，以形成独立的风电场无线局域网；

S2. 风电场内各通信设备分别接入所述风电场无线局域网，当需要进行通信设备之间通信时，通过所述通信服务器建立请求设备与目的设备之间的通信连接，实现通信设备之间数据通信。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中实现通信设备之间数据通信具体包括：预先将各通信设备的通讯码存储至所述通信服务器中，进行通信时，请求设备发送目标设备的通讯码给所述通信服务器，所述通信服务器接收到请求设备发送的通讯码后在所述风电场无线局域网内查找对应的目的设备，并在查找到的目标设备与请求设备之间建立一条通讯链路，请求设备与目标设备通过建立的通讯链路进行数据通信。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S2中当需要进行多通信设备通信时，各请求设备分别发送多设备通信请求给所述通信服务器，所述通信服务器接收到各请求设备发送的请求后，为各请求设备之间建立通讯链路，各请求设备通过建立的通信链路进行数据通信。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤S2中还包括当需要进行通信设备与所述通信服务器之间通信时，通过请求设备向所述通信服务器发送服务器通信请求，所述通信服务器接收到服务器通信请求后，建立与请求设备之间的通讯链路，由请求设备经建立的通讯链路传输数据给所述通信服务器或经建立的通讯链路接收所述通信服务器传输的数据。

作为本发明方法的进一步改进：所述数据通信包括语音通信、视频通信或以及文件传输中的一种或多种。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤S2中风电场内各通信设备分别接入所述风电场无线局域网时，还包括对接入的通信设备进行身份认证，允许认证通过后的通信设备接入所述风电场无线局域网，认证未通过的通信设备则不允许接入。

作为本发明方法的进一步改进：该方法还包括当需要访问外部网络时，将所述通信服务器端的无线通信模块接入外部网络。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S1中具体在风电场的升压站中配置所述通信服务器。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤S1中具体在各风机的机舱和/或塔底中设置所述无线通信模块。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤S1还包括将各风机中的无线通信模块的DHCP功能关闭、所述通信服务器端的无线通信模块的DHCP（Dynamic Host ConfigurationProtocol,动态主机配置协议）功能打开，当通信设备接入所述风电场无线局域网时，由所述通信服务器端的无线通信模块为接入的通信设备分配IP地址。

一种风电场无线通信系统，包括设置在目标风电场的通信服务器以及分别设置在所述通信服务器端、目标风电场内各风机中的多个无线通信模块，各所述无线通信模块之间通过网络连接，以形成独立的风电场无线局域网，所述风电场无线局域网接入有风电场内各通信设备，当需要进行通信设备之间通信时，通过所述通信服务器建立请求设备与目的设备之间的通信连接，实现通信设备之间数据通信。

作为本发明系统的进一步改进：所述通信服务器包括存储模块以及设备通信控制模块，所述存储模块存储有各通信设备的通讯码，所述设备通信控制模块用于接收到请求设备发送的通讯码后，在所述风电场无线局域网内查找对应的目的设备，并在查找到的目标设备与请求设备之间建立一条通讯链路，以使得请求设备与目标设备之间通过建立的通讯链路进行数据通信。

作为本发明系统的进一步改进：所述通信服务器还包括多设备通信控制模块，用于当接收到多个请求设备发送的多设备通信请求后，为各请求设备之间建立通讯链路，以使得各请求设备通过建立的通讯链路进行数据通信。

作为本发明系统的进一步改进：所述通信服务器还包括服务器通信控制模块，用于接收到通信请求后，建立与请求设备之间的通讯链路，经建立的通讯链路传输数据给所述请求设备或经接收请求设备传输的数据。

作为本发明系统的进一步改进：所述通信服务器还包括认证模块，用于风电场内各通信设备分别接入所述风电场无线局域网时，对接入的通信设备进行身份认证，允许认证通过后的通信设备接入所述风电场无线局域网，认证未通过的通信设备则不允许接入。

作为本发明系统的进一步改进：所述通信服务器端的无线通信模块还包括外部网络接口，用于当需要访问外部网络时，通过所述外部网络接口接入外部网络。

作为本发明系统的进一步改进：所述通信服务器具体配置在目标风电场的升压站中。

作为本发明系统的进一步改进：所述风机的机舱和/或塔底中设置有所述无线通信模块。

作为本发明系统的进一步改进：所述无线通信模块为WIFI模块或ZigBee模块。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）本发明通过在风电场内配置通信服务器，通信服务器端以及风电场内作为关键部分的各风机中再分别配置无线通信模块，由无线通信模块之间通过网络连接，从而基于风电场的关键结构组成形成独立的风电场无线局域网，风电场内各通信设备均接入风电场无线局域网中，由通信服务器为需要通信的设备建立通信连接，使得无论风电场内是否有网络通讯信号，各风机之间均可以通过该局域网进行设备间无线通信，不受网络覆盖的限制，且风电场无线局域网与风场其他生产通讯网络隔离开来，可以确保风电场内通信的安全可靠性，实现稳定、高效、实时的高质量数据通信。

2）本发明进一步通过预先将各通信设备的通讯码存储至通信服务器中，请求设备发送目标设备的通讯码给通信服务器，通信服务器接收到请求设备发送的通讯码后在风电场无线局域网内查找对应的目的设备，并在查找到的目标设备与请求设备之间建立一条通讯链路，请求设备与目标设备通过建立的通讯链路进行数据通信，可以在风电场无线局域网内实现高效的通信设备间通信。

3）本发明进一步可以在风机与风机之间、风机与升压站之间，实现设备间通信、设备与服务器间通信、多设备间会话等多种通信功能，可以满足风电场内各种不同的通信需求。

附图说明

图1是本发明实施例1中风电场无线通信方法的实现流程示意图。

图2是本发明实施例1实现风电场无线通信的原理示意图。

图3是本发明实施例2中风电场无线通信系统的结构原理示意图。

图4是本发明实施例3中实现风电场内通信的原理示意图。

图例说明：1、通信服务器；2、无线通信模块。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1：

如图1、2所示，本实施例风电场无线通信方法，步骤包括：

S1. 在目标风电场中配置通信服务器1，并分别在通信服务器1端、目标风电场内各风机中配置无线通信模块2，各无线通信模块2之间通过网络连接，以形成独立的风电场无线局域网；

S2. 风电场内各通信设备分别接入风电场无线局域网，当需要进行通信设备之间通信时，通过通信服务器建立请求设备与目的设备之间的通信连接，实现通信设备之间数据通信，其中数据通信包括语音通信、视频通信及文件传输等。

本实施例通过在风电场内配置通信服务器1，通信服务器1端以及风电场内作为关键部分的各风机中再分别配置无线通信模块2，由无线通信模块2之间通过网络连接，从而基于风电场的关键结构组成形成独立的风电场无线局域网，风电场内各通信设备均接入风电场无线局域网中，需要通信时由通信服务器为需要通信的设备建立通信连接，使得无论风电场内是否有网络通讯信号，各风机之间均可以通过该局域网进行设备间无线通信，不受网络覆盖的限制，由构建的风电场无线局域网可以与风场其他生产通讯网络隔离开来，确保风电场内通信的安全可靠性，且基于独立的无线局域网，可以实现稳定、高效的高质量数据通信。

本实施例中，步骤S1中具体在风电场的升压站中配置通信服务器1，具体通过在升压站的交换机上链接一个带无线通信功能（如WIFI功能）的路由器以及服务器，使得风机与风机之间、风机与升压站之间构成无线局域网，该无线局域网仅覆盖各风机以及升压站，由每台风机作为一个通讯据点，以及升压站作为一个通讯据点，风电场内通信设备（如手机、平板电脑及其他移动终端等）通过形成的无线局域网进行数据通信。升压站作为整个风电场的核心部分，所有风力发电机组的电能均需要经过升压站后提供给用户端，升压站的选址通常也是基于各风机位置、环境等因素综合考虑确定，本实施例考虑升压站的上述特性，通过将通信服务器1布置于升压站中，以升压站作为中心构成风电场无线局域网，可以进一步保证风电场内各风机之间、以及风机与升压站之间的稳定通信连接。

本实施例中，步骤S1中具体在各风机的机舱、塔底中均设置无线通信模块2，无线通信模块2具体可以为WIFI模块或ZigBee模块等，从而使得可以在风电场内任意风机之间、风机机舱与塔底之间、风机与升压站之间，通过通信设备即可方便的进行快速、稳定的无线数据通信，实现如语音视频通信、传输文件等功能。

本实施例中，步骤S1还包括将各风机中的无线通信模块2的DHCP功能关闭、通信服务器1端的无线通信模块2的DHCP功能打开，当通信设备接入风电场无线局域网时，由通信服务器1端的无线通信模块2为接入的通信设备分配IP地址，即所有接入风电场无线局域网的设备统一由通信服务器1端的无线通信模块2自动分配IP地址，避免造成IP地址冲突。

本实施例中，步骤S2中实现通信设备之间数据通信具体包括：预先将各通信设备的通讯码存储至通信服务器1中，进行通信时，请求设备发送目标设备的通讯码给通信服务器1，通信服务器1接收到请求设备发送的通讯码后在风电场无线局域网内查找对应的目的设备，并在查找到的目标设备与请求设备之间建立一条通讯链路，请求设备与目标设备通过建立的通讯链路进行数据通信，可以在风电场无线局域网内实现高效的通信设备间通信，实现风电场内设备间通信。

在具体实施例中，预先在通信服务器上加载通信服务程序、各通信设备上加载通信终端程序，其中通信终端程序包括接入局域网、发送与接收通信请求功能，通信终端程序包括设备通信控制功能，各通信设备分别通过通信程序申请一个对应的通信码（如拨号短码），在通信服务器中存储有所有通信设备的通信码；当处于某风机的机舱或塔基中需要通讯时，将携带的通信设备（如手机）接入上述风电场无线局域网中，升压站中无线路由器给接入的该通信设备自动赋予一个IP地址，通过该通信设备中通信终端程序呼叫目的通信设备的通信码，通信终端程序向通信服务器发送包括目的通信设备通信码的通信请求；通信服务器接收到通信请求后，通过通信服务程序根据接收到的通信码在局域网内查找对应的目的通信设备，若目的通信设备在风电场无线局域网内时，查找到该目的通信设备后，为请求通信设备与目标通信设备之间建立一条通信链路；目标通信设备响应通信请求后，通过建立的通信链路即可实现语音、视频会话，或文件传输等。

本实施例中，步骤S2中当需要进行多通信设备通信时，各请求设备分别发送多设备通信请求给通信服务器1，通信服务器1接收到各请求设备发送的请求后，为各请求设备之间建立通讯链路，各请求设备通过建立的通信链路进行数据通信，可以实现风电场内多设备间同时通信，满足多方通信需求，如可实现多方视频会议功能。

在具体实施例中，通信服务器1上的通信终端程序还包括多设备通信功能，当处于某风机机舱或塔基中需要进行多通信设备通信时，各通信设备通过加载的通信终端程序发送多设备通信请求给通信服务器，通信服务器接收到多设备通信请求后，通过通信服务程序为请求的各通信设备之间建立通信链路，使得各通信设备通过通信链路均可以进行数据通信，实现多方数据通信功能。

本实施例中，步骤S2中还包括当需要进行通信设备与通信服务器1之间通信时，通过请求设备向通信服务器1发送服务器通信请求，通信服务器1接收到服务器通信请求后，建立与请求设备之间的通讯链路，由请求设备经建立的通讯链路传输数据给通信服务器1或经建立的通讯链路接收通信服务器1传输的数据，可以实现风电场内通信设备与通信服务器1之间的数据传输。

在具体实施例中，通信服务器1上的通信终端程序还包括设备与服务器通信功能，当处于某风机机舱或塔基中需要与通信服务器1传输数据时，通过请求设备中加载的通信终端程序向通信服务器1发送服务器通信请求，通信服务器1接收到该请求后，通过通信服务程序建立一条与请求设备之间的通讯链路以进行数据传输，实现设备与服务器之间通信的功能。

通过上述方法，基于构建的风电场无线局域网，可以实现风机与风机之间、风机与升压站之间的设备间通信、设备与服务器间通信、多设备间会话通信功能，可以满足风电场内各种不同的通信需求。

本实施例还包括当需要访问外部网络时，将通信服务器1端的无线通信模块2接入外部网络，可以实现接入外部网络功能。具体可将升压站中的路由器接入Internet网络，风电场内通信设备通过无线局域网接入外网，可进一步满足外部网络访问需求，实现与风电场外的通信，从而可以实现如远程协助、专家支持、与风电场外的语音视频会话等功能。

本实施例中，步骤S2中风电场内各通信设备分别接入风电场无线局域网时，还包括对接入的通信设备进行身份认证，允许认证通过后的通信设备接入风电场无线局域网，认证未通过的通信设备则不允许接入，避免非法设备接入风电场局域网中，保证通信安全。具体可采用密码验证的身份认证方式，密码验证通过的设备允许接入风电场无线局域网的通信设备，实现方式简单、可靠。

实施例2：

如图3所示，本实施例风电场无线通信系统，包括设置在目标风电场的通信服务器1以及分别设置在通信服务器1端、目标风电场内各风机中的多个无线通信模块2，各无线通信模块2之间通过网络连接，以形成独立的风电场无线局域网，风电场无线局域网接入有风电场内各通信设备，当需要进行通信设备之间通信时，通过通信服务器建立请求设备与目的设备之间的通信连接，实现通信设备之间数据通信。

本实施例通过由在风电场内配置的通信服务器1、通信服务器1端以及风电场内配置的无线通信模块2构成风电场无线通信系统，基于该无线通信系统，由无线通信模块2之间通过网络连接，风电场内各通信设备均接入风电场无线局域网中，需要通信时由通信服务器为需要通信的设备建立通信连接，使得无论风电场内是否有网络通讯信号，各风机之间均可以通过该局域网进行设备间无线通信，不受网络覆盖的限制，整个通信系统的结构简单，无需额外设置复杂的辅助设备，且基于该通信系统，在风电场内可以实现稳定、高效的高质量数据通信。

本实施例中，通信服务器1具体配置在目标风电场的升压站中，通过在升压站的交换机上链接一个带无线通信功能（如WIFI功能）的路由器以及服务器，使得风机与风机之间、风机与升压站之间构成无线局域网，该无线局域网仅覆盖各风机以及升压站；以及在风机的机舱、塔底中设置有无线通信模块2，无线通信模块2具体可以为WIFI模块或ZigBee模块等，从而使得可以在风电场内任意风机之间、风机机舱与塔底之间、风机与升压站之间，通过通信设备即可方便的进行快速、稳定的无线数据通信，实现如语音视频通信、传输文件等功能。

本实施例中，通信服务器1包括存储模块以及设备通信控制模块，存储模块存储有各通信设备的通讯码，设备通信控制模块用于接收到请求设备发送的通讯码后，在风电场无线局域网内查找对应的目的设备，并在查找到的目标设备与请求设备之间建立一条通讯链路，以使得请求设备与目标设备之间通过建立的通讯链路进行数据通信，即通过设备通信控制模块实现风电场内设备间通信。

预先在通信服务器上加载通信服务程序、各通信设备上加载通信终端程序，其中通信终端程序包括接入局域网、发送与接收通信请求功能，通信终端程序包括实现设备通信控制模块功能的程序模块，各通信设备分别通过通信程序申请一个对应的通信码（如拨号短码），所有通信设备的通信码存储在通信服务器1的存储模块中；当处于某风机的机舱或塔基中需要通讯时，将携带的通信设备（如手机）接入上述风电场无线局域网中，升压站中无线路由器给接入的该通信设备自动赋予一个IP地址，通过该通信设备中通信终端程序呼叫目的通信设备的通信码，通信终端程序中向通信服务器发送包括目的通信设备通信码的通信请求；通信服务器接收到通信请求后，通过通信服务程序中设备通信控制模块根据接收到的通信码在局域网内查找对应的目的通信设备，若目的通信设备在风电场无线局域网内时，查找到该目的通信设备后，为请求通信设备与目标通信设备之间建立一条通信链路；目标通信设备响应通信请求后，通过建立的通信链路即可实现语音、视频会话，或文件传输等。

本实施例中，通信服务器1还包括多设备通信控制模块，用于当接收到多个请求设备发送的多设备通信请求后，为各请求设备之间建立通讯链路，以使得各请求设备通过建立的通讯链路进行数据通信，即通过多设备通信控制模块实现风电场内多设备间同时通信。具体在通信服务器1的通信服务程序中包括实现多设备通信控制模块功能的程序模块，由该程序模块实现多设备间的通信功能。

本实施例中，通信服务器1还包括服务器通信控制模块，用于接收到通信请求后，建立与请求设备之间的通讯链路，经建立的通讯链路传输数据给请求设备或经接收请求设备传输的数据，即通过服务器通信控制模块，可以实现风电场内通信设备与通信服务器1之间的数据传输功能。具体在通信服务器1的通信服务程序中包括实现服务器通信控制模块功能的程序模块，由该程序模块实现设备与服务器间的通信功能。

本实施例中，通信服务器1还包括认证模块，用于风电场内各通信设备分别接入风电场无线局域网时，对接入的通信设备进行身份认证，允许认证通过后的通信设备接入风电场无线局域网，认证未通过的通信设备则不允许接入。

本实施例中，通信服务器1端的无线通信模块2还包括外部网络接口，用于当需要访问外部网络时，通过外部网络接口接入外部网络。

本实施例上述系统与实施例1方法具有相同的原理，不再一一赘述。

实施例3：

本实施例为本发明的一个具体应用实施例，以实现风电场内语音、视频通信。如图4所示，本实施例具体通过在风力发电机组的机舱①与塔底平台②的两个交换机上增加无线WIFI功能，机舱WIFI通过光纤网络与塔底平台WIFI相连接；在升压站的交换机上链接一个带无线WIFI功能路由器③与视频服务器④；风机与风机、风机与升压站之间WIFI设备通过光纤网络进行通讯连接，使得在整个风电场形成一个大的无线WIFI网络，但WIFI信号仅覆盖风电机组及升压站，即每台风机的机舱与塔基分别是一个通讯据点，升压站是一个通讯据点，通过构建的无线WIFI网络实现风电场内设备通信。

本实施例中，风机中的无线设备关闭DHCP功能，升压站的无线路由器开启DHCP功能，使得所有接入风场无线WIFI的设备都统一由无线路由器自动赋予IP地址，不会造成IP冲突。

本实施例通过在视频服务器与个人手机中分别安装语音视频的服务器端软件与手机APP，工作人员预先登录风场无线WIFI网络，通过手机APP注册申请一个拨号短码，可将其他人的拨号短码保存在手机APP中。当工作人员在风机机舱或风机塔基中需要通讯时，不论是否有手机信号都使用手机通过密码认证接入风场无线WIFI局域网络，升压站无线路由器给接入的手机自动赋予一个IP地址，通过语音视频APP直接拨打对方的短码，这时手机APP向视频服务器发出通讯请求，视频服务器端寻找到对方设备，如果拨打目标设备在此局域网中，视频服务器软件将找到对方并在两者间建立一条通讯链路，目标设备接通后即可实现语音视频会话，也可给对方传送文件等功能；同时，手机与视频服务器间也可进行拨号通信，以及当出现疑难问题需多方协商解决时，可通过多方的视频会议方式进行通讯；如果需要远程协助、专家支持等，可将升压站路由器接入Internet网络，风场内手机可通过无线WIFI网络接入外网，与实现与风场外其他人员通信。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。