UT-NET無線網絡在水電廠的應用

肖遠輝

福建水口發電集團有限公司

UT-NET無線網絡在水電廠的應用

肖遠輝

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地下廠房水電站網絡布點，是整個網絡布點中最為困難和復雜的，因與其地下建筑結構、建筑墻體的厚度和是否加屏蔽層有很大關系，然而短距離低功率（UT-NET）無線網絡具有其特殊的優勢，非常適合在地下廠房水電站的應用。

UT-NET無線網絡；水電廠；應用

1 概述

短距離低功率（UT-NET）無線網絡，具有自動組成網絡和自我修復功能，傳輸距離在空曠區域可達到200米。UT-NET網絡具備功耗低、成本低、通信時延短、網絡容量大、組網靈活、安全性高、無需組網費用等優勢，正因為自其技術面世以來倍受青睞，被業界認為最具發展前景的無線技術[1]。基于水電站水工建筑特點對在樓體內敷設電源電纜施工難度的考慮，考慮采用信號延伸方式布點，在常規布點方案的基礎上進行更改，使得UT-NET無線網絡在水電廠信號傳輸中得到廣泛的應用。

2 UT-NET無線網絡組網設備介紹

組成UT-NET無線網絡需要如下設備：協調器、路由器、節點以及可能用到的信號擴展設備。一個網絡有且僅有一個協調器和數個路由器。路由器的多少由網絡的覆蓋范圍大小、需要通信的設備位置來決定。

2.1 協調器

負責網絡的組成和網絡的維護，一個網絡中有且只能有一個協調器設備。協調器除負責網絡組成外，還同時當路由器使用。

2.2 路由器

負責兩個設備間傳輸數據不能直接到達時的數據“轉發”，即負責數據傳送中的路由選擇，路由選擇由UT-NET內部協議的算法來約束。路由器可以跟其它路由器或協調器或節點等設備建立通訊連接，此通信連接可能跨越了多個路由器。正是這些路由器使得兩個本來不能直接通信的設備可以進行數據通信，是網絡遠距離延伸的必要部件。

2.3 節點設備

只能作為無線網絡的末端設備，它只能與其父親（所謂父親，即當節點設備入網時，給其分配網絡地址并跟它建立一定關系的路由器或協調器）建立通訊連接，自身不具備數據轉發（或稱路由）的能力。另外，節點設備不能充當父親角色且通信時數據只能通過父親進行中轉，能充當父親的設備只有為路由器和協調器。

2.4 信號擴展設備

在一些信號盲區（即UT-NET設備信號無法覆蓋的區域，比如屏蔽效果很強的房間，這時無線信號無法從一個房間穿透到另外一個房間），信號覆蓋可采用一些擴展設備進行。其擴展設備包括同軸射頻電纜、轉接頭、轉接線、功分器、耦合器等。在現場無線布點時，若需要用到信號擴展設備，則需要考慮各種擴展設備接入系統產生的信號損耗，經過不同的設備，長度不等的電纜和條數不等的轉接電纜其產生的總損耗是不同的。

3 組網原則

3.1 變電站布點組網方式選擇原則

在變電站/電廠等設備覆蓋區，若根據簡單的實驗測試發現樓層之間、房間之間射頻信號穿透效果良好，且室外設備區相對集中同時相互間距離比較近。另外，粗略估算通過路由級聯可以覆蓋設備區且網絡深度不超過5級，這時可確定由少數路由器組網即可完成信號覆蓋，該區域一般選用常規組網方式。若實驗測試發現樓層之間、房間之間射頻信號穿透效果不佳，另外一些操作設備區很分散且距離較遠且通過粗略估算路由級聯方式無法達到信號覆蓋，此時宜用擴展設備來進行信號覆蓋的組網方式。

3.2 變電站布點的總體原則

無論采用何種組網方式，均需要遵守如下主導性原則：1）所有設備區操作點鑰匙信號必須達到LQI值（在雙手緊握且背對路由器的操作情況下）平均大于10，該要求稱為標準要求。2）在所有設備區信號達到標準要求的情況下組網所用的路由器個數越少越好。這樣可以減少工程施工、調試和維護成本，同時減少了設備間通信時延，使通信更可靠。3）設備操作區信號越強越好，臨界信號區杜絕出現。

3.3 室內和室外網絡布點

a)確定需要無線覆蓋的設備區。

b)確定網絡控制器（主控室）安裝位置，放置一手持協調器。

c)查看電纜溝電纜走向，便于可能的電源電纜、同軸射頻電纜的引入/引出。

d)先考慮離網絡控制器最近的覆蓋區，再逐一往遠處延伸。

e)以網絡控制器為圓心，觀察距離最近設備區的距離，位置情況，用鑰匙向其位置不斷移動，查看LQI值情況，當LQI低于要求標準時，確定該區域需要布局一個路由器。然后以該路由器為圓心，不斷移動以選擇第2，3等個路由器/協調器位置，依次類推。

f)當在兩個區域放置手持路由器后，用電腦鑰匙啟動對其通信的評估，根據評估結果進行位置的修訂。

g)重復e和f，以達到讓最遠的設備區全部覆蓋，結束第一次布局。

h)第一次布局完成后以協調器為起點估算網絡深度，這可以借助于拓撲工具。注：當網絡可能設備較多而手持路由不多的場合，只能進行估計。

i)當變電站現場是多層樓且室內、外均有設備的情況，需要考慮樓層間設備加入的情況，預估網絡深度。

j)位置確定后用電腦鑰匙對每個操作點進行測試，如果測試均可以，可以認為布局完成。

k)多次上電啟動網絡，用網絡拓撲工具抓取網絡拓撲，明確網絡深度并確保所有設備均可加入網絡。

l)啟動網絡，用站用鑰匙進行全變電站設備操作區測試，測量原則前已有描述，確保鑰匙在每個操作點均可操作。

m)室外設備要確保安裝妥當，能防雨。

n)用鑰匙在整個網絡中游走，可以用傳輸大型操作票的方式，查看網絡通信的穩定情況。

4 UT-NET無線網絡在水電站調試應用中常見問題及解決方法

（1）路由器外殼有靜電。接路由器電源時，一定要接好地線。

（2）路由器蓋蓋反，且螺絲未扭緊，容易進水。因路由器上蓋有方向性，請根據外殼方向正確安裝。

（3）路由器進水。確認路由器是否蓋反，確認路由器內是否有密封圈且安裝正確。天線。

（4）路由器不能加網成功。路由器安裝位置是否是布網時的確定的位置；用電腦鑰匙檢測此位置是否有信號。

[1]王聰.水電站監控系統中MMS通信協議的應用研究[J].水電站機電技術，2013,36（3）（下旬月）：9.