大唐岩滩水力发电有限责任公司 广西省河池市
摘要：光纤通信技术结合光载无线技术，发挥其优势，能够充分化解带宽和电磁干扰的问题。我国的智能电网建设正在逐步发展，水电厂自动化控制方面对通信带宽、接入的可靠性和稳定性提出了更高的要求，一方面因为水电厂自动化控制系统的布局非常分散，而不具备有线通信的优点，所以研究水电自动化控制中的光载无线宽带接入技术具有非常广阔的应用前景和价值。
关键词：水电自动化控制；光载无线宽带；宽带接入技术
0 引言
当今时代，中国的智能配电通信系统接入网普遍应用的是无源光的EPON技术，该技术在水电自动化控制系统中得到了有效的试验测试，不过，EPON技术的应用过程需要消耗许多的光纤才可以直接接入众多的终端客户，而对于布局分散的水电自动化控制系统，其基建的投入成本非常高。在无线接入网方面，无线局域网WiMAX技术和WiFi技术得到了突飞猛进的发展，这两种技术均包含两种方式，其一是具有基建设施的一点对应多点的组网通信方式，另一种则是依据多跳转发的mesh方式。单个用户接入无线网的平均成本比较适中，而且接入网也能够为终端的用户提供较为活跃的接入。但是无线接入网系统包含很多的基站和接入站，这都要创造一个宽带的光纤网络使得能够接入到关键的网络。就这一点来说，投资成本仍然很大，需要进一步研究节省成本。为了把无线通信系统的发展和光纤网络的发展紧密地结合起来，通过EPON技术来收集各种无线业务，不但可以在此技术的基础上进一步完善，还能够节约大量的投资成本。
1 技术原理
光载无线通信技术在水电自动化控制系统中具有着非常诱人的推广价值，不仅可以解决电缆敷设的实施难题，而且也可以克服无线基站传输延时带来的更多带宽问题。这是一种光与无线之间的通信方式，可以提高信息通信安全性，也能够成为一种可靠和有效的替代解决办法以解决无线公网的通信问题。
和通常的无线通信网络存在明显的区别，光载无线通信系统不突出构建连续覆盖大面积的区域网络，而是参考实际情况，适当地建造单个基站或小型局域网络。根据这些小型局域网可以形成间断或不间断的大范围覆盖，还可以提供各种各样不同的网络服务。
基于IP端到端网络的水电自动化控制通信网络的发展，能够解决多种宽带容量和可靠的安全性问题，可以提供综合业务的独立接入，不管是移动用户接入还是固定用户接入，都可以为终端用户提供不同的综合业务。光载无线接入技术可以符合这个要求，而且具有终端IP的灵活性。光载无线接入网的优点主要体现在：首先，延续了光网络的大容量特点，其次，提高了无线上网接入的灵活性，其三，经济实惠，性价比较高，最后，具有自主的生存优势。如果其中的哪一个部分出现了问题，用户可以自己组织更多的网状拓扑，自适应地进行无线连接与其他相邻的光网络单元接触，使其可以继续保持正常运行工作。
2 技术层面的实现
光载无线宽带的接入技术可以很好地消除电缆铺设和挖掘的问题。还解决了无线多基站的传输时延和传输问题、缺少带宽。光载无线宽带是一种光与无线之间的通信方式，可以完美地解决信息通讯的安全性问题，可以作为一种解决公共无线网通讯的备用解决方案。其在配电系统的实施框架如图1所示。
图1 水电控制系统光载无线接入结构示意图
从上图可知，水电控制系统中的光载无线系统主要有两种接入方式，其一是直接将光载无线基站连接在核心交换机上，能够为用户解决空中的接入服务。其二是在xPON网络中的光网络单元装置上接入光载无线基站，也能达到同样的服务效果。实际的操作方式要参照用户的需求进行选择。
在传统的水电光载无线网络接入过程中，客户的终端无线设备需要将数据发送到各个组，即语气相连的一个无线路由器中，之后再通过路由器把收集到的分组数据输送到光载无线通信系统的无线MEsh网中。这些数据通过无线Mesh网输送，或许会通过多跳到某个光网络单元，最后进过光载无线系统的一部分输送到OLT中。水电自动化控制系统中应用光载无线宽带接入系统能够有多种的覆盖方案，主要有以下几种：
（1）多个基站且间断覆盖。这种覆盖方案多对于单独存在的区域适用，比如说某小区中的个别住宅楼或者整个的一个小区。
（2）单基站覆盖。此方式对于较小的区域适用，像一些自家的住宅院或者单元楼等小区域。
（3）多基站不间断覆盖。此方式针对大面积的不间断区域较为合适。还能够提供不间断覆盖中的增值服务。
（4）多种方式混合覆盖。根据不同的实际情况，参考以上的三种覆盖方式，适当地进行覆盖。
3 现场测试应用
为了检验水电自动化控制系统中的光载无线接入技术的可行性，需要在现场进行表现测试，具体内容包括：基站覆盖的不同地形条件下的信号强度、终端的峰值速率、平均速率与稳定性参数等相关的检测指标。
在进行测试时，要使用笔记本电脑连接到户外的终端，并由无线测试软件与基站的室外接入终端，在距离不同的条件下接收的无线信号参数进行测试和记录，根据GPS定位的经纬度来推算到基站的距离，其中基站的作业功率是1W。测试结果如表1。
进行检验时，由两位工作人员均携带一台手持终端，分别向东和西不同方向运动，实施无线信号的全面覆盖，并测试语音通话是否良好，经过经纬度的推算得到两者相距的距离，还要准备一台笔记本电脑，由户外的终端连接系统网络，还要有一台电脑进行主站的实时监测功能，并连接到OLT。
根据得到的测绘结果可见，若无线基站的工作频率为1W，则光载无线宽带的接入可以使得无线覆盖的区域半径为两千米。所以，水电自动化控制中应用光载无线宽带接入技术的重点服务功能有：
（1）出现故障能够自主定位。收集故障自动定位系统，将数据及时发回主站，让管理人员及时了解出现的问题，对障碍物的位置和情况的影响做出正确的决定，还要加强对故障多发的线路进行常态化的监测和管理。
（2）自动化控制。将由自动化终端收集到的工作数据实时地传回主站，并对主站给出的设备进行控制，做出调整指示，以达到自动化的功能。
（3）采用多个参数检测运行状况。对于信息的实时收集非常重要，还要将其转移到主站或其他智能设备上，以提供系统运行控制，并管理系统的数据，以准确地运行本地和远程的工作，进行补偿和负载调节功能。
（4）对多发事故和多故障的装置进行替换、隔离。把收集到的有关设备的地理信息、电流状况、电压值等关键信息实时输送给主站，而且要对系统的运行状态和运行参数持续监测。
（5）为提高网络服务的基础设施建设要增加宽带的增值业务，对数据采集服务进行完善，是电表采集到的数据能够及时返回到主站，并实现远程抄表的功能。
4 结语
经典的通信接入网的有效方式是光载无线混合覆盖模式，该模式能够为无线网的发展提供了一个很好的开端，但能够有效运用到水电自动化控制系统中的光载无线接入系统需要进一步的研究和探索。对于水电自动化控制系统，当今学界有两种完全不同的接入技术，光载无线接入技术也还需要在网络中建立网络连接，进一步深入讨论其容错性、可靠性、稳定性等方面的问题。
参考文献
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论文作者:李日鼎
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第3期
论文发表时间:2018/7/2
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