專利名稱：專用于風(fēng)力發(fā)電場通信的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種專用于風(fēng)力發(fā)電場通信的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，它 主要應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電廠的中心監(jiān)控室與風(fēng)電廠中各單臺風(fēng)力發(fā)電機(jī) 之間的通信。從而實(shí)現(xiàn)中心控制室對全廠區(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)視和 控制。
技術(shù)背景在目前的風(fēng)力發(fā)電廠中，主要的通信手段仍以RS-232或RS-485 電口通信及RS-232或RS-485光纖通信為主。前者目前己經(jīng)基本淘汰。 RS-232或RS-485光纖通信方式暫時(shí)可以滿足老式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)通信 的要求，因?yàn)槔鲜斤L(fēng)力發(fā)電機(jī)對通信的可靠性、通信帶寬(通信容量)、 通信的實(shí)時(shí)性要求相對于現(xiàn)在的更先進(jìn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)對通信的可靠 性、通信帶寬(通信容量)、通信的實(shí)時(shí)性的要求要低的多。并且老 式風(fēng)力發(fā)電機(jī)只需要將一些不很重要的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳到監(jiān)控中心作為 對風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視，同時(shí)RS-232或RS-485電口通信由 于是采用電纜作為傳輸介質(zhì)所以存在以下缺點(diǎn)1、抗干擾能力極差； 2、通信距離太小(一般不超過1.2Km); 3、容易將風(fēng)機(jī)外的雷擊引 入風(fēng)機(jī)內(nèi)部或控制室的計(jì)算機(jī)和其它重要儀器設(shè)備，從而損壞儀器設(shè) 備；4、通信容量不夠(無法傳輸大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像)；5、實(shí)時(shí)性 無法滿足新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的要求。即便采用光纖作為通信介質(zhì)，雖然 解決了通信距離和抗干擾的問題，但是通信容量太小、可靠性和實(shí)時(shí) 性不高的問題仍然存在。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電容量以及技術(shù)越來越先進(jìn)，對通信的可靠 性、通信帶寬(通信容量)、通信的實(shí)時(shí)性要求已經(jīng)超出RS-232或 RS-485電口通信的通信能力。老式風(fēng)力發(fā)電機(jī)由自身的計(jì)算機(jī)來控 制運(yùn)行，而現(xiàn)在的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)時(shí)控制環(huán)節(jié)是通過通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的 (即中控室實(shí)施對整個(gè)風(fēng)電場所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制管理)，所以， 對通信的可靠性、實(shí)時(shí)性的要求更是不允許出現(xiàn)如何的錯誤，因?yàn)槟?怕是一個(gè)小小的指令的錯誤將對風(fēng)力發(fā)電機(jī)或整個(gè)風(fēng)電場產(chǎn)生巨大 的破壞和不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。 發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有背景技術(shù)中存在的缺陷和風(fēng)力發(fā)電行業(yè)對新的通 信技術(shù)的迫切需要，本發(fā)明提供了一種專用于風(fēng)力發(fā)電場通信的工業(yè) 以太網(wǎng)交換機(jī)。本發(fā)明的目的是通過如下措施來達(dá)到的專用于風(fēng)力發(fā)電場通信 的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，它包括交換網(wǎng)絡(luò)控制器1、網(wǎng)絡(luò)接口 2、電源轉(zhuǎn)換部分6、雙電源接口 5、線路編解碼電路4，線路編解碼電路4 與交換網(wǎng)絡(luò)控制器1連接，交換網(wǎng)絡(luò)控制器1分別與電源轉(zhuǎn)換部分6 和網(wǎng)絡(luò)接口2連接，電源轉(zhuǎn)換部分6與雙電源接口5連接，其特征在 于它還包括冗余光纖鏈路部分7，所述冗余光纖鏈路部分7與線路編 解碼電路4連接，所述冗余光纖鏈路部分7包括第一光口 A、第二光 口 B，所述第一光口 A上有第一發(fā)送接口 TX1和第一接收接口 RX1， 所述第二光口 B上有第二發(fā)送接口 TX2和第二接收接口 RX2，所述第 一發(fā)送接口 TX1和第一接收接口 RX1分別通過光纖與第一光纖分路器 8和第二光纖分路器9連接，所述第二發(fā)送接口 TX2和第二接收接口 RX2分別通過光纖與第三光纖分路器10和第四光纖分路器11連接， 同時(shí)第四光纖分路器11與第一光纖分路器8通過光纖連接，第二光 纖分路器9通過光纖與第三光纖分路器10連接，所述第一光纖分路 器8上還連接有第三發(fā)送接口 TX3，第二光纖分路器9上還連接有第 三接收接口 RX3，第三光纖分路器10上還連接有第四發(fā)送接口 TX4， 第四光纖分路器11上還連接有第四接收接口 RX4。在上述技術(shù)方案中，所述線路編解碼電路4上還有光纖自愈環(huán)控 制電路3。
本發(fā)明采用先進(jìn)的100M/1000M以太網(wǎng)通信模式，解決了通信的 帶寬和實(shí)時(shí)性問題。傳輸介質(zhì)采用光纖冗余環(huán)網(wǎng)通信技術(shù)，解決了通 信中的抗干擾、抗雷擊通信距離的問題(無中繼傳輸可達(dá)到100Km)。 特別是在設(shè)備掉電后仍然能夠保證光纖網(wǎng)絡(luò)完整性和連通性的設(shè)備 內(nèi)部光纖冗余鏈路技術(shù)，解決了風(fēng)力發(fā)電廠數(shù)據(jù)通信中的一大難題。 在信號傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性方面完全滿足了風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的應(yīng)用 要求。


圖1為本發(fā)明專用于風(fēng)力發(fā)電場通信的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的結(jié) 構(gòu)方框圖。圖2為雙環(huán)自愈技術(shù)解決主環(huán)(備環(huán))斷裂自愈應(yīng)用示意圖。 圖3為雙環(huán)自愈技術(shù)解決雙環(huán)(主環(huán)和備環(huán))斷裂自愈示意圖。 圖4為以太網(wǎng)交換機(jī)某從站兩邊光纖全部斷裂時(shí)，其它從站正常 工作示意圖。圖5為本發(fā)明以太網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施情況，但它們并不構(gòu)成對本 發(fā)明的限定，同時(shí)通過說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚和容易理參閱圖1可知本發(fā)明專用于風(fēng)力發(fā)電場通信的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，它包括交換網(wǎng)絡(luò)控制器1、網(wǎng)絡(luò)接口 2、電源轉(zhuǎn)換部分6、雙電 源接口5、線路編解碼電路4，線路編解碼電路4與交換網(wǎng)絡(luò)控制器 1連接，交換網(wǎng)絡(luò)控制器1分別與電源轉(zhuǎn)換部分6和網(wǎng)絡(luò)接口 2連接， 電源轉(zhuǎn)換部分6與雙電源接口 5連接，其特征在于它還包括冗余光纖 鏈路部分7，所述冗余光纖鏈路部分7與線路編解碼電路4連接，所 述冗余光纖鏈路部分7包括第一光口 A、第二光口 B，所述第一光口 A上有第一發(fā)送接口 TX1和第一接收接口 RX1，所述第二光口 B上有
第二發(fā)送接口 TX2和第二接收接口 RX2，所述第一發(fā)送接口 TX1和第 一接收接口 RX1分別通過光纖與第一光纖分路器8和第二光纖分路器 9連接，所述第二發(fā)送接口 TX2和第二接收接口 RX2分別通過光纖與 第三光纖分路器10和第四光纖分路器11連接，同時(shí)第四光纖分路器 11與第一光纖分路器8通過光纖連接，第二光纖分路器9通過光纖 與第三光纖分路器10連接，所述第一光纖分路器8上還連接有第三 發(fā)送接口TX3，第二光纖分路器9上還連接有第三接收接口 RX3，第 三光纖分路器10上還連接有第四發(fā)送接口 TX4，第四光纖分路器11 上還連接有第四接收接口 RX4。所述線路編解碼電路4上還有光纖自 愈環(huán)控制電路3。本發(fā)明中各部件的作用交換網(wǎng)絡(luò)控制器主要負(fù)責(zé)以太網(wǎng)絡(luò)的數(shù) 據(jù)交換和控制；RJ45網(wǎng)絡(luò)接口通過雙絞線與其它交換機(jī)或以太網(wǎng)接 口相連；光纖自愈環(huán)控制電路電路主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障和故障恢復(fù)后的 網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和自動恢復(fù)。線路編解碼電路主要實(shí)現(xiàn)對設(shè)備數(shù)據(jù)的編解碼 并將解編碼后的數(shù)據(jù)交給交換網(wǎng)絡(luò)控制器進(jìn)行處理。冗余光纖鏈路部分是本發(fā)明的關(guān)鍵部分，它的功能就是在設(shè)備失 去電源供應(yīng)的情況下仍然可以保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)光纖鏈路的完整性和連 通性，從而使得網(wǎng)絡(luò)上任一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或失去電源供應(yīng)的情況下 光纖網(wǎng)絡(luò)不會被中斷。實(shí)現(xiàn)原理現(xiàn)有的光端機(jī)產(chǎn)品在傳輸信號的過程中幾乎全部采用 電信號轉(zhuǎn)換成光信號，然后將光信號再轉(zhuǎn)成電信號的電一光一電工作 模式。這種工作方式使得信號在傳輸過程中產(chǎn)生很大的延時(shí)和變形。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)較少時(shí)這些缺點(diǎn)不易被表現(xiàn)出來，但是， 一旦網(wǎng)絡(luò)中 的節(jié)點(diǎn)較多時(shí)將使得信號傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性得不到保證。如果網(wǎng)絡(luò)中任一 個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或失去電源供應(yīng)時(shí)更為嚴(yán)重的問題出現(xiàn)了，故障節(jié)點(diǎn) 設(shè)備沒有了電源供應(yīng)，基于電—光一電的工作過程隨之停止，光纖網(wǎng) 絡(luò)被斷開，網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓。而本發(fā)明采用雙光口、并將四個(gè)光路分支
器也相互連接，從而解決了網(wǎng)絡(luò)中任一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或失去電源供 應(yīng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓的問題。同時(shí)本發(fā)明采用雙環(huán)自愈技術(shù)，當(dāng)用于傳 輸光信號的介質(zhì)一光纖光纜被挖斷時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)也不會陷入癱瘓。參閱圖2可知對于自愈環(huán)而言，當(dāng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中有一根光纖斷裂， 若節(jié)點(diǎn)1與2之間的光纖斷裂，不會對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊有任何影響，因 為該光纖自愈環(huán)是工作在主環(huán)與備環(huán)同時(shí)工作的方式下，也就是通常 所說的熱備份，當(dāng)一個(gè)環(huán)路出現(xiàn)故障是，數(shù)據(jù)立即切換至另一環(huán)路。參閱圖3可知在實(shí)際應(yīng)用中有時(shí)會出現(xiàn)由于施工不當(dāng)，挖斷整 條光纜的情況，當(dāng)出現(xiàn)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的光纖全部斷裂的情況時(shí)，這時(shí)整 個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通訊仍不受影響，這時(shí)節(jié)點(diǎn)1與2的光端機(jī)將啟動自愈 保護(hù)機(jī)制，將整個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)變?yōu)殒湢罱Y(jié)構(gòu)，確保數(shù)據(jù)可靠傳輸。參閱圖4可知若遇到最惡劣的情況，就是有某個(gè)或幾個(gè)節(jié)點(diǎn)兩邊的光纖全部斷裂，若節(jié)點(diǎn)2的兩邊光纖全部斷裂，這時(shí)節(jié)點(diǎn)2將從 整個(gè)環(huán)網(wǎng)中脫離，但此時(shí)節(jié)點(diǎn)1與3會啟動自愈機(jī)制，整個(gè)環(huán)網(wǎng)中除 了節(jié)點(diǎn)2，其它節(jié)點(diǎn)都可進(jìn)行正常通訊。另外，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)間后必須停電檢修，此時(shí)該 節(jié)點(diǎn)設(shè)備將失去電源供應(yīng)。采用后備電源會增加大量用戶成本，同時(shí) 由于后備電源的容量有限，當(dāng)其中某一臺風(fēng)機(jī)長時(shí)間停機(jī)檢修時(shí)顯然 會耗盡后備電源的能量，仍然不能從根本上解決問題。參閱圖5可知本發(fā)明專用于風(fēng)力發(fā)電場通信的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)的，采用第一個(gè)以太網(wǎng)交換機(jī)與第二個(gè)以太網(wǎng)交 換機(jī)連接，第二個(gè)以太網(wǎng)交換機(jī)與第三個(gè)以太網(wǎng)交換機(jī)連接，依此類 推，但最后一個(gè)以太網(wǎng)交換機(jī)需要與第一個(gè)以太網(wǎng)交換機(jī)連接，從而 形成環(huán)網(wǎng)。
權(quán)利要求
1、專用于風(fēng)力發(fā)電場通信的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，它包括交換網(wǎng)絡(luò)控制器(1)、網(wǎng)絡(luò)接口(2)、電源轉(zhuǎn)換部分(6)、雙電源接口(5)、線路編解碼電路(4)，線路編解碼電路(4)與交換網(wǎng)絡(luò)控制器(1)連接，交換網(wǎng)絡(luò)控制器(1)分別與電源轉(zhuǎn)換部分(6)和網(wǎng)絡(luò)接口(2)連接，電源轉(zhuǎn)換部分(6)與雙電源接口(5)連接，其特征在于它還包括冗余光纖鏈路部分(7)，所述冗余光纖鏈路部分(7)與線路編解碼電路(4)連接，所述冗余光纖鏈路部分(7)包括第一光口(A)、第二光口(B)，所述第一光口(A)上有第一發(fā)送接口(TX1)和第一接收接口(RX1)，所述第二光口(B)上有第二發(fā)送接口(TX2)和第二接收接口(RX2)，所述第一發(fā)送接口(TX1)和第一接收接口(RX1)分別通過光纖與第一光纖分路器(8)和第二光纖分路器(9)連接，所述第二發(fā)送接口(TX2)和第二接收接口(RX2)分別通過光纖與第三光纖分路器(10)和第四光纖分路器(11)連接，同時(shí)第四光纖分路器(11)與第一光纖分路器(8)通過光纖連接，第二光纖分路器(9)通過光纖與第三光纖分路器(10)連接，所述第一光纖分路器(8)上還連接有第三發(fā)送接口(TX3)，第二光纖分路器(9)上還連接有第三接收接口(RX3)，第三光纖分路器(10)上還連接有第四發(fā)送接口(TX4)，第四光纖分路器(11)上還連接有第四接收接口(RX4)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的專用于風(fēng)力發(fā)電場通信的工業(yè)以太網(wǎng) 交換機(jī)，其特征在于所述線路編解碼電路(4)上還有光纖自愈環(huán)控制 電路(3)。
全文摘要
專用于風(fēng)力發(fā)電場通信的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，它包括交換網(wǎng)絡(luò)控制器(1)、網(wǎng)絡(luò)接口(2)、電源轉(zhuǎn)換部分(6)、雙電源接口(5)、線路編解碼電路(4)，線路編解碼電路(4)與交換網(wǎng)絡(luò)控制器(1)連接，交換網(wǎng)絡(luò)控制器(1)分別與電源轉(zhuǎn)換部分(6)和網(wǎng)絡(luò)接口(2)連接，電源轉(zhuǎn)換部分(6)與雙電源接口(5)連接，其特征在于它還包括冗余光纖鏈路部分(7)。本發(fā)明克服了現(xiàn)有以太網(wǎng)交換機(jī)抗干擾能力差、通信距離短等缺點(diǎn)。本發(fā)明在設(shè)備掉電后網(wǎng)絡(luò)仍然能夠保證光纖網(wǎng)絡(luò)完整性和連通性的設(shè)備內(nèi)部光纖冗余鏈路技術(shù)，解決了風(fēng)力發(fā)電廠數(shù)據(jù)通信中的一大難題。在信號傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性方面完全滿足了風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的應(yīng)用要求。
文檔編號H04Q11/00GK101155434SQ20071005302
公開日2008年4月2日 申請日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月23日
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