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近日，深圳市厚石網(wǎng)絡(luò)科技有限公司市場總監(jiān)吳林先生發(fā)表工業(yè)交換機在風電應(yīng)用的看法，全文如下：
吳林先生表示，目前，我國已經(jīng)成為全球風力發(fā)電規(guī)模最大、增長最快的市場。根據(jù)全球風能理事會（Global Wind Energy Council）統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球風電累計裝機容量從截至2001年12月31日的23，900MW增至截至2021年12月31日的486，749MW，年復合增長率為22.25%，而同期我國風電累計裝機容量的年復合增長率為49.53%，增長率位居全球第一；2021年，我國新增風電裝機容量23，328MW（臨時數(shù)據(jù)），占當年全球新增裝機容量的42.7%，位居全球第一。
數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局
隨著風力發(fā)電場的大量建設(shè)，風場信息化管理系統(tǒng)、風機遠程監(jiān)控系統(tǒng)也隨之被大量應(yīng)用。這些系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境惡劣，需要管理型寬溫工業(yè)交換機進行網(wǎng)絡(luò)支持，所以中國風電市場對工業(yè)交換機的要求也越來越高。
一、風力發(fā)電領(lǐng)域?qū)τ诮粨Q機的要求
通信網(wǎng)絡(luò)的根本任務(wù)是解決風電場系統(tǒng)的實時信息交換，而網(wǎng)絡(luò)是不可或缺的功能載體，那么構(gòu)建一個可靠、實時、高效的網(wǎng)絡(luò)體系是通信的關(guān)鍵之一。在風電場系統(tǒng)中對通信設(shè)備的要求主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
1、可靠性
由于電力生產(chǎn)的連續(xù)性和重要性，通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性是第一位的，應(yīng)避免一個裝置損壞導致通信中斷。特別是數(shù)字、圖像信息的多媒體技術(shù)的應(yīng)用，我們會更加依賴通信網(wǎng)絡(luò)，因此，一個可靠的通信網(wǎng)絡(luò)是首要條件。
2、安全性
保證遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)的安全性，工業(yè)交換機需要具備網(wǎng)絡(luò)管理和安全設(shè)置功能。
3、實時性
因測控數(shù)據(jù)、保護信號、遙控命令等都要求實時傳送，雖然正常工作時，通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)流不大，但出現(xiàn)故障時要傳送大量的數(shù)據(jù)，要求信息能在通信網(wǎng)絡(luò)上快速傳送。
4、環(huán)境適應(yīng)能力
風電場應(yīng)用環(huán)境惡劣，長年風沙嚴重，晝夜、冬夏溫差大，要求交換機工作溫度范圍較寬，擁有較高的防護等級。在風電場中存在非常強的電磁干擾，要求交換機擁有極強的抗電磁干擾能力。
二、風力發(fā)電系統(tǒng)中工業(yè)交換機應(yīng)用方案分析
通過分析風力發(fā)電的實際需求，厚石網(wǎng)絡(luò)提供的工業(yè)交換機組網(wǎng)方案主要從以下幾個方面進行考慮：
1、采用統(tǒng)一和開放的協(xié)議，能夠無縫連接不同廠商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，性價比高。
2、風場建在開闊地帶，容易遭到強雷擊侵擾，當?shù)貧夂颦h(huán)境比較惡劣，風電設(shè)備本身工作時的機械振動和電磁輻射較大，因此風電場中心監(jiān)控系統(tǒng)與風力發(fā)電機就地控制系統(tǒng)之間的通信可靠性十分重要，將直接影響整個風場機組監(jiān)控系統(tǒng)的可靠運行。
3、因網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，組網(wǎng)方案采用清晰的多層結(jié)構(gòu)，從最根本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計上簡化網(wǎng)絡(luò)的維護及管理，實現(xiàn)故障點的快速分離，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
4、組網(wǎng)方案必須具備一定的故障排除及快速自愈功能，能夠針對設(shè)備故障、鏈路故障進行診斷及快速排除，并實時報警。
5、考慮到工業(yè)現(xiàn)場對實時性要求，采用環(huán)網(wǎng)設(shè)計理念，避免單條鏈路故障對網(wǎng)絡(luò)的影響。
6、為了保證遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)的安全性，交換機需要有全面的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)置。
三、厚石網(wǎng)絡(luò)工業(yè)交換機風電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方案拓撲圖
在本方案中，每個風機處放置一臺IS3000系列工業(yè)交換機，風機處的工業(yè)交換機與控制中心處的IS3000系列工業(yè)以太網(wǎng)交換機通過光纖互聯(lián)形成環(huán)網(wǎng)，然后控制中心的IS3000系列工業(yè)交換機通過RJ45以太網(wǎng)接口分別連接兩臺核心IS6000系列工業(yè)交換機，控制中心的服務(wù)器和主機采用雙網(wǎng)卡分別接入兩臺核心交換機。
環(huán)網(wǎng)中的IS3000系列工業(yè)交換機啟用ERPS協(xié)議功能，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)鏈路的冗余，保障了網(wǎng)絡(luò)的無憂切換，網(wǎng)絡(luò)自愈時間≤50ms。在組網(wǎng)中啟用交換機的VLAN虛擬局域網(wǎng)功能，將風電系統(tǒng)中不同的業(yè)務(wù)進行隔離，防止業(yè)務(wù)的廣播風暴影響其他業(yè)務(wù)，并將交換機各業(yè)務(wù)接入端口開啟廣播風暴抑制功能，起到有效數(shù)據(jù)傳輸，無效數(shù)據(jù)抑制的作用，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩�。同時采用QOS服務(wù)質(zhì)量功能，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)級別對交換機的接入端口進行帶寬分配，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝浴?/p>
網(wǎng)絡(luò)拓撲如下圖所示：
工業(yè)交換機拓撲圖
四、厚石網(wǎng)絡(luò)工業(yè)交換機方案的優(yōu)勢
厚石網(wǎng)絡(luò)工業(yè)以太網(wǎng)交換機具有以下的優(yōu)勢：
1、支持快速冗余組網(wǎng)
厚石網(wǎng)絡(luò)工業(yè)交換機支持標準協(xié)議ERPS，采用該協(xié)議可以搭建一個可靠的冗余網(wǎng)絡(luò)，ERPS協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)收斂時間≤50ms。
2、抗干擾能力強
厚石網(wǎng)絡(luò)工業(yè)交換機可以工作在嚴酷的電磁環(huán)境中，并且在數(shù)據(jù)口和電源端口防雷、快速脈沖群、靜電放電等都有較高的防護等級。
3、寬溫度設(shè)計，可應(yīng)用于惡劣的環(huán)境
厚石網(wǎng)絡(luò)工業(yè)交換機是寬溫設(shè)計，工作溫度：-40℃~75℃，存儲溫度：-40℃~85℃，滿足惡劣工作環(huán)境的需求。
4、具有靈活的安裝方式
厚石網(wǎng)絡(luò)工業(yè)交換機支持卡軌式安裝、機架式安裝，靈活的安裝滿足多種場景的安裝需求。
5、電源優(yōu)勢
厚石網(wǎng)絡(luò)工業(yè)交換機支持雙電源供電模式，支持寬電壓輸入，提高交換機供電的可靠性。
6、安全優(yōu)勢
厚石網(wǎng)絡(luò)工業(yè)交換機通過以下措施來保證工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信的安全性：
Ø 支持802.1x功能
802.1x協(xié)議是基于Client/Server的訪問控制和認證協(xié)議。它可以限制未經(jīng)授權(quán)的用戶/設(shè)備通過接入端口(access port)訪問網(wǎng)絡(luò)。在獲得交換機提供的各種業(yè)務(wù)服務(wù)之前，802.1x對連接到交換機端口上的用戶/設(shè)備進行認證。在認證通過之前，802.1x只允許EAPoL（基于局域網(wǎng)的擴展認證協(xié)議）數(shù)據(jù)通過設(shè)備連接的交換機端口；認證通過以后，正常的數(shù)據(jù)可以順利地通過以太網(wǎng)端口。達到了接受合法用戶接入，拒絕非授權(quán)用戶的訪問，保護網(wǎng)絡(luò)安全的目的。
Ø 支持ACL（訪問控制列表）功能
訪問控制列表（Access Control List，ACL） 是交換機接口的控制指令列表，用來控制端口進出的數(shù)據(jù)包。配置ACL后，可以限制網(wǎng)絡(luò)流量，允許特定設(shè)備訪問，指定轉(zhuǎn)發(fā)特定端口數(shù)據(jù)包等。為了保證網(wǎng)絡(luò)之間的安全性，需要通過安全策略來保障非授權(quán)用戶只能訪問特定的網(wǎng)絡(luò)資源，從而達到對訪問進行控制的目的。簡而言之，ACL可以過濾網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)報文，是控制訪問的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段。
Ø 支持VLAN（虛擬局域網(wǎng)）功能
VLAN 是一種將局域網(wǎng)設(shè)備從邏輯上劃分成一個個網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)將一個大的物理網(wǎng)絡(luò)分隔成多個虛擬工作組數(shù)據(jù)交換技術(shù)。這些設(shè)備和用戶不受物理位置的限制，可以根據(jù)功能、部門及應(yīng)用等因素設(shè)定為一個群組，使它們之間通信像在同一個物理分段中。
Ø 支持QOS（服務(wù)質(zhì)量）功能
QoS（Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量）是用各種手段解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問題的一種技術(shù)。當網(wǎng)絡(luò)過載或擁塞時，QoS 能確保重要業(yè)務(wù)量和關(guān)鍵應(yīng)用不受延遲或丟棄，同時保證網(wǎng)絡(luò)的高效運行。
厚石網(wǎng)絡(luò)工業(yè)交換機采用了CoS、DSCP、本地優(yōu)先級策略，保障了關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實時可靠傳輸。
Ø 支持端口鏡像功能
端口鏡像（port Mirroring）功能通過在交換機上，將一個或多個源端口的數(shù)據(jù)流量轉(zhuǎn)發(fā)到某一個指定端口來實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)聽，指定端口稱之為“鏡像端口”或“目的端口”，在不嚴重影響源端口正常吞吐流量的情況下，可以通過鏡像端口對網(wǎng)絡(luò)的流量進行監(jiān)控分析，在網(wǎng)絡(luò)出故障的時候，可以快速地定位故障。
厚石網(wǎng)絡(luò)工業(yè)交換支持鏡像監(jiān)控端口的入口數(shù)據(jù)、出口數(shù)據(jù)，也可以同時監(jiān)控端口的出、入口數(shù)據(jù)。
Ø 支持流量控制功能
交換機的流量控制可以預防因為廣播數(shù)據(jù)包、組播數(shù)據(jù)包及因目的地址錯誤的單播數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)流量過大造成交換機帶寬的異常負荷，并可提高系統(tǒng)的整體效能，保持網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定的運行。
厚石網(wǎng)絡(luò)工業(yè)交換機支持對端口的出口、入口數(shù)據(jù)進行限速配置。
Ø 支持風暴抑制功能
廣播風暴是指廣播的泛洪數(shù)據(jù)充斥網(wǎng)絡(luò)無法得到處理，并占用大量的網(wǎng)絡(luò)寬帶和資源，導致正常業(yè)務(wù)不能運行，甚至徹底癱瘓。
廣播風暴控制是允許端口對網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)的廣播風暴進行過濾。開啟廣播風暴過濾后，當端口收到的廣播幀累計到預定門限值時，端口將自動丟棄收到的多出廣播幀。當未啟用該功能或廣播幀未累計到門限時，廣播幀將被正常廣播到交換機的其它端口。設(shè)備系統(tǒng)風暴過濾的對象分別為廣播/未知單播/未知組播三種，對于三種報文的操作和工作原理均一樣。
Ø 支持告警功能
厚石網(wǎng)絡(luò)工業(yè)交換機支持不同事件的繼電器告警、告警燈告警、trap告警、日志告警，支持的事件包括：電源告警、端口UP/DOWN告警、環(huán)網(wǎng)拓撲變更告警、環(huán)路檢測告警、配置變更告警、溫度告警、CPU告警、內(nèi)存告警等，當觸發(fā)事件告警時，繼電器將處于閉合狀態(tài)，告警燈亮，交換機向trap主機發(fā)送trap告警信息，并將告警信息記錄在日志中。
網(wǎng)管人員依據(jù)以上信息掌握設(shè)備的運行狀況，及早發(fā)現(xiàn)問題，及時進行配置設(shè)定和排障，保障網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定地運行。
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