基于电力线通讯实现的港口船舶岸电系统

1.本技术涉及船舶岸电领域，具体涉及一种基于电力线通讯实现的港口船舶岸电系统。


背景技术：

2.船舶岸电系统简单的说就是船舶停靠在码头的时候，停止使用船舶上的自备辅助发电机，转而使用陆地电源向主要船载系统供电。一般情况下，电力供电系统主要由发电厂，电力网变电站和用户三个要素构成的系统。所谓岸电技术，就用岸基电源替代柴油机发电，直接对邮轮、货轮、集装箱船、维修船舶等供电，以减少船舶在港口停泊时的污染排放。听上去岸电技术只是用岸上的电来替代船上的柴油发电机，但这绝不是从岸上电网拉两根电线这么简单。首先，岸电码头是高温、高湿、高腐蚀性的恶劣用电环境。其次，各个国家用电的频率不尽相同，例如美国等都采用60hz交流电，与我国的50hz频率不匹配。同时，各个吨位的船舶需求的电压和功率接口也不同，电压需要满足从380v到10kv的跨度，功率也存在几千伏安到十兆伏安以上的不同需求。此外，各个公司船舶对外接口不同，岸电技术要能主动检测和适应不同的接口，以满足不同公司船舶的需求。
3.现有技术的缺陷在于：目前的岸电系统基本满足了供电需求，但是对于网络信号的覆盖则无法实现，或者说实现成本较高，基于常识可以知道，要实现网络覆盖就不得不建造信号塔以及网络通讯线路，但是对于码头而言，一般都会涉及到集装箱的转运等，很显然的，并不满足建造信号塔以及网络通讯线路的条件。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于电力线通讯实现的港口船舶岸电系统。利用电力载波技术，实现岸电设施对接到船舶后，传输互联网、有线电视等信息，并利用船载wifi，实现船舶低成本、大带宽网络信号的覆盖，为船舶岸电的推广应用提供增值服务。
5.本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.airgig技术是通过在电线杆顶部放置一种超轻量无线网络装置，无线信号再沿着电力线进行传输，彼此之间之间进行联系沟通，比起网络，电的普及范围更广历史更悠久，因此凭借airgig的电力引导传输技术，就能实现几乎任何地方普及超高速的无线网络愿景。现有技术的瓶颈在于，如何将无线信号引入电力线，在大量的实验下发现，无线信号引入电力线后会出现大幅度的信号衰减，真正传输到电力线末端时，其信号强度几乎难以实现网络连接，或者说连接及其不稳定。
7.基于电力线通讯实现的港口船舶岸电系统，包括：
8.第一信号塔或信号基站；
9.若干airgig节点天线，按其布置顺序包括：至少一个首端airgig节点天线、若干中继airgig节点天线、以及至少一个终端airgig节点天线；
10.所述首端airgig节点天线靠近接收网络信号，所述中继airgig节点天线沿电力线按固定间距架设形成若干网络信息传输节点，所述终端airgig节点天线固定在岸边配电箱；
11.无线网络信号检测终端，用于检测电力线的网络信号强度；
12.若干调频设备，所述首端airgig节点天线、若干中继airgig节点天线各配置一台，接收所述网络信号强度，并根据所述网络信号强度调节所述对应的首端airgig节点天线、中继airgig节点天线的工作频段以增强电力线上网络信号的传输强度。
13.为了进一步增强网络信号的强度，在airgig节点天线和电力线之间还设置有信号增强装置，用于对网络信号的强度补偿，从而减少网络信号在电力线传输过程中的损耗，使其能实现稳定的网络连接。
14.本方案基于airgig技术，实现电力线传输网络信号，是基于电力载波基础的应用和拓展，5g信号的出现，使得airgig技术能够得以实现，本技术中克服了电力线传输无线信号损耗高的问题，可以通过电力线传输低损耗的网络信号，从而实现船舶岸电系统的网络覆盖。
15.进一步的，还包括至少一个用于接收终端airgig节点天线网络信号的路由节点，所述路由节点用于将网络信号辐射至船舶区域。
16.进一步的，所述airgig节点天线采用悬挂或杆塔的方式固定在距电力线30cm以内，当airgig节点天线与电力线相邻时采用绝缘子隔离，绝缘子的选择根据电力线输电电压等级决定。
17.优选的，在本技术中将airgig节点天线悬挂式的固定在电力线下方，这样可减少杆塔的增设，因此电力线之间的杆塔间距远远大于两个airgig节点天线之间的间距，因此部分airgig节点天线必须采用悬挂的方式固定。
18.进一步的，所述airgig节点天线包括：
19.接入天线，用于将网络信号传入下一airgig节点天线或路由节点；
20.回传天线阵列，用于将网络信号转换为回传无线信号引入电力线，使其沿电力线传输；
21.电源转换单元，供电；
22.无线收发器，包括至少一个接入收发器和回传收发器，将回传无线信号转换为以太网分组信号，再经过接入收发器转换为接入无线信号，再通过接入天线将无线信号传送到所述路由节点。
23.进一步的，所述接入天线、回传天线阵列、无线收发器工作频段为55-65ghz的毫米波信号。
24.进一步的，所述airgig节点天线包括若干根喇叭天线，每一根喇叭天线的波瓣宽度为30
°
，各天线阵列360度安装，各喇叭天线根据用途分为所述接入天线和回传天线阵列。
25.进一步的，所述第一信号塔或信号基站发出的网络信号为5g信号。
26.进一步的，相邻两所述airgig节点天线之间固定一台所述无线网络信号检测终端，所述无线网络信号检测终端与电力线网络信号传输方向逆向传输网络信号强度至所述调频设备。
27.进一步的，相邻两所述airgig节点天线之间的间距不超过50米。
28.进一步的，所述终端airgig节点天线与路由节点之间还包括一个第二调频设备，用于将所述毫米波信号转换为802.11ad或802.11ac wifi信号。
29.本技术的有益效果是：本技术中将airgig技术用于船舶岸电系统，实现了船舶岸电系统的网络信号覆盖，填补了船舶岸电系统无法实现网络覆盖的空白，且无需额外增设信号塔和网络线路，不会对码头的运转造成任何影响，实现岸电设施对接到船舶后，传输互联网、有线电视等信息，并利用船载wifi，实现船舶低成本、大带宽网络信号的覆盖，为船舶岸电的推广应用提供增值服务。
附图说明
30.图1为本技术实施例的系统示意图；
31.图2为airgig节点天线的原理图。
具体实施方式
32.下面结合具体实施例进一步详细描述本技术的技术方案，但本技术的保护范围不局限于以下所述。
33.参考图1所示，基于电力线通讯实现的港口船舶岸电系统，包括：
34.第一信号塔或信号基站；
35.若干airgig节点天线，按其布置顺序包括：至少一个首端airgig节点天线、若干中继airgig节点天线、以及至少一个终端airgig节点天线；
36.首端airgig节点天线靠近接收网络信号，中继airgig节点天线沿电力线按固定间距架设形成若干网络信息传输节点，终端airgig节点天线固定在岸边配电箱；
37.无线网络信号检测终端，用于检测电力线的网络信号强度；
38.若干调频设备，首端airgig节点天线、若干中继airgig节点天线各配置一台，接收网络信号强度，并根据网络信号强度调节对应的首端airgig节点天线、中继airgig节点天线的工作频段以增强电力线上网络信号的传输强度。
39.在本实施例中，第一信号塔或信号基站与首端airgig节点天线的距离不能超过第一信号塔或信号基站的有效辐射半径，也就是说，至少应该在船舶岸电系统最外围的一个杆塔的有效辐射半径内建设一座第一信号塔或信号基站，用于完成网络信号的传递，使首端airgig节点天线能够接收到可靠且稳定的网络信号。
40.为了进一步增强网络信号的强度，在airgig节点天线和电力线之间还设置有信号增强装置，用于对网络信号的强度补偿，从而减少网络信号在电力线传输过程中的损耗，使其能实现稳定的网络连接
41.在一些实施例中，还包括至少一个用于接收终端airgig节点天线网络信号的路由节点，路由节点用于将网络信号辐射至船舶区域。在具体应用中，应根据船舶区域面积进行合理的路由节点覆盖，以保证在该区域内的任一地方都能接收到相应的无线网络信号。
42.在一些实施例中，airgig节点天线采用悬挂或杆塔的方式固定在距电力线30cm以内，当airgig节点天线与电力线相邻时采用绝缘子隔离，绝缘子的选择根据电力线输电电压等级决定。采用绝缘子隔离的原因是为了避免电力线产生电弧等漏电现象影响airgig节点天线的正常工作。
43.参考图2所示，在一些实施例中，airgig节点天线包括：
44.接入天线，用于将网络信号传入下一airgig节点天线或路由节点；
45.回传天线阵列，用于将网络信号转换为回传无线信号引入电力线，使其沿电力线传输；
46.电源转换单元，供电；
47.无线收发器，包括至少一个接入收发器和回传收发器，将回传无线信号转换为以太网分组信号，再经过接入收发器转换为接入无线信号，再通过接入天线将无线信号传送到路由节点。
48.参考图2所示，在一些实施例中，接入天线、回传天线阵列、无线收发器工作频段为55-65ghz的毫米波信号。优选的，本实施例中的接入天线、回传天线阵列、无线收发器工作频段为60ghz的毫米波信号，60ghz无线收发器同样是该技术的关键核心，估计有多个收发器(接入收发器和回传收发器)，并采用mimo技术来提升宽带速率。下行链路方向，估计会经历两次信号转换过程，首先回传收发器将60ghz回传无线信号转换为以太网分组信号，再经过接入收发器转换为60ghz接入无线信号，再通过60ghz接入天线将无线信号传送到安装于家庭的客户端设备(cpe)。cpe接收到60ghz毫米波信号后，还需要再次转换。它可以转换为802.11ad或802.11ac wifi信号供家庭宽带上网，也可连接到lte-a/laa/lte-ufemtocell单元以提供手机上网、通话和家庭物联网服务。其中，调频设备主要是根据电力线中网络信号的强弱对airgig节点天线进行调频，使其在60ghz左右上下波动，从而适应电力线因电网振荡造成的信号不稳定，从而降低了网络信号在电力线传递过程中的信号衰减。
49.在一些实施例中，airgig节点天线包括若干根喇叭天线，每一根喇叭天线的波瓣宽度为30
°
，各天线阵列360度安装，各喇叭天线根据用途分为接入天线和回传天线阵列。
50.在一些实施例中，第一信号塔或信号基站发出的网络信号为5g信号。
51.在一些实施例中，相邻两airgig节点天线之间固定一台无线网络信号检测终端，无线网络信号检测终端与电力线网络信号传输方向逆向传输网络信号强度至调频设备。
52.在一些实施例中，相邻两airgig节点天线之间的间距不超过50米。
53.在一些实施例中，终端airgig节点天线与路由节点之间还包括一个第二调频设备，用于将毫米波信号转换为802.11ad或802.11ac wifi信号。
54.以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当理解本技术并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本技术的精神和范围，则都应在本技术所附权利要求的保护范围内。