专利名称：用于配置风力场网络的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于配置风力场网络的方法。本发明还涉及风力场网络。
背景技术：
用于风力发电的风力涡轮通常被分组为所谓的风力场或风力站，其包括从几个风力涡轮到大量的风力涡轮。尤其是，大型海岸风力场被构建，其包括上百个风力涡轮或者更多。由于在最近几年期间再生风能发电长足增加，因此期望风力场中的风力涡轮的数量也增加。
典型地，风力场具有集中式控制单元，其允许监控和控制风力场。风力场中的每个风力涡轮经由风力场局域网(LAN)连接到该集中式控制器。并且，每个涡轮包括多个诸如控制器、传感器等的设备，这些设备连接到风力场网络。通常，这些设备连接到风力涡轮的中心交换机。
对于风力场LAN内部的通信以及对于与例如在远程控制中心处的风力场外部主机的通信，通常使用网际协议标准(IP)。IP是网际协议组中的网络层协议，并且是还提供全局唯一地址(例如，以太网的MAC地址)的上层协议，但这些地址中的两个不需要能够彼此通信。IP将服务添加到这些数据链路层协议之上，数据链路层协议提供唯一识别网络上的任何其它设备并与这些设备通信的能力。
因此，与风力场LAN连接的每个设备要求用于通信的IP地址。在计算机网络中，IP地址(网际协议地址)是设备使用的唯一编号，以便在网络上利用网际协议标准(IP)来彼此识别和通信。任何参与的网络设备——包括交换机、控制器和传感器——需要其自己的唯一地址。
原理上，存在向设备分配IP地址的两种方法动态和静态。动态IP地址是对于可变的时间长度而分配的。为了使用动态IP地址，诸如动态主机配置协议(DHCP)的服务被用于分配地址给请求的网络设备。动态主机配置协议(DHCP)是客户端-服务器连网协议，其提供用于分配IP地址给客户端主机的机制。但是，如果DHCP用于在风力场网络中分配IP地址，则设备和风力涡轮之间的相关性丢失。因此，不能确定设备属于哪个特定的涡轮，并且因此不能确定哪些设备属于相同的涡轮。但是，重要的是可靠且正确地识别风力站中的特定风力涡轮及其内置的部件。
为此，当前在风力场网络中的网络设置是通过手工完成的。特别地，根据预定静态编号方案将静态IP地址手工分配给设备。该工作消耗了大量时间并对于大型风力场可甚至需要数周来完成。并且，手动分配过程是容易出错的。特别地，可能发生，相同的IP地址被分配两次或者没有向风力涡轮的部件分配IP地址。
发明内容
考虑到以上内容，提供了一种用于自动配置风力场中局域网的方法。该方法包括步骤(a)自动分配IP地址给与本地风力场网络连接的设备，(b)从该设备自动接收标识符标签，和(c)将自动分配的设备IP地址与风力场中由所述标识符标签识别的特定风力涡轮关联。
因此，在风力场中分配IP地址的手工过程可被自动化。同时，标识符标签允许将设备IP地址与风力场中的特定风力涡轮关联。因此，可确定哪些设备属于相同的特定涡轮。因此，网络配置可在数小时而不是数周内完成。此外，可从控制中心远程控制网络建立，在控制中心技术专家可使用该建立过程。
根据从属权利要求、说明书和附图，本发明的其它方面、优点和特征会很清楚。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于风力场网络自行配置的方法。该方法包括步骤(a)自动分配IP地址给与风力场网络链接的部件，(b)从该部件自动获得ID标记，并且(c)将自动获得的部件的IP地址与风力场中的各个风能站匹配，由ID标记来规定风能站。因此，在风力场中分配IP地址的手工过程可自动化，同时ID标记使操作员能够将部件的IP地址与各个风能站关联。因此，网络配置可在数小时而不是数周内完成。此外，可从控制中心远程控制网络建立，在控制中心技术专家可使用该建立过程。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于在风力场中自动配置网络的方法。该方法包括步骤自动分配IP地址给风力场网络中的部件，自动确定风力场网络中的链路结构，自动识别子网，接收子网的ID标签，并且将自动分配的属于子网的部件的IP地址归为由所述标识符标签指定的风力涡轮的属性。
根据本发明的又另外方面，提供一种风力场网络，其中该风力场网络包括ID标记发射器，其适于通过网络发射ID标记，使得与网络连接的部件的IP地址明确地与由ID标记规定的风力场的特定风力涡轮关联。
对于本领域技术人员，本发明的完整和开放的公开，包括最优模式都在包括有参考附图的说明书的剩余部分中更加特别地做了叙述，其中图1示出了风力场网络。
图2示出了风力涡轮的内部网。
图3是根据本发明的一个实施例的配置过程的流程图。
图4是根据本发明的另一个实施例的配置过程的流程图。
图5是根据本发明的一个实施例的风力场网络的框图。
图6是根据本发明的另一方面的建立过程的流程图。
图7是根据本发明的又一个实施例的建立过程的流程图。
图8是根据本发明的又进一个实施例的建立过程的流程图。
图9是根据本发明的一个实施例的示出建立过程的第一步骤的风力场网络的框图。
图10是根据本发明的一个实施例的示出建立过程中另外步骤的框图。
图11示出LLDP包的配置。
图12示出根据本发明的一个方面的风力场网络。
具体实施例方式
现在详细参考本发明的各个实施例，其一个或多个例子在图中说明。每个例子为了阐明本发明来提供，并且不意味着作为本发明的限制。例如，作为一个实施例的一部分说明或描述的特征可在其它实施例上或与其它实施例结合使用，以产生另外的实施例。还试图使本发明包括这种修改和变化。
图1示出了风力场网络。这里，风力场包括若干风力涡轮200。风力涡轮200经由风力场LAN300彼此连接。风力场LAN300还连接到远程控制中心100。可经由风力场LAN300从远程控制中心100访问每个风力涡轮200。远程控制中心100包括用于访问风力场LAN300的主机110。典型地，风力场LAN300经由安全互联网连接，例如VPN隧道而连接到控制中心100。当然，风力场LAN300还可经由单独的电缆连接而连接到控制中心100。
图2示出了风力涡轮200的典型内部网。其中，风力涡轮200包括风力涡轮交换机210。交换机210适用于处理风力涡轮200的内部设备220、230与风力涡轮200的网络环境的通信。此外，风力涡轮200包括涡轮控制器220和各种传感器230，比如振动传感器、冰冻检测器、负载检测器、电压和电流传感器等。这些传感器可连接到涡轮控制器220和/或交换机210。因此，交换机210、涡轮控制器220和传感器230形成了风力涡轮200的内部子网。典型地，这个内部子网经由交换机210连接到风力场网络。
接着，同时参考图3和5来描述根据本发明的一个实施例的风力场网络的配置过程。图3是根据本发明的实施例的配置过程的流程图，并且图5是根据本发明的一个实施例的风力场网络的框图。在根据本发明的配置过程中，IP地址首先被自动分配给与风力场网络连接的设备，例如交换机210(步骤S301)。这可以静态或动态地完成，但是自动完成的。这还在图5中示出，其中服务器分配IP地址给设备1。接着，从设备接收标识符标签(S302)。典型地，标识符标签包括风力涡轮的名称和/或编号。设备可在接收IP地址之后自动发送标识符标签，或者可等待发送标识符标签的专门请求。在接收标识符标签之后，设备所在的风力涡轮可根据该标识符标签来确定(S303)。最后，分配的设备IP地址可与风力场内特定的风力涡轮关联(S304)。因此，在风力场中分配IP地址的手工过程可以自动化，以便降低故障率。同时，标识符标签允许将设备IP地址与风力场内特定的风力涡轮关联。因此，可容易且可靠地确定设备属于哪些风力涡轮。
此外，对于风力场网络中的其它设备可重复包括步骤S301到304的以上过程。如图5所示，对于设备1到设备n的每个设备可执行该过程。结果，完整风力场网络的配置可在数小时而不是数周内完成。此外，可从控制中心远程控制网络建立，在控制中心技术专家可使用该建立过程。而且，可以容易地确定哪些设备是相同风力涡轮的部件，因为设备的IP地址与风力场中的各风力涡轮关联。
图4是根据上述配置过程的特定实施方式的配置过程的流程图。其中，利用DHCP和DCHP服务器来将IP地址动态分配给设备(S401)。在第二步骤中，从设备接收风力涡轮的编号(S402)并且借助该风力涡轮编号来识别风力涡轮(S403)。最后，设备的IP地址与所识别的风力涡轮关联。当然，对于连接到风力场网络的其它设备可重复该过程。
接着，参考图6描述本发明的另一方面的建立过程，图6示出了该建立过程的流程图。在根据本发明的配置过程中，IP地址首先被自动分配给与风力场网络连接的设备，例如交换机210(步骤S601)。这可以静态或动态地完成，但是自动完成的。在建立过程的下一个步骤中，确定风力场网络的网络拓扑(步骤S602)。因此，发现连接到风力场LAN的设备之间的链路的结构。在下一个步骤中，在风力场网络中识别子网(S603)。典型地，子网对应于以上参考图2所述的风力涡轮。但是，其它子网也可包括在风力场网络中，比如中心风力场控制单元的子网。接下来，从子网接收标识符标签(S604)。典型地，标识符标签包括对应于子网的风力涡轮的名称和/或编号。在接收标识符标签之后，子网所在的风力涡轮可根据该标识符标签来确定。最后，子网内的设备IP地址可与风力场内特定的风力涡轮关联(S605)。因此，在风力场中手工分配IP地址给设备的建立过程可以自动化。因此，完整风力场网络的配置可在数小时而不是数周内完成，并可降低故障率。此外，可从控制中心远程控制网络建立，在控制中心技术专家可使用该建立过程。而且，可以容易地确定哪些设备是相同风力涡轮的部件。最后，自动确定完整风力场网络拓扑，以便自动检测故障位置或替换的部件。
图7是根据上述建立过程的特定实施方式的建立过程的流程图。其中，利用DHCP将IP地址动态地分配给风力场网络内的设备(步骤S701)。这还在图9中示出，其中DCHP服务器动态地分配IP地址给设备。但是，从图9中可看出，网络拓扑在该阶段不知道。在建立过程的下一个步骤中，利用链路层发现协议LLDP来自动确定风力场网络的网络拓扑(步骤S702)。
链路层发现协议LLDP是厂商中立的2层协议，该协议允许网络设备发送自身有关的信息到它的邻居并从它的邻居接收这样的信息。所接收的信息可存储在LLDP管理信息库(LLDP MIB)。网络管理站(NMS)可经由SNMP(简单网络管理协议)来访问存储在LLDP MIB中的信息。2005年5月，LLDP正式被批准为IEEE标准802.1AB-2005。LLDP包的结构在图11中示出。LLDP包起始于首部，首部包含IEEE目的地MAC地址、源MAC地址和LLDP以太类型(Ethertype)，之后是LLDP数据单元。LLDP DU包含以类型长度值(TLV)格式编码的信息块。必备信息包括设备的机箱ID、设备的端口ID、使用期限、和END块。在使用期限块和END块之间可提供若干可选块TLV 1到TLV n。可选块TLV1到TLV n可包括附加的用户定义信息，例如风力涡轮名称和/或编号。
发现网络拓扑的步骤S702还在图10中示出。其中，可看到LLDP服务器一般与步骤S701的DHCP服务器相同，LLDP服务器开始发现它的邻居并且它的每个邻居发现其各自的邻居。因此，发现了网络拓扑。在下一个步骤中，识别了风力涡轮子网，因为根据LLDP信息识别了风力涡轮交换机(步骤S703)，其中从交换机接收了风力涡轮编号(步骤S704)。典型地，包括交换机的特定风力涡轮的风力涡轮编号包括在一个或多个可选TLV中，即在LLDP DU的TLV 1到TLV n中。因为每个交换机唯一地对应于特定涡轮，所以子网下游的交换机可与该特定的风力涡轮关联。因此，在该特定的风力涡轮的子网中包含的设备的IP地址也可与识别的涡轮关联(步骤S705)。
图8是根据上述建立过程的可替换实施方式的建立过程的流程图。其中，利用DHCP动态分配IP地址(步骤S801)，利用LLDP发现网络拓扑(步骤S802)和通过识别涡轮交换机来识别风力涡轮子网(步骤S803)的步骤基本上与前述的步骤相同。与前述建立过程的不同在于，在本实施方式中，LLDP DU不包含对风力涡轮编号的引用。但是，风力涡轮交换机的设备编号，例如机箱ID被接收在LLDP包中(步骤S804)。接着，从数据库中读取对应于交换机设备编号的标识符标签(步骤S805)。根据该标识符标签，包括交换机的风力涡轮可被可靠地识别(步骤S806)。因此，子网中对应于交换机的设备IP地址可与所识别的风力涡轮关联。
图12示出适于执行上述过程的风力场网络。特别地，数据库120连接到LLDP服务器110。数据库120包含信息，该信息将连接到风力场网络的设备的设备编号关联到包括该设备的特定风力涡轮。当LLDP服务器110在LLDP包中接收设备编号，例如机箱ID时，它从数据库读取对应于设备编号的标识符标签。在该标识符标签的基础上，包括设备的风力涡轮被可靠识别。因此，在子网中对应于交换机的设备的IP地址可与所识别的风力涡轮关联。应当理解，在本发明的上下中，在风力涡轮中和风力场网络中使用的设备一般适用于DHCP和LLDP。
尽管在上述不同的实施方式中，通过识别风力涡轮交换机来识别子网，但应当理解，风力涡轮子网可替换地或附加地经由安装在风力涡轮中的另一个设备来识别。特别地，可通过识别风力涡轮控制器来识别子网。在该情况下，风力涡轮控制器可包括存储卡，在该存储卡上存储有涡轮的标识符标签。根据本发明的另一个实施例，一个或多个额外的用于发送标识符标签的网络设备可被安装在每个风力涡轮中。
所写的说明书使用了例子来公开本发明，包括了最优模式，还使本领域技术人员能够利用本发明。尽管本发明已经按照各种特定实施例来描述，但是本领域技术人员将认识到，本发明可在权利要求的精神和范围内作出修改。尤其，上述实施例的非互斥特征可彼此结合。本发明的可专利范围由权利要求定义，且可包括对本领域技术人员可出现的其它例子。这些其它例子也在权利要求的范围内，如果它们具有不同于权利要求文字语言的结构元素，或者如果它们包括等效的结构元素，这些等效的结构元素与权利要求文字语言无实质上的差别。
零件列表
权利要求
1.一种风力场网络，包括标识符标签发送设备(210，220，230)，其适于发送标识符标签，以便连接到所述风力场网络的设备的IP地址经由所述标识符标签唯一地与所述风力场中的特定风力涡轮(200)关联。
2.根据权利要求1的风力场网络，其中标识符标签发送设备是风力涡轮交换机(210)或风力涡轮控制器(220)。
3.根据权利要求1的风力场网络，其中标识符标签发送设备(210，220，230)包含数据库(120)，该数据库将连接到所述风力场网络的设备的设备编号与包括所述设备的特定风力涡轮(200)关联。
4.根据权利要求1的风力场网络，其中连接到所述风力场网络的设备适用于DHCP和LLDP。
全文摘要
一种风力场网络，包括标识符标签发送设备(210，220，230)，其适于发送标识符标签，以便连接到所述风力场网络的设备的IP地址经由所述标识符标签唯一地与风力场中的特定风力涡轮(200)关联。
文档编号H04L29/06GK101064735SQ200710102388
公开日2007年10月31日 申请日期2007年4月30日 优先权日2006年4月30日
发明者A·里斯伯格, A·埃根古尔 申请人:通用电气公司