CDMA通信技術在集中供熱系統(tǒng)中的應用

李盈 （天津市重熱供熱技術工程有限公司300222）

楊景龍（天津力源永春科技發(fā)展有限公司300222）

隨著社會的進步、經濟的發(fā)展以及人民對生活質量和水平要求的不斷提高，城市集中供熱規(guī)模在不斷擴大。在集中供熱監(jiān)控系統(tǒng)中，為保證優(yōu)質、穩(wěn)定的供熱，滿足熱用戶的需求，需要對眾多的供熱子站點進行實時監(jiān)測，同時大部分監(jiān)測數(shù)據(jù)需要實時發(fā)送到監(jiān)控中心的后端服務器進行處理。但由于監(jiān)測點分散，分布范圍廣，如何將該部分站點采集的數(shù)據(jù)及時、有效地進行傳送，是我們面臨的主要問題。

一、數(shù)據(jù)傳輸分類

數(shù)據(jù)傳輸可分為有線(包括架設光纜、電纜或租用電信專線)和無線 (包括數(shù)傳電臺和 CDMA、CDPD、GPRS等公用網信息平臺)兩大方式。相比較而言，在小型供熱區(qū)域中可采用有線方式解決。但在大型供熱區(qū)域管網中，由于數(shù)據(jù)傳輸網絡覆蓋面積大，數(shù)據(jù)采集點多而分散，采用有線方式造價昂貴，線路維護量大，而用無線數(shù)據(jù)傳輸方式具有投資少、開通快和運行維護簡單等優(yōu)點。

因此，建立基于CDMA無線網絡的自動監(jiān)控系統(tǒng)，來實現(xiàn)各換熱站現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、調度室與各換熱子站的數(shù)據(jù)實時通訊控制，在保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r、準確的前提下，將管網現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)運行費用也降低到了最低，并可極大地提高各換熱站的運行效率。

二、CDMA通信技術

CDMA是碼分多址的英文縮寫，它是在數(shù)字技術上的分支-擴頻通信技術上發(fā)展起來的一種新的無線通信技術。它具有實時在線、速度快、使用費用低的特點，其傳輸速度可達153kb/s。

與其他有線方式及GPRS傳輸通訊方式相比，采用CDMA無線通信方式具體優(yōu)勢如下：與有線方式相比其組網靈活、擴展容易、運行費用低，維護簡單、性價比高；

與GPRS等其他無線通信方式比較，其支持Mobile IP，增強了鑒權功能，并提供對多種隧道協(xié)議的支持，以方便各企業(yè)網的良好接入，且占用的是全新的800M頻段，頻率資源豐富等等。

綜上所述，采用CDMA 1x無線傳輸方式解決供熱數(shù)據(jù)同步傳輸問題是實現(xiàn)熱網現(xiàn)代化管理的必然途徑。

三、在供熱系統(tǒng)中的應用

我公司供熱管網監(jiān)控系統(tǒng)采用CDMA 1x無線通訊傳輸方式，將各個換熱子站的流量、溫度、壓力等參數(shù)信息實時傳送到數(shù)據(jù)中心。該傳輸技術具有實時性、可靠性、安全性強等特點，且組網快，維護簡單。

3.1 系統(tǒng)結構

該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)中心、通訊部分和換熱子站等組成。數(shù)據(jù)中心負責監(jiān)控和管理，通訊部分使用電信VPDN專線作為傳輸?shù)闹鞲删€，實現(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸。換熱子站采用工控機實現(xiàn)供熱設備數(shù)據(jù)采集、管理功能，采用無線路由器作為接入終端。

該系統(tǒng)組網結構如下：

1.各換熱子站采用netfront SCN2000路由器作為數(shù)據(jù)終端的無線接入設備，該設備是為滿足工業(yè)控制領域移動數(shù)據(jù)通信應用需求而設計的，是一款集成了CDMA數(shù)據(jù)傳輸功能和TCP/IP網絡、路由功能于一體的新型無線移動通信網絡設備；換熱子站內的數(shù)據(jù)采集工作由工控機實現(xiàn)。

2.數(shù)據(jù)中心采用netfront SRW3000路由器作為NAS，后接netfront SRW5000認證服務器及硬件防火墻，并采用二層鏈路協(xié)議的身份識別的VPDN方式，通過專業(yè)開發(fā)的CDMA專網認證服務器，在PPP鏈路層實現(xiàn)合法用戶的順利接入，同時拒絕非法用戶的接入并形成黑名單，以確保網絡的安全、穩(wěn)定。

組網結構如下圖所示：

CDMA1x系統(tǒng)結構圖

如上圖所示，系統(tǒng)運行時首先由換熱子站的無線路由器發(fā)起撥號連接，經過電信側的認證服務器驗證后，CDMA1X分組接入設備PDSN通過L2TP隧道路由經電信專線連接到公司中心端得數(shù)據(jù)中心NAS路由器上。整個隧道的開啟和通過均在電信網絡內部，可確保網內的數(shù)據(jù)安全可靠，具有很高的安全性保障，而且不存在互連互通瓶頸，可以有效保證用戶使用性能。然后NAS路由器將認證信息傳輸給數(shù)據(jù)中心側的專用認證服務器，一旦認證通過，認證服務器會給換熱子站端的無線路由器分配一個合法IP地址，此時無線路由器和供熱站監(jiān)控中心端NAS路由器成功建立L2TP隧道連接，并進行通訊。

3.2 系統(tǒng)特點

1.各供熱子站可隨意接入系統(tǒng)網絡，不受地域限制，且采集設備上電后，可自動與中心端握手并建立連接，無需人為參與，維護簡單。

2.系統(tǒng)具有實時在線特性，系統(tǒng)無時延，能夠同時實時收取、處理多個/所有監(jiān)測點的各種數(shù)據(jù)，無需輪巡就可以同步監(jiān)測點的時鐘可很好的滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求；

3.安裝調試簡單，建設周期短，利用現(xiàn)有成熟GPRS/CDMA網絡，系統(tǒng)投入運行時基本不需要調試，安裝簡捷；

4.接入設備價格較專線DDN相比，成本較低，且資費便宜；

5.接入網絡能夠適應供熱系統(tǒng)頻繁、大量、突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務傳輸，且通信質量穩(wěn)定可靠；

6.提供基于Web的系統(tǒng)配置和維護接口，支持遠程維護；

7.具備遠程升級和重啟動的功能。

結論：

綜上所述，該系統(tǒng)具備良好的抗干擾性以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，不僅實現(xiàn)了對各個換熱站的運行參數(shù)的集中監(jiān)視、控制，并且可以大量的減少運行人員的數(shù)量，換熱站實現(xiàn)了無人值守遠程監(jiān)控。對于供熱公司提高供熱效率、降低運行成本，能夠起到顯著效果。

（1）楊靜雯 CDMA 1X分組域VPDN業(yè)務解決方案.通信世界網，2004年3月2日

（2）敖綺 全面認識CDMA-VPDN.中國新通信，2006年7月26日

（3）康勝文 無線數(shù)據(jù)通訊技術在熱網監(jiān)控系統(tǒng)中的應用 河北電力技術2005年9月

（4）深圳華為 CDMA無線通信原理 企業(yè)內部資料