無線傳輸技術(shù)在水利自動(dòng)化控制及視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘#8195;要 介紹無線傳輸技術(shù)的優(yōu)勢以及無線局域網(wǎng)的架構(gòu)，無線局域網(wǎng)在自動(dòng)化控制及視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 水利；無線傳輸技術(shù)；無線局域網(wǎng)；無線網(wǎng)橋系統(tǒng)；自動(dòng)化控制

中圖分類號(hào) TP 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)012-0190-01

隨著近年來我國對水利產(chǎn)業(yè)的大力投入，以及信息化產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，信息化與自動(dòng)化技術(shù)在水利行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)信息化在水利行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用中也遇到了種種困難和障礙。比如水利設(shè)施一般比較偏遠(yuǎn)，現(xiàn)場情況比較惡劣，不利于管道以及線材的鋪設(shè)，在這種情況下，無線傳輸技術(shù)的優(yōu)勢漸漸的體現(xiàn)出來。

無線傳輸技術(shù)具有下列優(yōu)勢。

1）無線傳輸技術(shù)相對于傳統(tǒng)的有線傳輸，大大降低了施工的難度。在水利自動(dòng)化工程前期的綜合布線中，往往受到現(xiàn)場環(huán)境的限制，比如橋梁、河道、控制距離較遠(yuǎn)等實(shí)際因素。甚至有的區(qū)域無法采用有線的方式進(jìn)行傳輸，這時(shí)候就必須要用到無線傳輸技術(shù)。

2）無線傳輸技術(shù)相對于傳統(tǒng)的有線傳輸，明顯節(jié)約了人力物力。普通的有線傳輸，需要預(yù)先埋下管道以及在房屋內(nèi)布線，再鋪設(shè)線材，需要大量的人力物力，而用無線技術(shù)則沒有以上

難題。

3）無線傳輸技術(shù)相對于傳統(tǒng)的有線傳輸，覆蓋范圍更廣。無線局域網(wǎng)在開放空間覆蓋半徑達(dá)550 m，室內(nèi)一般覆蓋半徑為300 m-400 m，通過室外無線設(shè)備傳輸距離可以達(dá)到幾十公里。

4）無線傳輸技術(shù)相對于傳統(tǒng)的有線傳輸，更利于維護(hù)。傳統(tǒng)的有線傳輸，一旦發(fā)現(xiàn)故障，尤其是由于線路連接不良而造成的網(wǎng)絡(luò)中斷，往往很難查明，而且檢修線路需要付出很大的代價(jià)。而無線傳輸技術(shù)的故障往往是無線設(shè)備本身故障或者參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，維修更加便利。

由于無線傳輸技術(shù)的相對于有線傳輸技術(shù)的優(yōu)越性，所以在工業(yè)自動(dòng)化中應(yīng)用的越來越廣。但是在水利自動(dòng)化行業(yè)中，一方面因?yàn)樗詣?dòng)化起步較晚，另一方面由于從業(yè)人員對無線設(shè)備的使用與維護(hù)存在困難，所以一直沒有大規(guī)模應(yīng)用。

目前，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中無線通訊技術(shù)協(xié)議主要是：①無線短程網(wǎng)，采用的主流協(xié)議是IEEE 802.15.4；②短程無線通信，則是IEEE 802.15.3；③無線局域網(wǎng)，采用的是IEEE 802.11系列。而水利行業(yè)的特點(diǎn)決定了應(yīng)用的重點(diǎn)是無線局域網(wǎng)。

無線局域網(wǎng)（Wireless Local Area Networks；WLAN）通過簡單的設(shè)計(jì)在建筑之間通過無線橋接將被控設(shè)備連接起來，管理員只需通過簡單的操作，就可以向?qū)Ψ桨l(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，有成千上萬的感應(yīng)器、檢測器、計(jì)算機(jī)、PLC、讀卡器等設(shè)備，需要互相連接形成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)，通常這些設(shè)備提供的通信接口是RS-232或RS-485。無線局域網(wǎng)設(shè)備使用隔離型信號(hào)轉(zhuǎn)換器，將工業(yè)設(shè)備的RS-232串口信號(hào)與無線局域網(wǎng)及以太網(wǎng)絡(luò)信號(hào)相互轉(zhuǎn)換，符合無線局域網(wǎng)IEEE 802.11b和以太網(wǎng)絡(luò)IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)，支持標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，有效的擴(kuò)展了工業(yè)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)通信能力。

無線網(wǎng)通信協(xié)議可采用IEEE802.3來實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)傳輸方式或采用IEEE802.11實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對多點(diǎn)傳輸方式，也可在普通局域網(wǎng)基礎(chǔ)上通過無線Hub、接入站、網(wǎng)橋、Modem及網(wǎng)卡等來實(shí)現(xiàn)，其中現(xiàn)場以無線網(wǎng)卡使用最為普遍。而無線網(wǎng)橋系統(tǒng)則是WLAN技術(shù)的重要應(yīng)用方式。

無線網(wǎng)橋系統(tǒng)的主要構(gòu)成有：①無線網(wǎng)橋；②室外定向或全向天線；③避雷器。無線網(wǎng)橋又分為點(diǎn)對點(diǎn)橋接和點(diǎn)對多橋接。點(diǎn)對點(diǎn)橋接模式，多用于兩個(gè)有線局域網(wǎng)間，通過兩臺(tái)AP將它們連接在一起，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)有線局域網(wǎng)之間通過無線方式的互連和資源共享，也可以實(shí)現(xiàn)有線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。這種模式多應(yīng)用于兩個(gè)局域網(wǎng)距離并不很遠(yuǎn)，但由于中間的地帶有阻礙，不方便布線連接的情況。

簡單的點(diǎn)對點(diǎn)橋接如圖1。

而在一般的自動(dòng)化領(lǐng)域，應(yīng)用最多的是點(diǎn)對多橋接，如圖2。點(diǎn)對多點(diǎn)無線橋接能夠把多個(gè)離散的遠(yuǎn)程的網(wǎng)絡(luò)連成一體，結(jié)構(gòu)相對于點(diǎn)對點(diǎn)無線網(wǎng)橋來說較復(fù)雜。點(diǎn)對多點(diǎn)無線網(wǎng)橋通常以一個(gè)網(wǎng)絡(luò)為中心點(diǎn)發(fā)送無線信號(hào)，其他接收點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)接收。中心點(diǎn)的天線在不同的項(xiàng)目中會(huì)采用不同的中心天線配置方案，遠(yuǎn)程鏈接點(diǎn)通常會(huì)使用定向天線，通過精確的天線角度定位對準(zhǔn)中心點(diǎn)天線，進(jìn)行無線信號(hào)接收，完成無線橋接。用點(diǎn)對多橋接特點(diǎn)，可以彌補(bǔ)水利設(shè)施分散，分布廣等缺陷。

在水利自動(dòng)化行業(yè)，由于安全的需要，通常也會(huì)配備視頻監(jiān)控系統(tǒng)來監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行，無線局域網(wǎng)同樣可以應(yīng)用在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展至今，經(jīng)歷了傳統(tǒng)模擬閉路視頻監(jiān)控系統(tǒng)到現(xiàn)今的當(dāng)前“模擬-數(shù)字”監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)視頻監(jiān)視主機(jī)支持IP訪問時(shí)，用戶可以通過遠(yuǎn)程對視頻進(jìn)行監(jiān)視與控制。由于水利行業(yè)的特殊性，往往有的攝像頭會(huì)離控制中心很遠(yuǎn)甚至無法布線，而無線局域網(wǎng)可以很便利的將攝像頭

聯(lián)網(wǎng)。

近年來，以太網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已越來越廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)化工業(yè)領(lǐng)域，取代傳統(tǒng)的串口通信將成為自動(dòng)化系統(tǒng)通信的主流，但是在水利行業(yè)仍然應(yīng)用的不多。無線傳輸技術(shù)在水利自動(dòng)控制中的應(yīng)用，主要包括數(shù)據(jù)采集、視頻監(jiān)控、泵站或者閘門控制等，幫助用戶實(shí)現(xiàn)中心控制室與遠(yuǎn)程設(shè)備之間的通信或移動(dòng)設(shè)備之間的通信。它適用于各種環(huán)境，即使在極惡劣的情況下也能夠保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性。在設(shè)備層則將現(xiàn)場采集單元、監(jiān)控主機(jī)、PLC、視頻主機(jī)或其他設(shè)備，互相連接形成一個(gè)無線傳感器控制網(wǎng)絡(luò)，作為信息系統(tǒng)內(nèi)管理收集數(shù)據(jù)的工具，能夠更好的服務(wù)于國家水利事業(yè)。

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