3G無線數(shù)傳在廠礦企業(yè)中的應(yīng)用

古博

（上海亨鈞科技股份有限公司，上海 200949）

伴隨著信息通信技術(shù)的騰飛發(fā)展，應(yīng)用于廠礦企業(yè)的通信技術(shù)也由此得到了快速發(fā)展，同時，廠礦企業(yè)的專用網(wǎng)絡(luò)也面臨著更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。特別是伴隨著新的交換制式、新的傳輸體系和各種智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的快速涌現(xiàn)，都要求各行業(yè)廠礦企業(yè)能夠結(jié)合企業(yè)實(shí)際，積極引進(jìn)公用網(wǎng)絡(luò)中的先進(jìn)設(shè)備和先進(jìn)技術(shù)到專用網(wǎng)之中，從而建設(shè)更好的廠礦企業(yè)的專用網(wǎng)，使其成為整個廠礦企業(yè)生產(chǎn)管理的神經(jīng)樞紐。由此可見，探究3G無線數(shù)傳在廠礦企業(yè)中的應(yīng)用就顯得尤為必要。

1 無線數(shù)傳系統(tǒng)概述

無線數(shù)傳系統(tǒng)乃是一種分布式的數(shù)據(jù)采集、傳輸和控制的系統(tǒng)。現(xiàn)階段，國內(nèi)廠礦企業(yè)最為常見的無線數(shù)傳系統(tǒng)主要是通過自建基站的方式，或者使用低頻無線電通信技術(shù)，利用MDS無線數(shù)傳電臺組網(wǎng)的辦法，同時將WiFi、ZigBee、RFID射頻識別等無線通信技術(shù)進(jìn)行積極融合，從而保證終端能夠及時有效的進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和傳輸?shù)目刂葡到y(tǒng)。

2 3G和VPDN技術(shù)介紹

（1）3G技術(shù)。3G技術(shù)屬于第三代移動通信技術(shù)，其典型特點(diǎn)在于高速傳輸數(shù)據(jù)信息和聲音信息。通常其速率能夠達(dá)到幾百kbps及以上?？梢哉f，3G技術(shù)積極融合了無線通信技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等多媒體通信，從而構(gòu)建起的一種移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

（2）VPDN簡介。VPDN隸屬于VPN，也是一種虛擬專用撥號網(wǎng)，其需要通過撥號用戶來實(shí)現(xiàn)虛擬的撥號業(yè)務(wù)。該種業(yè)務(wù)充分的運(yùn)用了IP網(wǎng)絡(luò)所具備的承載能力，同時將認(rèn)證以及授權(quán)等相關(guān)機(jī)制納入其中，最終建立起來的一種十分安全的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。VPDN之所以十分安全，就在于其核心技術(shù)選用的是隧道技術(shù)。隧道技術(shù)的主旨在于封裝企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)于隧道之中。需要注意的是，為了確保相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息能夠順利的進(jìn)行封裝、傳送和解封裝，其核心內(nèi)容就是通信協(xié)議。現(xiàn)階段，隧道技術(shù)的合理實(shí)現(xiàn)可以借助GRE(一般路由封裝)、L2TP(第二層隧道協(xié)議)。

（3）3G無線VPDN簡介。3G無線VPDN技術(shù)主要指的是在3G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上，并綜合當(dāng)前主流的VPN技術(shù)，進(jìn)而構(gòu)建起的一種安全無線接入技術(shù)，也是3G運(yùn)營商在3G大網(wǎng)的運(yùn)營環(huán)境之中獨(dú)立劃分的、專門針對行業(yè)應(yīng)用所提供的和公眾互聯(lián)網(wǎng)隔離的虛擬撥號專用網(wǎng)絡(luò)。其通過綜合運(yùn)用無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和IP承載技術(shù)，利用專用的網(wǎng)絡(luò)加密和通信協(xié)議，進(jìn)而構(gòu)建起的一種安全的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基于運(yùn)營商移動網(wǎng)絡(luò)平臺，運(yùn)用點(diǎn)對點(diǎn)或者是點(diǎn)對多點(diǎn)的傳輸辦法，借助特種行業(yè)終端來最終實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸?？梢哉f，3G無線VPDN的傳輸速率快，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩詷O高，覆蓋的范圍十分廣泛，資費(fèi)也是相對較低的，因而被廣泛的應(yīng)用。

3 3G無線數(shù)傳技術(shù)在廠礦企業(yè)中的具體應(yīng)用

以下以某廠礦企業(yè)為例，就其鐵水運(yùn)輸調(diào)度跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用展開討論。就鋼鐵企業(yè)而言，其生產(chǎn)運(yùn)營過程中一種十分重要的自動化控制系統(tǒng)當(dāng)屬鐵水運(yùn)輸調(diào)度跟蹤系統(tǒng)。這種系統(tǒng)是由終端數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、無線數(shù)傳子系統(tǒng)、接口子系統(tǒng)以及后臺服務(wù)器等幾部分構(gòu)建而成。具體到生產(chǎn)實(shí)踐中，前端的信號采集設(shè)備可以直接將現(xiàn)場生產(chǎn)活動過程中產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)、機(jī)車設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息數(shù)據(jù)以及車載終端信號采集到的信息數(shù)據(jù)等進(jìn)行收集，待簡單處理后轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的格式，然后直接輸送到后方管控中心所在的服務(wù)器上，具體傳輸過程則是由接口子系統(tǒng)和無線數(shù)傳子系統(tǒng)來予以實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的管理終端和設(shè)備間的數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時的交互，信息傳遞的通道主要為3G無線網(wǎng)絡(luò)，VPDN隧道技術(shù)則屬于整個系統(tǒng)運(yùn)行的核心和關(guān)鍵性技術(shù)。

（1）終端設(shè)備。對于每一臺機(jī)車而言，均配備1臺機(jī)車車載終端，該終端的作用在于將管控中心下發(fā)的具體作業(yè)計(jì)劃和鐵水調(diào)度指令等進(jìn)行及時的接收和顯示。當(dāng)相應(yīng)的作業(yè)指令下發(fā)到車載終端的時候，聲光報警系統(tǒng)將會啟動，進(jìn)而提醒機(jī)車司機(jī)開始進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)計(jì)劃，每完成一道作業(yè)指令后，再借助終端進(jìn)行確認(rèn)反饋。同時，機(jī)車的實(shí)際運(yùn)行速度、運(yùn)行狀態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)信息也可以被車載終端采集到，然后和機(jī)車所在路段的實(shí)際狀況進(jìn)行結(jié)合后，就能夠科學(xué)的監(jiān)控和預(yù)警機(jī)車的實(shí)際車速。加之通信接口收集到的RFID Reader的數(shù)據(jù)，機(jī)車控制系統(tǒng)收集到的機(jī)車的運(yùn)行速度和狀態(tài)等數(shù)據(jù)信息，就能夠?qū)崿F(xiàn)對RFID Reader、RFID TAG等相關(guān)設(shè)備的實(shí)時監(jiān)控管理。此外，每一位機(jī)車司機(jī)均人手配備一臺手持式數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，這樣一來，即便司機(jī)在離車的情況下，也能夠及時的查閱、瀏覽和確認(rèn)管控中心下發(fā)的作業(yè)指令。

（2）服務(wù)器。配置2臺服務(wù)器于管控中心的機(jī)房內(nèi)部，并采用熱備冗余的辦法來保障服務(wù)器的安全可靠運(yùn)行。與此同時，為了能夠更好的處理、預(yù)判和保存機(jī)車狀態(tài)信息和混鐵車的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，還應(yīng)該及時安裝相應(yīng)的服務(wù)器軟件和數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)在服務(wù)器端，有效保障鐵水運(yùn)輸跟蹤子系統(tǒng)和外部其他相應(yīng)系統(tǒng)之間的通信聯(lián)絡(luò)。為了確保信息傳輸?shù)陌踩?，利用防火墻技術(shù)來有效保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和外部系統(tǒng)之間的安全有效通信。為了確保能夠更好的進(jìn)行人機(jī)交互，還需要配置一臺管理終端在管控中心。這樣一來，生產(chǎn)現(xiàn)場的調(diào)度人員，就能夠?qū)討B(tài)車輛的實(shí)際運(yùn)行狀況有一個全面的把握，他們只需要在管理終端上就可以全程監(jiān)控和跟蹤機(jī)車的實(shí)際運(yùn)行狀況和鐵水生產(chǎn)的詳細(xì)信息數(shù)據(jù)。管理終端的液晶顯示屏還能夠?qū)⒈姸嗟男畔?nèi)容進(jìn)行同時顯示，諸如鐵路、機(jī)車和混鐵車、鐵水生產(chǎn)等信息都能夠在顯示屏上通過圖形的方式顯示。管理人員只需要借助圖形或者是列表的方式，就能夠?qū)ο鄳?yīng)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行仔細(xì)全面的查詢。此外，日常設(shè)備維護(hù)、歷史數(shù)據(jù)查詢、段位信息設(shè)置、基層和混鐵車信息、報表生成等功能都能夠在管理終端上予以實(shí)現(xiàn)。

（3）網(wǎng)絡(luò)傳輸。系統(tǒng)的具體制式為工作頻段825MHz-835MHz和870MHz-880MHz的共計(jì)10MHz頻段的CDMA EVDO網(wǎng)絡(luò)。選用的3G通信網(wǎng)絡(luò)信息所需要滿足的技術(shù)指標(biāo)包括以下幾個方面：①標(biāo)準(zhǔn)以及頻段為支持CDMA2000 1X EVDO Rev A 800MHz單頻，800/1900MHz雙頻以及450MHz單頻均可以選用；同時還支持IS-95 A/B和CDMA2000 1x RTT無線網(wǎng)絡(luò)；②理論上的帶寬為：下行的速率為3.1Mbps，上行的速率為1.8Mbps，可選EVDO Rev.B：下行速率14.7Mbps，上行速率5.4Mbps；③發(fā)射功率應(yīng)＜23dBm；④以太網(wǎng)接口：1個10/100M以太網(wǎng)口（RJ45插座），自適應(yīng)MDI/MDIX，內(nèi)置1.5k V電磁隔離保護(hù)；⑤數(shù)據(jù)接口：1個RS232串口（或RS422/RS485），內(nèi)置15k V ESD保護(hù)。

總之，自動化技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，使得國內(nèi)廠礦企業(yè)的自動化水平顯著提升。對于企業(yè)而言，淘汰落后的生產(chǎn)方式，積極引入各種先進(jìn)的信息技術(shù)，能夠切實(shí)提升企業(yè)的綜合生產(chǎn)效率。將無線數(shù)傳系統(tǒng)引入到企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，前端采集設(shè)備的無線接入是企業(yè)需要重點(diǎn)考慮的因素，其他應(yīng)用系統(tǒng)只需要交給后方管控中心，集中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，依據(jù)權(quán)限共享，3G網(wǎng)絡(luò)全權(quán)負(fù)責(zé)整個中間系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的傳輸，能夠有效提升企業(yè)運(yùn)行效率。所以說，無線數(shù)傳系統(tǒng)在廠礦企業(yè)中的應(yīng)用是十分必要的，也是大有可為的。

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