鐵路施工遠(yuǎn)程監(jiān)控通訊方式概述

王志

摘要：隨著安全生產(chǎn)的理念越來(lái)越深入人心，對(duì)施工過(guò)程和施工設(shè)備的監(jiān)控將越來(lái)越普遍。本文針對(duì)鐵路施工中常見(jiàn)的幾種項(xiàng)目工地及設(shè)備的監(jiān)控通訊方式進(jìn)行了討論，針對(duì)不同的施工環(huán)境和數(shù)據(jù)信息種類介紹了不同的通訊方式，希望能夠?yàn)榻窈蟮氖┕みh(yuǎn)程監(jiān)控的通訊方案設(shè)計(jì)提供了參考。

關(guān)鍵詞：鐵路施工；遠(yuǎn)程監(jiān)控；通訊方式

引言

鐵路在施工過(guò)程中由于鐵路架橋機(jī)、鋪軌機(jī)、搬運(yùn)機(jī)等大型專用設(shè)備的使用使得施工安全成為施工過(guò)程中的第一要?jiǎng)?wù)?，F(xiàn)代的鐵路施工企業(yè)開(kāi)始以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為技術(shù)手段，建立鐵路施工的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)施工的過(guò)程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)督，對(duì)施工設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一般由現(xiàn)場(chǎng)和監(jiān)控中心兩部分組成，而兩部分之間通訊方式的選擇和通訊架構(gòu)的設(shè)計(jì)將會(huì)對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控的效果起到?jīng)Q定性的影響。

遠(yuǎn)程監(jiān)控通訊方式按照通訊介質(zhì)的不同主要范圍有線及無(wú)線兩種。其中有線介質(zhì)主要包括電話、寬帶、光纖等，而無(wú)線介質(zhì)主要包括無(wú)線電臺(tái)、GSM、GPRS/CDMA、衛(wèi)星通訊等。根據(jù)被監(jiān)控工地的所在位置及具體監(jiān)控對(duì)象的不同，施工現(xiàn)場(chǎng)與監(jiān)控中心的通訊方式也有所差別。下面對(duì)鐵路施工中常見(jiàn)工地的監(jiān)控通訊方式進(jìn)行分類分析。

1 小型基地

小型基地以小型的制梁場(chǎng)、制軌場(chǎng)為代表。這些基地中通常沒(méi)有復(fù)雜的大型施工設(shè)備，移動(dòng)設(shè)備也較少，其監(jiān)控需求主要是視頻監(jiān)控，且監(jiān)控點(diǎn)較為固定所以其監(jiān)控通訊方式一般采用寬帶通訊。多路攝像頭采集視頻信息，通過(guò)DQ9視頻線連接到硬盤(pán)錄像機(jī)，硬盤(pán)錄像機(jī)通過(guò)寬帶上網(wǎng)與數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器建立通訊。寬帶是指租用電信運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)ADSL或光纖等模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，目前寬帶通訊技術(shù)已經(jīng)非常成熟，應(yīng)用方便，傳輸速率快，穩(wěn)定性較好。在攝像頭個(gè)數(shù)不多的情況下甚至可以直接將監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與辦公網(wǎng)絡(luò)合并，從而減少開(kāi)支，節(jié)約成本。固然在廣域網(wǎng)通信中存在一定的不安全因素及出現(xiàn)通訊阻塞甚至是故障的可能性。但是目前視頻加密技術(shù)已日臻成熟并且在監(jiān)控點(diǎn)固定、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求不算很高的情況下，寬帶無(wú)論從傳輸速度、可靠性、可維護(hù)性還是經(jīng)濟(jì)性方面都要優(yōu)于其他通訊方式。

2 大型基地

大型基地以大型的裝備制造中心、大型梁場(chǎng)為代表。這些基地中通常有如提梁機(jī)、大型門(mén)座機(jī)等大型的搬提運(yùn)架設(shè)備，并且在廠區(qū)內(nèi)還有運(yùn)梁車、平板運(yùn)輸車等移動(dòng)設(shè)備，既有視頻監(jiān)控需求又有數(shù)據(jù)監(jiān)控需求。在存在移動(dòng)設(shè)備的情況下適合使用無(wú)線的方式完成數(shù)據(jù)采集，在大型基地這種設(shè)備移動(dòng)范圍固定且基地本身地址固定的情況下一般采用“無(wú)線電臺(tái)+虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）”的通訊方式。

在“無(wú)線電臺(tái)+虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）”的通訊方式下視頻和數(shù)據(jù)信息采集完畢后通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋通訊匯總，在信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)無(wú)線網(wǎng)橋同時(shí)上網(wǎng)，為擴(kuò)大無(wú)線覆蓋范圍通常將匯總用的無(wú)線網(wǎng)橋架設(shè)高處或架設(shè)高天線。使用無(wú)線電臺(tái)的劣勢(shì)在于容易受到障礙物的阻攔，容易受到電磁干擾，而且安裝時(shí)考慮防止雷擊；其優(yōu)勢(shì)在于實(shí)時(shí)性高，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低，方便移動(dòng)設(shè)備接入，能夠?qū)崿F(xiàn)多臺(tái)設(shè)備同時(shí)上網(wǎng)?？紤]到裝備制造中心、大型梁場(chǎng)等一般都處于郊區(qū)或曠野中，障礙物和電磁干擾較少，故而使用無(wú)線電臺(tái)是信息采集的最佳方式。

在信息匯總后需要將采集到的信息發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，由于在大型基地中存在多臺(tái)設(shè)備，數(shù)據(jù)量較大，并且有實(shí)時(shí)性較高的設(shè)備狀態(tài)信息參數(shù)需要傳輸，所以對(duì)通訊的帶寬和實(shí)時(shí)性都有很高的要求。在這種情況下性能最好的方案是使用專網(wǎng)，在天線所在網(wǎng)橋和數(shù)據(jù)中心間鋪設(shè)光纖，這樣的方案能夠完全保證傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、可靠性都非常高。但架設(shè)光纖在數(shù)據(jù)中心距離項(xiàng)目部距離較遠(yuǎn)的情況下成本過(guò)于昂貴，所以一般選擇虛擬專用網(wǎng)絡(luò)即VPN。VPN是在公用網(wǎng)絡(luò)上建立專用網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)特殊的加密的通訊協(xié)議在Internet網(wǎng)絡(luò)上的位于不同地方的兩個(gè)或多個(gè)斷電之間建立一條專有的通訊線路，也就是說(shuō)通過(guò)租用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)鋪設(shè)好的線路配合特定的加密協(xié)議建立從天線所在網(wǎng)橋到數(shù)據(jù)中心的專用通訊通道。使用VPN網(wǎng)絡(luò)能夠大幅降低通訊費(fèi)用，避免網(wǎng)絡(luò)堵塞造成的通訊延遲及寬帶網(wǎng)絡(luò)通訊上存在的潛在危險(xiǎn)，是這種情況下性價(jià)比最優(yōu)的通訊方式。

3 大型移動(dòng)施工設(shè)備

大型移動(dòng)施工設(shè)備以架橋機(jī)為代表。架橋機(jī)的操作復(fù)雜，施工步驟繁瑣，通常需要同時(shí)采集關(guān)鍵點(diǎn)的視頻信息和整機(jī)的狀態(tài)參數(shù)，其施工地點(diǎn)不固定故而無(wú)法鋪設(shè)有線通訊所需的線纜。在無(wú)法建立有線網(wǎng)絡(luò)的連接的情況下最為方便的連接數(shù)據(jù)采集設(shè)備與數(shù)據(jù)中心的通訊方式是通過(guò)3G/4G方式利用手機(jī)SIM卡和3G/4G路由器上網(wǎng)。

無(wú)線通訊在近年發(fā)展勢(shì)頭迅猛，3G/4G通訊在給人們的生活帶來(lái)方便的同時(shí)也在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛得要應(yīng)用。3G/4G通訊的帶寬和覆蓋范圍都在不斷增大，最新的4G通訊最大數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到100Mbit/s，其覆蓋范圍也在不斷從城市向城郊、鄉(xiāng)村擴(kuò)張，從而保證通信的實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性。工控屏和攝像頭采集到監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息后傳遞給3G/4G路由器，3G/4G路由器通過(guò)手機(jī)SIM卡與距離最近的通訊基站建立連接從而接入Internet網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)中心完成數(shù)據(jù)交互。3G/4G通訊固然提供了一個(gè)簡(jiǎn)單易用的聯(lián)網(wǎng)方式但在實(shí)際應(yīng)用中通訊的效果受到與基站間的距離及障礙物的干擾，特別是在我國(guó)西部山區(qū)中施工時(shí)通訊效果非常不好。

采用衛(wèi)星通訊時(shí)通過(guò)衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器將收集到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到通訊衛(wèi)星上，通過(guò)通訊衛(wèi)星的中轉(zhuǎn)再發(fā)射到數(shù)據(jù)中心的衛(wèi)星接收裝置上，從而完成現(xiàn)場(chǎng)與數(shù)據(jù)中心的連接。使用衛(wèi)星通訊可以完全不受通訊兩點(diǎn)間任何復(fù)雜地理?xiàng)l件的限制，不受通信兩點(diǎn)間任何自然災(zāi)害和人為事件的影響，通信質(zhì)量高，系統(tǒng)可靠性高，易于實(shí)現(xiàn)多地址傳輸，能夠方便的在數(shù)據(jù)中心接收多臺(tái)衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器傳回的數(shù)據(jù)信息。但是衛(wèi)星通訊的通訊費(fèi)用過(guò)于高昂，只有在其他通訊方式均無(wú)法達(dá)到較好效果的情況下才會(huì)考慮使用。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章主要根據(jù)施工的環(huán)境和通訊數(shù)據(jù)信息的不同，綜合考慮通訊的性能和成本，對(duì)鐵路施工中常見(jiàn)工地的遠(yuǎn)程安全監(jiān)控通訊結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。希望能夠?yàn)殍F路施工遠(yuǎn)程監(jiān)控通訊的發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。

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