3G無線數傳在廠礦企業中的應用

黃　新　　章建國（寶鋼湛江鋼鐵有限公司，廣東　湛江　524000）

3G無線數傳在廠礦企業中的應用

黃新章建國
（寶鋼湛江鋼鐵有限公司，廣東湛江524000）

摘要：隨著廠礦企業生產自動化程度的不斷提高，工業現場對各種數據信號的采集及傳輸有了更高的要求，特別對于終端數據采集及傳輸，從有線到無線、從有人值守到無人操作的轉變已成趨勢。利用無線數傳系統將現場設備輸出的數據或者各種物理量進行遠程傳輸到后方進行集中處理，已經得到十分廣泛的應用，隨著科學技術的發展，無線傳輸的方式也在不斷變化。本文通過對3G無線數傳技術在鐵水運輸調度跟蹤系統中應用的介紹，探討了3G通信技術在無線數據傳輸中應用的可行性，為今后3G無線數傳在廠礦企業規模化應用提供借鑒。

關鍵詞：信號采集；無線數傳；3G；VPDN

一、無線數傳系統介紹

無線數傳系統是分布式數據采集、傳輸、控制系統，目前常見無線數傳系統大多采用自建基站或者MDS無線數傳電臺的方式，利用WiFi、ZigBee或者RFID射頻識別等無線通信技術，進行終端數據的接入與傳輸。

二、VPDN技術

VPDN（VirtualPrivateDial－up Networks）又稱為虛擬專用撥號網，是VPN業務的一種，指利用公共網絡的撥號及接入網實現的虛擬專用網，為企業、移動辦公人員提供快速、穩定的網絡接入服務。

VPDN接入原理：

（1）概念介紹

①遠端用戶

用戶終端（手持終端、車載終端）。

②LAC（L2TPAccessConcentrator）

LAC是指網絡接入服務器，即附屬在網絡上的具有PPP端系統和L2TP協議處理能力的設備，為用戶提供網絡接入服務。

③LNS（L2TPNetworkServer）

LNS是指L2TP網絡服務器，也是L2TP隧道的終點。在VPDN中的LNS，一般指企業客戶端的路由器，用來終結L2TP協議。

④隧道（tunnel）

圖1

“隧道”是指封裝的數據包在互聯網上傳遞時所經過的邏輯路徑，通常一個LAC和LNS以及連接二者之間的邏輯數據鏈路構成一個“隧道”。

⑤會話（session）

復用在隧道連接之上，用于表示承載在隧道連接中的每個PPP會話過程。

⑥AAA（Authenticationg、Authorizationg andAccountiong）

具有認證、授權、與計費服務器，在VPDN業務中完成域名的認證以及企業接入用戶名和密鑰的認證。

（2）VPDN接入流程

①廠區3G用戶終端（手持終端、車載終端），通過已分配的帳號和密碼，撥號接入運營商公共網絡（即用戶發起與LAC之間的PPP連接）。

②LAC通過Radius對終端用戶進行第一層Radius認證，對域名進行認證。

③Radius根據域名返回對應的隧道屬性，包括LNSIP、隧道類型、隧道密碼等。

④LAC根據隧道屬性向LNS發起建立隧道請求。

⑤LAC與LNS間建立L2TP隧道。

⑥在隧道中為用戶建立Session，LAC把和用戶協商得到的LCP選項和驗證信息送給LNS。

⑦LNS向二層Radius發起對用戶帳號/密碼的認證，并為用戶分配IP地址。

⑧Radius認證通過返回相關信息給LNS。

⑨LNS為終端用戶反饋IP地址及相關信息。

圖2

三、3G無線數傳在鐵水運輸調度跟蹤系統中的應用

鐵水運輸調度跟蹤系統介紹

鐵水運輸調度跟蹤系統是鋼鐵企業重要的生產過程自動化控制系統，對鐵水運輸及調度管理有至關重要的作用，該系統由終端數據采集子系統、無線數傳子系統、接口子系統以及后臺服務器組成。

前端信號采集設備將現場生產信息、機車狀態信息、車載終端信號采集，進行簡單處理轉化為相應的格式，通過對應的接口子系統、無線數傳子系統，傳送至后方管控中心服務器。管控中心管理終端、服務器與現場車載數據采集終端、手持機進行數據實時交互，傳輸通道為3G無線網絡，核心技術為運營商VPDN隧道技術。

（1）終端設備

每臺機車配置1臺機車車載終端，用于接收并顯示管控中心下發的作業計劃、鐵水調度指令，在車載終端接收到新的作業指令時，將利用聲光報警提示機車司機開始作業，當一條作業指令執行完成后，通過終端進行確認反饋。

此外，車載終端通過對機車運行速度、狀態數據的采集監控，結合路段信息，實現對車速進行監控與預警；并且通過通訊接口接收RFIDReader的數據以及機車控制系統采集到的機車速度、狀態等信息，發送給管控中心服務器。同時對RFIDReader、RFIDTAG等設備的狀態進行監控，實現對設備的狀態管理。

為了滿足司機在離車情況下對作業指令的瀏覽、確認，每位司機配置一臺手持式數據傳輸設備，通過此手持式數據傳輸設備司機可實現調度指令的查詢、確認以及對講功能等。

（2）服務器

管控中心機房中配置有2臺服務器，系統采用兩層架構，2臺服務器采用熱備冗余。在服務器端安裝服務器軟件和數據庫軟件，根據接收到的機車位置信息以及混鐵車信息進行處理、判斷以及保存，并且實現鐵水運輸跟蹤子系統與外部系統之間的通訊。系統的數據庫服務器與外部系統之間的通訊均全部采用防火墻進行預防，通過通訊中間件實現信息交互。

管控中心配置1臺管理終端，對操作調度人員，可以隨時查看更細致動態的車輛運行狀態，同時跟蹤鐵水生產過程信息。管理終端具備顯示屏，可同時顯示不同的內容。在管理終端上安裝客戶端軟件，通過網絡訪問服務器端數據庫，將鐵路、機車、混鐵車等對象都以圖形化的方式在顯示屏上顯示，提供鐵路線路動態線路信息（混鐵車和機車位置數據）。同時將采集到的鐵水生產信息，實時的反應在跟蹤主畫面上，或者通過圖表列表方式進行詳細數據的查詢。

此外，管理終端提供日常維護、歷史數據查詢、段位信息設置、機車混鐵車信息設置、報表生成等功能。

（3）網絡傳輸

系統制式：CDMAEVDO

CDMA網的工作頻段為：

825MHz-835MHz（基站收，移動臺發）

870MHz-880MHz（基站發，移動臺收）

共計10MHz頻段。

3G通信模塊要求：

①標準及頻段：支持CDMA2000 1XEVDORevA800MHz單頻，可選800/1900MHz雙頻，450MHz單頻；支持IS-95A/B和CDMA20001xRTT無線網絡；

②理論帶寬：下行速率3.1Mbps，上行速率1.8Mbps，可選EVDORev.B：下行速率14.7Mbps，上行速率5.4Mbps；

③發射功率：<23dBm；

④以太網接口：1個10/100M以太網口（RJ45插座），自適應MDI/MDIX，內置1.5kV電磁隔離保護；

⑤數據接口：1個RS232串口（或RS422/RS485），內置15kVESD保護。

結語

作為企業用戶，只需考慮前端采集信號的無線接入，所有的應用系統全部集中在后方管控中心，數據集中處理，按照權限共享，中間信息數據的傳輸都交給運營商在廠區范圍內全覆蓋的3G網絡，大大節省了企業對無線數據傳輸系統硬件的建設及維護成本。而且，通過VPDN專線傳輸，享受和有線專網一樣的高速率數據交互。可以推廣到廠礦企業其他無線數傳系統應用中。

參考文獻

[1]賀德強，張銳鋒，苗劍.基于3G終端機車狀態信息傳輸系統的設計[J].廣西大學學報：自然科學版，2011，36（05）：714-715.

中圖分類號：TN929.5

文獻標識碼：A