無線AP數據傳輸在秦皇島港堆料機的應用

陳 超

（秦皇島港股份有限公司第二港務分公司，河北秦皇島 066003）

無線AP數據傳輸在秦皇島港堆料機的應用

陳 超

（秦皇島港股份有限公司第二港務分公司，河北秦皇島 066003）

針對秦皇島港煤二期堆料機通信網絡的現有狀況以及速率低和穩定度差的問題，提出一種用工業無線AP加定向天線的解決方案，在保證網絡穩定性的情況下，拓寬網絡帶寬和通信速率，確保后續新增設備的正常使用。

無線AP；數據傳輸；定向天線；堆料機

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.66

0 引言

秦皇島港煤二期堆料機原使用DATA-LINC數字無線電臺構建無線通信網絡，網絡帶寬過低，最大運行帶寬僅108 Mbps左右，只能基本滿足現有設備聯鎖信號的通信需求。如果將其他設備加入現有網絡，容易造成網絡堵塞。經現場檢測網絡延遲，最多可達60 s以上。一旦設備發生安全問題（如堆料機堵斗等），不能及時將信號反饋至皮帶控制系統，將會造成巨大安全隱患。同時，現場采用全向天線的通信手段，主天線在T10-2轉接塔旁的除塵器頂部，當大機處于軌道的最遠端，或者通信方向上有另一個大機阻擋，很容易造成通信暫時中斷，導致信號丟失。

針對上述問題和煤二期現有網絡通信速率低、穩定度差的現狀，提出一種使用工業無線AP（無線訪問接入點Wireless Access Point）加定向天線代替原有數字無線電臺加全向天線的解決方案，在保證網絡穩定性的前提下，拓寬網絡帶寬和通信速率，確保后續新增設備投入后可正常使用。

1 定向天線的簡介和功能

定向天線在某一個方向或者特定的某幾個方向上發射或接收電磁波特別強，在其余方向上發射或接收電磁波基本為零或者特別小的一種天線（圖1）。而全向天線則是表現為無方向性，其在水平方向上表現為360°都均勻的能夠發射或接收電磁波（圖2）。全向天線一般主要應用在通信距離近、覆蓋范圍大、價格便宜的領域，其信號強度一般＜9 dB。通常情況下，信號的波瓣寬度越小，信號強度越大。采用定向天線的目的就是減小波瓣寬度，使信號強度增加，進而增強抗干擾能力以及提高輻射功率的有效利用率，同時保密性也有所加強。

圖1 定向天線信號輻射示意

圖2 全向天線信號輻射示意

2 項目方案

2.1 總體思路

結合實際需求，并考慮現場實際情況，分析歸納整套系統需滿足以下3個要求：①無線系統能保證1.2 km的穩定傳輸；②穩定傳輸控制數據，傳輸速率最大可達300 Mbps，信號強度為-50 DBm；③在大霧、大風、雷雨等惡劣天氣均運行良好。

圖3 無線通信系統網絡架構

為了達到以上要求，決定使用無線AP+定向天線的點對點方式，對設備進行一對一綁定。無線通信系統網絡架構如圖3所示。

2.2 具體方案

為了保證通信可靠性和速率傳輸的快速性，采用MOXA品牌的AWK-4131系列工業級無線AP。

MOXA AWK-4131是工業級的無線AP，具備無線AP/Bridge/Client三合一功能，并且符合IEEE 802.1n技術規范要求。其最大數據傳輸速率能夠達到300 Mbps，可以滿足不斷增長的快速數據傳輸要求和更廣泛的信號覆蓋范圍需求。AWK-4131不僅能夠將不同的兩個比鄰的20 MHz通道融合成為單一的410 Hz通道，還能夠組成一個更可靠和帶寬更大的有效組合。其工作溫度為-40～75℃，防水防塵為IP68等級，這將滿足嚴酷的工業室外布線網絡的拓展需求。AWK-4131可以在2.4 GHz或5 GHz頻段下操作，并且能夠兼容802.11a/b/g。

在每臺堆料機及對應地面皮帶轉接塔側，安裝一對無線AP通信設備，在B1D/B2D/B3D左后輪臂的斜梁上安裝CLIENT端，鋪設光纜進入電氣室PLC柜（圖4）。

軌道的終端（靠近塔側）安裝有接收裝置（AP端），經光纖鋪設至2號變電所（圖5）。

綜合現場網絡情況，考慮原有各系統數據傳輸較分散，在各單機上各加一層網絡交換機，作為現場設備接入層；在2號變電所各加一臺網絡交換機，作為匯聚層，為今后生產網和辦公網的互通互聯做準備（需將辦公網絡與生產網絡共同接入具有路由功能的三層網絡交換機）。

3 實施效果

圖4 堆料機機上安裝示意

圖5 無線AP數據傳輸系統示意

該項目已經在秦皇島港煤二期B1D，B2D，B3D三臺堆料機投入運行，投入運行后堆料機傳輸控制數據的穩定穩定性大幅上升，消除了原有系統的安全隱患，速率最大可達300 Mbps，信號強度-50 DBm，在大霧、大風、雷雨等惡劣天氣均運行良好，設備穩定運行，快速響應，拓展性強。

［1］Moxa.AWK-4131 User’s Manua（lEdition 2.1）［Z］.2016.

［2］Moxa AirWorks.AWK-4131 Quick Installation Guide（Edition 2.0）［Z］.2016.

［3］周銅，宋海軍.多AP無線網組建的關鍵點及擴展應用研究［J］.計算機科學，2015，42（s1）：303-306.

［4］王曉云，楊新志.綜合料場堆取料機無線通訊系統的開發與應用［J］.儀表技術，2009（3）：53-55.

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〔編輯 吳建卿〕