企業自建4G專網在化工生產中的應用

馬文佳

摘要：隨著無線通信技術的發展，已經越來越多的融入到工業領域的生產中。工廠對無線通信的需求也已經并不僅僅局限于傳統純語音的傳輸，視頻數據、儀表測量數據、辦公數據等都可以基于企業專網傳輸，以下簡要探討無線技術在化工廠的可能應用。

關鍵詞：無線通信；LET寬帶；4G專網；可視調度

概述：

化工廠區具有作業范圍廣、移動設備多及生產過程復雜、自動化程度要求高、各環節銜接密切等突出特點，因此，廠區內的實時通訊及高效調度是保證安全生產的前提。其中無線通信具有先天的優勢，而賴以支撐的通信網絡平臺及其所能實現的業務功能是核心內容。傳統的以數字集群窄帶語音為主要業務內容的通信平臺存在帶寬低、功能單一的問題，無法滿足目前越來越多數據傳輸的需求。無線寬帶通信平臺基于TD-LTE技術，不僅僅具備語音調度、通話、對講的能力，還能夠將現有自動化系統通過TCP/IP通信制式接入無線網絡，具有語音/視頻可視化調度、無線數據接入、無線數據傳輸、遠程會診、設備遙測遙控的能力，一個平臺就滿足現代工廠對各種業務的需求。

廠區專網LTE無線寬帶建設在滿足生產對調度通信需求的基礎上，還實現了與公網、互聯網、企業內部行政網和原有調度系統的對接，并可根據需求對部分移動終端進行權限設置，防止信息外露，便于企業內部管控。

無線寬帶集群通信系統集語音短信、集群對講、高速數據傳輸于一體，實現多業務融合，除提供傳統語音集群通信外，同時還提供多種業務解決方案，包括寬帶數據傳輸、視頻監控、數據采集、移動辦公以及定位業務。

LTE無線通信基于第四代移動通信技術，可以提供最高的無線接入數據速率，20MHz單載波上行數據速率100Mbps，下行數據速率50Mbps。高速的數據業務可滿足移動互聯網的各種業務需求。

集群網絡支持的高速數據業務應用：

1、數據采集/數據接入

RTU等終端數據采集點可以通過RS232/RS485連接到CPE設備上，通過網絡進行數據承載，完成和后臺數據采集系統的互聯互通。

2、視頻監控

窄帶無線集群通信由于帶寬的受限，無線業務主要基于發送短信息，圖片的上傳、分享，而基于LTE的寬帶通信具備高帶寬、低延時的優勢，是視頻類數據傳輸最好的媒介，視頻信息可實現實時無線監控。LTE無線回傳網絡，為攝像機與中心管理平臺之間視頻監控的信令及視頻流提供傳輸通道。具體優勢在于：

a）低成本，廣覆蓋：采用LTE無線傳輸，無須挖溝埋管，縮短網絡建設時間，減少網絡建設投資，尤其適合已裝修好的場合及距離較遠的地方。

b）擴展性好：組網靈活，可根據自身的需求，隨時擴展終端數量，網絡擴容方便，維護費用降低。

c）移動監控：可以滿足移動監控場景的需求，監控業務領域大大擴展。手持終端可以實現隨時隨地的高清視頻回傳。

3、可視化調度

傳統的指揮調度是要求現場的中語音在調度過程中快速即時溝通，而融合了LTE 4G信號的通信可使調度人員實現可視化調度，并且通過4G對現場人員實施定位，被調度對象可在地圖上實時呈現，再融合視頻監控業務，調度員不僅可以調度集群呼叫，還可以在坐席上看到現場人員的位置、視頻圖像，更加直觀的進行調度，使得相對單純的語音調度更加立體化。

4、可移動遠程決策會商

視頻可通過4G手機對講的前/后高清攝像頭拍攝，利用4G無線系統回傳到后臺和/或其他4G手機對講，實現遠程會診功能，保障在設備檢修、應急處置、視頻會議等場景中數據的即時、暢通。

5、移動辦公承載平臺

隨著移動互聯網和智能終端的不斷發展，移動辦公成為企業辦公和移動互聯結合應用的一大主題。增加移動辦公應用，提高了企業信息流轉和信息處理的效率，提升了信息處理效率和資源利用率。

6、數據/視頻功能

a）視頻分發：調度臺可以選擇一路視頻，向指定的一個或多個終端（終端包括調度臺、手持終端、解碼器等各種顯示實體）進行分發。

b）點對點視頻通話：支持兩部終端之間一對一的全雙工專業語音/視頻通話業務并發。

c）短信/彩信：支持終端用戶之間、調度臺和終端用戶之間、調度臺之間的點對點短信、點對群組短信/彩信。

7、LTE無線巡檢

LTE 無線電子巡檢系統由電子巡檢管理系統、手持終端和終端軟件三部分構成，巡檢人員使用手持終端時可與電子巡檢管理系統實時交互，上傳或者下載巡檢相關數據。

無線電子巡檢能夠將巡檢人、路線、時間、地點、數據等數據組合在一起，避免假巡檢和假數據的發生。通過手持終端人機交換界面的提示和幫助，可以代替巡檢人員在紙質記錄本上書寫，尤其減少下雨、刮風等惡劣天下所帶來的不便。數據電子化后有助于管理人員對生產數據的長期跟蹤，掌握變化趨勢，優化生產流程。

8、LTE無線采集

現場的無線儀表可通過LTE網關接入LTE回傳網絡。采用LTE+工業無線抄表方案，可以避免傳統通過電纜連接儀表時遇到的以下問題：

a）對分散儀表測量點的數據采集時，為遠距離上的一個或幾個測量點敷設橋架和電纜的材料成本和人工成本會非常高，采用無線儀表能更方便、更經濟的實現過程數據采集。

b）在沒有儀表供電的區域，或是敷設電纜的人力協調不便的情況下，無線儀表的使用能確保技改技措項目的快速實施。

LTE+工業無線抄表方案可以很容易、很有效的解決上述問題。在確保工業等級的可靠性和安全的前提下，無線技術還能夠帶來如下價值：

a）工程實施簡單、便捷：無需敷設電纜、橋架、保護管；無需卡件、機柜；無線網絡自組織、自愈合，高度智能；

b）節省大量安裝時間： 快速安裝，僅需在測點安裝無線變送器即可；

c）節省大量安裝成本：無需敷設電纜、橋架、保護管、卡件、機柜、安全柵，節省相關的安裝人工費用；

d）后期維護費用很低：維護方便，只需維護無線變送器本身即可；無需擔心接線進水、連接松動、電纜損壞；

e）無線網絡擴展非常方便：增加測點時，直接安裝無線變送器即可；更換容易、即插即用、靈活；未來改造可以有效利用現有無線設備；

9、可作為未來物聯網的基礎網絡

LTE無線技術可以提供上行超過100Mbps和下行超過50Mbps的用戶峰值速率；無線接入網時延降低至10ms；頻譜利用率大大提高。通過與現有的監測設備和采集設備相連接，將相關信息上傳到調控中心，為實現廠區工業4.0提供網絡支持。

10、信息安全防范

系統擁有用戶管理模塊，可有效控制手機終端并進行權限設置，限制終端的語音、數據能力，確保核心信息的安全性。

結語：

LTE作為一個支持高速無線寬帶的系統，可以應用在很多專業領域，現代工廠對數據采集的要求越來越高，需要傳輸的數據量也越來越大，對無線寬帶的需求很迫切。工業區或是工廠內部建立安全、高速、雙向、實時、集成的無線通信傳輸系統是實現現代傳輸系統的基本要求，是今后企業朝信息化邁進的基礎網絡平臺。且企業對自身信息保密程度、可靠傳輸的要求越來越高，這樣更適合用專網來承載。