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WLAN在長江三峽庫區(qū)航標(biāo)遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用
摘要：根據(jù)WLAN自身的特點(diǎn)，及其在工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域的成功應(yīng)用情況，長江三峽庫區(qū)航標(biāo)遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)采用了WLAN GPRS的數(shù)據(jù)通訊鏈路，有效的解決了庫區(qū)GPRS信號(hào)較弱或無信號(hào)時(shí)的數(shù)據(jù)通訊問題。本文重點(diǎn)闡述了WLAN在遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)傳輸和主要技術(shù)參數(shù)。關(guān)鍵詞：WLAN 三峽庫區(qū) 遙測(cè)監(jiān)控 應(yīng)用
一、WLAN在各領(lǐng)域的應(yīng)用情況
WLAN（Wireless Local-Area Network）即無線局域網(wǎng)為固定─無線接入的一種解決方案。也就是在不采用傳統(tǒng)纜線的情況下，以微波作為傳輸介質(zhì)結(jié)合擴(kuò)頻技術(shù)，向用戶提供以太網(wǎng)功能的一種網(wǎng)絡(luò)方式，其采用IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，提供1～11M的傳輸速度，并具有良好的保密性、抗干擾性、架設(shè)與維護(hù)容易等特點(diǎn)。適用于需要在移動(dòng)中聯(lián)網(wǎng)和在網(wǎng)間漫游的場(chǎng)合，并在不易布線的地方和需要遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)處理的節(jié)點(diǎn)提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持。由于WLAN不可替代的無線優(yōu)點(diǎn)，其技術(shù)和產(chǎn)品應(yīng)用非常廣泛。
在石油工業(yè)領(lǐng)域，WLAN無線網(wǎng)連接可提供從鉆井臺(tái)到壓縮機(jī)房的數(shù)據(jù)鏈路；在金融服務(wù)行業(yè)，銀行和證券、期貨交易業(yè)務(wù)可以通過WLAN無線網(wǎng)絡(luò)將各機(jī)構(gòu)相連，利用手持通信設(shè)備直接進(jìn)行交易；在酒店管理方面，采用WLAN，可以做到隨時(shí)隨地為顧客進(jìn)行及時(shí)周到的服務(wù)，顧客無論在區(qū)域范圍內(nèi)的任何地點(diǎn)進(jìn)行任何活動(dòng)，都可以通過服務(wù)員的手持通訊終端來更新記賬系統(tǒng)；特別是中國移動(dòng)推出的GPRS WLAN使WLAN的應(yīng)用更加廣泛化。種種工程實(shí)例，為我們?cè)诤綐?biāo)遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用WLAN技術(shù)提供了豐富、可以借鑒的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
二、航標(biāo)遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)概述
長江三峽庫區(qū)航標(biāo)遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施范圍為三峽大壩～鳊魚溪河段，主要是用于對(duì)航標(biāo)的運(yùn)行狀況及相關(guān)配套設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，該系統(tǒng)采用無線數(shù)字通訊技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)以及計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)航道中岸標(biāo)和浮標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)程定位監(jiān)測(cè)和工作狀態(tài)監(jiān)控、浮標(biāo)漂移超范圍及航標(biāo)燈工作狀態(tài)異常等情況下的遠(yuǎn)程遙測(cè)監(jiān)控與自動(dòng)報(bào)警。系統(tǒng)形成“標(biāo)、站、處、局”四級(jí)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)航標(biāo)的通訊覆蓋和所有航標(biāo)數(shù)據(jù)資源的共享。通過系統(tǒng)的實(shí)施將分布在長江沿岸的航標(biāo)與各航道站、處、局有機(jī)的聯(lián)系起來，使得對(duì)航標(biāo)的管理實(shí)現(xiàn)“通訊現(xiàn)代化、管理智能化、科技先進(jìn)化”的目標(biāo)。
三、WLAN在遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
航標(biāo)遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是由遙測(cè)監(jiān)控平臺(tái)、無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)以及管理軟件三大部分所組成（詳見圖1）。WLAN應(yīng)用于遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，主要解決通訊數(shù)據(jù)傳輸鏈的建立問題，其與公網(wǎng)（GPRS）結(jié)合在公共網(wǎng)絡(luò)盲區(qū)內(nèi)使用WLAN設(shè)備作為數(shù)據(jù)傳輸中繼，形成覆蓋全河段的通訊網(wǎng)絡(luò)，以解決遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的問題，下面按照遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)做簡單介紹。
圖1 長江航標(biāo)遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
1、遙測(cè)監(jiān)控平臺(tái)（前端控制器）功能是完成采集航標(biāo)各種工作信息及參數(shù)數(shù)據(jù)的裝置，其內(nèi)包含測(cè)試太陽能電池充電電壓及電流、電瓶供電電壓及航標(biāo)燈燈質(zhì)及工作電流的三大模塊，還包含與陸地中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵞K即GPRS/WLAN，另外，在浮標(biāo)上為了滿足浮標(biāo)的定位要求，增設(shè)GPS單點(diǎn)定位模塊。
2、無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)主要解決遙測(cè)平臺(tái)與遙測(cè)監(jiān)控管理中心的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)的遺失或錯(cuò)誤將導(dǎo)致航標(biāo)失常，這就要求數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)必須具有高度的可靠性。長江三峽庫區(qū)屬長江上游山區(qū)河段，沿岸城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)比較落后，通訊設(shè)施建設(shè)還不完善，通過通訊信號(hào)測(cè)試，目前，聯(lián)通公網(wǎng)在長江上游的大多數(shù)地區(qū)出現(xiàn)無網(wǎng)絡(luò)信號(hào)或網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不穩(wěn)定現(xiàn)象，只有移動(dòng)公網(wǎng)可以基本覆蓋長江上游的航道，但有些岸標(biāo)設(shè)置位置比較偏（如在高山的腳下），移動(dòng)公網(wǎng)信號(hào)可能出現(xiàn)盲區(qū)或信號(hào)不穩(wěn)定情況。
為了滿足通訊網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠的目標(biāo)，我們進(jìn)行了廣泛的調(diào)研，目前，可以利用的輔助網(wǎng)絡(luò)主要有WLAN、數(shù)傳電臺(tái)、甚高頻（VHF）及無線數(shù)據(jù)調(diào)頻技術(shù)（FHSS）四種,根據(jù)目前庫區(qū)內(nèi)實(shí)際使用的航標(biāo)電源（4V200Ah）、太陽能電源及日照條件等指標(biāo)，要求中繼通訊設(shè)備必須具有低電壓、低能耗的特點(diǎn)，數(shù)傳電臺(tái)、甚高頻（VHF）及無線數(shù)據(jù)調(diào)頻技術(shù)（FHSS）均不滿足低電壓、低能耗的要求（三種設(shè)備電壓均為9～12V，工作電流1～2A），只有WLAN設(shè)備工作電壓4V、工作電流可以控制在800mA以下，滿足遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的要求。選擇采用無線專網(wǎng)（WLAN）與公網(wǎng)（GPRS）相結(jié)合的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)無盲區(qū)的目標(biāo)，保證航標(biāo)遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸具有高度的可靠性。該種網(wǎng)絡(luò)結(jié)合有如下優(yōu)點(diǎn)：
- 無公網(wǎng)信號(hào)或信號(hào)較差的標(biāo)位安裝WLAN設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)無盲區(qū)的目標(biāo)；
- 不需要自己建立基站，無需申請(qǐng)專用頻道，無需網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，享受及時(shí)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)。
- 技術(shù)比較成熟,功耗比較小，目前WLAN在城市中應(yīng)用比較廣泛,設(shè)備及相關(guān)技術(shù)比較成熟。
- 使用費(fèi)用低。
同時(shí)為了達(dá)到GPRS數(shù)據(jù)傳輸安全可靠，不發(fā)生掉包現(xiàn)象，設(shè)計(jì)采用移動(dòng)SDH傳輸網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心局域網(wǎng)與移動(dòng)GPRS核心網(wǎng)絡(luò)接入平臺(tái)的專線鏈接，并在專線中使用標(biāo)準(zhǔn)的Internet隧道協(xié)議如IPsec、L2TP、GRE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。另外遙測(cè)平臺(tái)配備專用IP地址及APN碼，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)平臺(tái)和監(jiān)控中心點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸，遙測(cè)平臺(tái)地更換只需輸入標(biāo)位地專用IP即可，解決了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)復(fù)雜的問題。
3、系統(tǒng)軟件主要解決各類航標(biāo)遙測(cè)監(jiān)控信息處理的功能。同時(shí)具備擴(kuò)展航道作業(yè)船只及航道機(jī)務(wù)管理等各方面的生產(chǎn)管理功能的接口。
四、采用WLAN的遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
為了滿足航標(biāo)遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的安全和管理需要，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為三層管理，即信息傳輸層、信息管理層及數(shù)據(jù)訪問層，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以靈活根據(jù)情況使用網(wǎng)絡(luò)資源，通過WLAN與GPRS的結(jié)
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