3G无线数传在厂矿企业中的应用

黄　新　　章建国（宝钢湛江钢铁有限公司，广东　湛江　524000）

3G无线数传在厂矿企业中的应用

黄新章建国
（宝钢湛江钢铁有限公司，广东湛江524000）

摘要：随着厂矿企业生产自动化程度的不断提高，工业现场对各种数据信号的采集及传输有了更高的要求，特别对于终端数据采集及传输，从有线到无线、从有人值守到无人操作的转变已成趋势。利用无线数传系统将现场设备输出的数据或者各种物理量进行远程传输到后方进行集中处理，已经得到十分广泛的应用，随着科学技术的发展，无线传输的方式也在不断变化。本文通过对3G无线数传技术在铁水运输调度跟踪系统中应用的介绍，探讨了3G通信技术在无线数据传输中应用的可行性，为今后3G无线数传在厂矿企业规模化应用提供借鉴。

关键词：信号采集；无线数传；3G；VPDN

一、无线数传系统介绍

无线数传系统是分布式数据采集、传输、控制系统，目前常见无线数传系统大多采用自建基站或者MDS无线数传电台的方式，利用WiFi、ZigBee或者RFID射频识别等无线通信技术，进行终端数据的接入与传输。

二、VPDN技术

VPDN（VirtualPrivateDial－up Networks）又称为虚拟专用拨号网，是VPN业务的一种，指利用公共网络的拨号及接入网实现的虚拟专用网，为企业、移动办公人员提供快速、稳定的网络接入服务。

VPDN接入原理：

（1）概念介绍

①远端用户

用户终端（手持终端、车载终端）。

②LAC（L2TPAccessConcentrator）

LAC是指网络接入服务器，即附属在网络上的具有PPP端系统和L2TP协议处理能力的设备，为用户提供网络接入服务。

③LNS（L2TPNetworkServer）

LNS是指L2TP网络服务器，也是L2TP隧道的终点。在VPDN中的LNS，一般指企业客户端的路由器，用来终结L2TP协议。

④隧道（tunnel）

图1

“隧道”是指封装的数据包在互联网上传递时所经过的逻辑路径，通常一个LAC和LNS以及连接二者之间的逻辑数据链路构成一个“隧道”。

⑤会话（session）

复用在隧道连接之上，用于表示承载在隧道连接中的每个PPP会话过程。

⑥AAA（Authenticationg、Authorizationg andAccountiong）

具有认证、授权、与计费服务器，在VPDN业务中完成域名的认证以及企业接入用户名和密钥的认证。

（2）VPDN接入流程

①厂区3G用户终端（手持终端、车载终端），通过已分配的帐号和密码，拨号接入运营商公共网络（即用户发起与LAC之间的PPP连接）。

②LAC通过Radius对终端用户进行第一层Radius认证，对域名进行认证。

③Radius根据域名返回对应的隧道属性，包括LNSIP、隧道类型、隧道密码等。

④LAC根据隧道属性向LNS发起建立隧道请求。

⑤LAC与LNS间建立L2TP隧道。

⑥在隧道中为用户建立Session，LAC把和用户协商得到的LCP选项和验证信息送给LNS。

⑦LNS向二层Radius发起对用户帐号/密码的认证，并为用户分配IP地址。

⑧Radius认证通过返回相关信息给LNS。

⑨LNS为终端用户反馈IP地址及相关信息。

图2

三、3G无线数传在铁水运输调度跟踪系统中的应用

铁水运输调度跟踪系统介绍

铁水运输调度跟踪系统是钢铁企业重要的生产过程自动化控制系统，对铁水运输及调度管理有至关重要的作用，该系统由终端数据采集子系统、无线数传子系统、接口子系统以及后台服务器组成。

前端信号采集设备将现场生产信息、机车状态信息、车载终端信号采集，进行简单处理转化为相应的格式，通过对应的接口子系统、无线数传子系统，传送至后方管控中心服务器。管控中心管理终端、服务器与现场车载数据采集终端、手持机进行数据实时交互，传输通道为3G无线网络，核心技术为运营商VPDN隧道技术。

（1）终端设备

每台机车配置1台机车车载终端，用于接收并显示管控中心下发的作业计划、铁水调度指令，在车载终端接收到新的作业指令时，将利用声光报警提示机车司机开始作业，当一条作业指令执行完成后，通过终端进行确认反馈。

此外，车载终端通过对机车运行速度、状态数据的采集监控，结合路段信息，实现对车速进行监控与预警；并且通过通讯接口接收RFIDReader的数据以及机车控制系统采集到的机车速度、状态等信息，发送给管控中心服务器。同时对RFIDReader、RFIDTAG等设备的状态进行监控，实现对设备的状态管理。

为了满足司机在离车情况下对作业指令的浏览、确认，每位司机配置一台手持式数据传输设备，通过此手持式数据传输设备司机可实现调度指令的查询、确认以及对讲功能等。

（2）服务器

管控中心机房中配置有2台服务器，系统采用两层架构，2台服务器采用热备冗余。在服务器端安装服务器软件和数据库软件，根据接收到的机车位置信息以及混铁车信息进行处理、判断以及保存，并且实现铁水运输跟踪子系统与外部系统之间的通讯。系统的数据库服务器与外部系统之间的通讯均全部采用防火墙进行预防，通过通讯中间件实现信息交互。

管控中心配置1台管理终端，对操作调度人员，可以随时查看更细致动态的车辆运行状态，同时跟踪铁水生产过程信息。管理终端具备显示屏，可同时显示不同的内容。在管理终端上安装客户端软件，通过网络访问服务器端数据库，将铁路、机车、混铁车等对象都以图形化的方式在显示屏上显示，提供铁路线路动态线路信息（混铁车和机车位置数据）。同时将采集到的铁水生产信息，实时的反应在跟踪主画面上，或者通过图表列表方式进行详细数据的查询。

此外，管理终端提供日常维护、历史数据查询、段位信息设置、机车混铁车信息设置、报表生成等功能。

（3）网络传输

系统制式：CDMAEVDO

CDMA网的工作频段为：

825MHz-835MHz（基站收，移动台发）

870MHz-880MHz（基站发，移动台收）

共计10MHz频段。

3G通信模块要求：

①标准及频段：支持CDMA2000 1XEVDORevA800MHz单频，可选800/1900MHz双频，450MHz单频；支持IS-95A/B和CDMA20001xRTT无线网络；

②理论带宽：下行速率3.1Mbps，上行速率1.8Mbps，可选EVDORev.B：下行速率14.7Mbps，上行速率5.4Mbps；

③发射功率：<23dBm；

④以太网接口：1个10/100M以太网口（RJ45插座），自适应MDI/MDIX，内置1.5kV电磁隔离保护；

⑤数据接口：1个RS232串口（或RS422/RS485），内置15kVESD保护。

结语

作为企业用户，只需考虑前端采集信号的无线接入，所有的应用系统全部集中在后方管控中心，数据集中处理，按照权限共享，中间信息数据的传输都交给运营商在厂区范围内全覆盖的3G网络，大大节省了企业对无线数据传输系统硬件的建设及维护成本。而且，通过VPDN专线传输，享受和有线专网一样的高速率数据交互。可以推广到厂矿企业其他无线数传系统应用中。

参考文献

[1]贺德强，张锐锋，苗剑.基于3G终端机车状态信息传输系统的设计[J].广西大学学报：自然科学版，2011，36（05）：714-715.

中图分类号：TN929.5

文献标识码：A