无线AP数据传输在秦皇岛港堆料机的应用

陈 超

（秦皇岛港股份有限公司第二港务分公司，河北秦皇岛 066003）

无线AP数据传输在秦皇岛港堆料机的应用

陈 超

（秦皇岛港股份有限公司第二港务分公司，河北秦皇岛 066003）

针对秦皇岛港煤二期堆料机通信网络的现有状况以及速率低和稳定度差的问题，提出一种用工业无线AP加定向天线的解决方案，在保证网络稳定性的情况下，拓宽网络带宽和通信速率，确保后续新增设备的正常使用。

无线AP；数据传输；定向天线；堆料机

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.66

0 引言

秦皇岛港煤二期堆料机原使用DATA-LINC数字无线电台构建无线通信网络，网络带宽过低，最大运行带宽仅108 Mbps左右，只能基本满足现有设备联锁信号的通信需求。如果将其他设备加入现有网络，容易造成网络堵塞。经现场检测网络延迟，最多可达60 s以上。一旦设备发生安全问题（如堆料机堵斗等），不能及时将信号反馈至皮带控制系统，将会造成巨大安全隐患。同时，现场采用全向天线的通信手段，主天线在T10-2转接塔旁的除尘器顶部，当大机处于轨道的最远端，或者通信方向上有另一个大机阻挡，很容易造成通信暂时中断，导致信号丢失。

针对上述问题和煤二期现有网络通信速率低、稳定度差的现状，提出一种使用工业无线AP（无线访问接入点Wireless Access Point）加定向天线代替原有数字无线电台加全向天线的解决方案，在保证网络稳定性的前提下，拓宽网络带宽和通信速率，确保后续新增设备投入后可正常使用。

1 定向天线的简介和功能

定向天线在某一个方向或者特定的某几个方向上发射或接收电磁波特别强，在其余方向上发射或接收电磁波基本为零或者特别小的一种天线（图1）。而全向天线则是表现为无方向性，其在水平方向上表现为360°都均匀的能够发射或接收电磁波（图2）。全向天线一般主要应用在通信距离近、覆盖范围大、价格便宜的领域，其信号强度一般＜9 dB。通常情况下，信号的波瓣宽度越小，信号强度越大。采用定向天线的目的就是减小波瓣宽度，使信号强度增加，进而增强抗干扰能力以及提高辐射功率的有效利用率，同时保密性也有所加强。

图1 定向天线信号辐射示意

图2 全向天线信号辐射示意

2 项目方案

2.1 总体思路

结合实际需求，并考虑现场实际情况，分析归纳整套系统需满足以下3个要求：①无线系统能保证1.2 km的稳定传输；②稳定传输控制数据，传输速率最大可达300 Mbps，信号强度为-50 DBm；③在大雾、大风、雷雨等恶劣天气均运行良好。

图3 无线通信系统网络架构

为了达到以上要求，决定使用无线AP+定向天线的点对点方式，对设备进行一对一绑定。无线通信系统网络架构如图3所示。

2.2 具体方案

为了保证通信可靠性和速率传输的快速性，采用MOXA品牌的AWK-4131系列工业级无线AP。

MOXA AWK-4131是工业级的无线AP，具备无线AP/Bridge/Client三合一功能，并且符合IEEE 802.1n技术规范要求。其最大数据传输速率能够达到300 Mbps，可以满足不断增长的快速数据传输要求和更广泛的信号覆盖范围需求。AWK-4131不仅能够将不同的两个比邻的20 MHz通道融合成为单一的410 Hz通道，还能够组成一个更可靠和带宽更大的有效组合。其工作温度为-40～75℃，防水防尘为IP68等级，这将满足严酷的工业室外布线网络的拓展需求。AWK-4131可以在2.4 GHz或5 GHz频段下操作，并且能够兼容802.11a/b/g。

在每台堆料机及对应地面皮带转接塔侧，安装一对无线AP通信设备，在B1D/B2D/B3D左后轮臂的斜梁上安装CLIENT端，铺设光缆进入电气室PLC柜（图4）。

轨道的终端（靠近塔侧）安装有接收装置（AP端），经光纤铺设至2号变电所（图5）。

综合现场网络情况，考虑原有各系统数据传输较分散，在各单机上各加一层网络交换机，作为现场设备接入层；在2号变电所各加一台网络交换机，作为汇聚层，为今后生产网和办公网的互通互联做准备（需将办公网络与生产网络共同接入具有路由功能的三层网络交换机）。

3 实施效果

图4 堆料机机上安装示意

图5 无线AP数据传输系统示意

该项目已经在秦皇岛港煤二期B1D，B2D，B3D三台堆料机投入运行，投入运行后堆料机传输控制数据的稳定稳定性大幅上升，消除了原有系统的安全隐患，速率最大可达300 Mbps，信号强度-50 DBm，在大雾、大风、雷雨等恶劣天气均运行良好，设备稳定运行，快速响应，拓展性强。

［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］周铜，宋海军.多AP无线网组建的关键点及扩展应用研究［J］.计算机科学，2015，42（s1）：303-306.

［4］王晓云，杨新志.综合料场堆取料机无线通讯系统的开发与应用［J］.仪表技术，2009（3）：53-55.

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〔编辑 吴建卿〕