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WLAN在長(cháng)江三峽庫區航標遙測監控系統的應用
摘要：根據WLAN自身的特點(diǎn)，及其在工業(yè)監控領(lǐng)域的成功應用情況，長(cháng)江三峽庫區航標遙測監控系統采用了WLAN GPRS的數據通訊鏈路，有效的解決了庫區GPRS信號較弱或無(wú)信號時(shí)的數據通訊問(wèn)題。本文重點(diǎn)闡述了WLAN在遙測監控系統中的組網(wǎng)結構、數據傳輸和主要技術(shù)參數。關(guān)鍵詞：WLAN 三峽庫區 遙測監控 應用
一、WLAN在各領(lǐng)域的應用情況
WLAN（Wireless Local-Area Network）即無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)為固定─無(wú)線(xiàn)接入的一種解決方案。也就是在不采用傳統纜線(xiàn)的情況下，以微波作為傳輸介質(zhì)結合擴頻技術(shù)，向用戶(hù)提供以太網(wǎng)功能的一種網(wǎng)絡(luò )方式，其采用IEEE802.11標準，提供1～11M的傳輸速度，并具有良好的保密性、抗干擾性、架設與維護容易等特點(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(xiàn)的地方和需要遠距離數據處理的節點(diǎn)提供強大的網(wǎng)絡(luò )支持。由于WLAN不可替代的無(wú)線(xiàn)優(yōu)點(diǎn)，其技術(shù)和產(chǎn)品應用非常廣泛。
在石油工業(yè)領(lǐng)域，WLAN無(wú)線(xiàn)網(wǎng)連接可提供從鉆井臺到壓縮機房的數據鏈路；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(guò)WLAN無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )將各機構相連，利用手持通信設備直接進(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(wú)論在區域范圍內的任何地點(diǎn)進(jìn)行任何活動(dòng)，都可以通過(guò)服務(wù)員的手持通訊終端來(lái)更新記賬系統；特別是中國移動(dòng)推出的GPRS WLAN使WLAN的應用更加廣泛化。種種工程實(shí)例，為我們在航標遙測監控系統中應用WLAN技術(shù)提供了豐富、可以借鑒的實(shí)踐經(jīng)驗。
二、航標遙測監控系統概述
長(cháng)江三峽庫區航標遙測監控系統實(shí)施范圍為三峽大壩～鳊魚(yú)溪河段，主要是用于對航標的運行狀況及相關(guān)配套設備進(jìn)行監測和控制，該系統采用無(wú)線(xiàn)數字通訊技術(shù)、衛星定位技術(shù)以及計算機自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現對航道中岸標和浮標進(jìn)行遠程定位監測和工作狀態(tài)監控、浮標漂移超范圍及航標燈工作狀態(tài)異常等情況下的遠程遙測監控與自動(dòng)報警。系統形成“標、站、處、局”四級網(wǎng)絡(luò )架構，實(shí)現對航標的通訊覆蓋和所有航標數據資源的共享。通過(guò)系統的實(shí)施將分布在長(cháng)江沿岸的航標與各航道站、處、局有機的聯(lián)系起來(lái)，使得對航標的管理實(shí)現“通訊現代化、管理智能化、科技先進(jìn)化”的目標。
三、WLAN在遙測監控系統中的應用
航標遙測監控系統是由遙測監控平臺、無(wú)線(xiàn)數據傳輸網(wǎng)絡(luò )以及管理軟件三大部分所組成（詳見(jiàn)圖1）。WLAN應用于遙測監控系統的無(wú)線(xiàn)數據傳輸網(wǎng)絡(luò )，主要解決通訊數據傳輸鏈的建立問(wèn)題，其與公網(wǎng)（GPRS）結合在公共網(wǎng)絡(luò )盲區內使用WLAN設備作為數據傳輸中繼，形成覆蓋全河段的通訊網(wǎng)絡(luò )，以解決遙測監控系統中無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )的問(wèn)題，下面按照遙測監控系統的基本結構做簡(jiǎn)單介紹。
圖1 長(cháng)江航標遙測監控系統結構示意圖
1、遙測監控平臺（前端控制器）功能是完成采集航標各種工作信息及參數數據的裝置，其內包含測試太陽(yáng)能電池充電電壓及電流、電瓶供電電壓及航標燈燈質(zhì)及工作電流的三大模塊，還包含與陸地中心進(jìn)行數據傳輸的通訊模塊即GPRS/WLAN，另外，在浮標上為了滿(mǎn)足浮標的定位要求，增設GPS單點(diǎn)定位模塊。
2、無(wú)線(xiàn)數據傳輸網(wǎng)絡(luò )主要解決遙測平臺與遙測監控管理中心的數據傳輸，數據的遺失或錯誤將導致航標失常，這就要求數據傳輸網(wǎng)絡(luò )必須具有高度的可靠性。長(cháng)江三峽庫區屬長(cháng)江上游山區河段，沿岸城鎮經(jīng)濟比較落后，通訊設施建設還不完善，通過(guò)通訊信號測試，目前，聯(lián)通公網(wǎng)在長(cháng)江上游的大多數地區出現無(wú)網(wǎng)絡(luò )信號或網(wǎng)絡(luò )信號不穩定現象，只有移動(dòng)公網(wǎng)可以基本覆蓋長(cháng)江上游的航道，但有些岸標設置位置比較偏（如在高山的腳下），移動(dòng)公網(wǎng)信號可能出現盲區或信號不穩定情況。
為了滿(mǎn)足通訊網(wǎng)絡(luò )穩定可靠的目標，我們進(jìn)行了廣泛的調研，目前，可以利用的輔助網(wǎng)絡(luò )主要有WLAN、數傳電臺、甚高頻（VHF）及無(wú)線(xiàn)數據調頻技術(shù)（FHSS）四種,根據目前庫區內實(shí)際使用的航標電源（4V200Ah）、太陽(yáng)能電源及日照條件等指標，要求中繼通訊設備必須具有低電壓、低能耗的特點(diǎn)，數傳電臺、甚高頻（VHF）及無(wú)線(xiàn)數據調頻技術(shù)（FHSS）均不滿(mǎn)足低電壓、低能耗的要求（三種設備電壓均為9～12V，工作電流1～2A），只有WLAN設備工作電壓4V、工作電流可以控制在800mA以下，滿(mǎn)足遙測監控系統對設備的要求。選擇采用無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)（WLAN）與公網(wǎng)（GPRS）相結合的技術(shù)方案，實(shí)現通訊網(wǎng)絡(luò )無(wú)盲區的目標，保證航標遙測監控系統數據傳輸具有高度的可靠性。該種網(wǎng)絡(luò )結合有如下優(yōu)點(diǎn)：
- 無(wú)公網(wǎng)信號或信號較差的標位安裝WLAN設備，能實(shí)現整個(gè)網(wǎng)絡(luò )無(wú)盲區的目標；
- 不需要自己建立基站，無(wú)需申請專(zhuān)用頻道，無(wú)需網(wǎng)絡(luò )維護，享受及時(shí)網(wǎng)絡(luò )升級。
- 技術(shù)比較成熟,功耗比較小，目前WLAN在城市中應用比較廣泛,設備及相關(guān)技術(shù)比較成熟。
- 使用費用低。
同時(shí)為了達到GPRS數據傳輸安全可靠，不發(fā)生掉包現象，設計采用移動(dòng)SDH傳輸網(wǎng)，實(shí)現監控中心局域網(wǎng)與移動(dòng)GPRS核心網(wǎng)絡(luò )接入平臺的專(zhuān)線(xiàn)鏈接，并在專(zhuān)線(xiàn)中使用標準的Internet隧道協(xié)議如IPsec、L2TP、GRE網(wǎng)絡(luò )協(xié)議。另外遙測平臺配備專(zhuān)用IP地址及APN碼，實(shí)現遙測平臺和監控中心點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸，遙測平臺地更換只需輸入標位地專(zhuān)用IP即可，解決了網(wǎng)絡(luò )維護復雜的問(wèn)題。
3、系統軟件主要解決各類(lèi)航標遙測監控信息處理的功能。同時(shí)具備擴展航道作業(yè)船只及航道機務(wù)管理等各方面的生產(chǎn)管理功能的接口。
四、采用WLAN的遙測監控系統網(wǎng)絡(luò )結構
為了滿(mǎn)足航標遙測監控系統網(wǎng)絡(luò )結構的安全和管理需要，系統網(wǎng)絡(luò )結構設計為三層管理，即信息傳輸層、信息管理層及數據訪(fǎng)問(wèn)層，該網(wǎng)絡(luò )結構可以靈活根據情況使用網(wǎng)絡(luò )資源，通過(guò)WLAN與GPRS的結
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