WLAN在长江三峡库区航标遥测监控系统的应用

WLAN在长江三峡库区航标遥测监控系统的应用

摘要：根据WLAN自身的特点，及其在工业监控领域的成功应用情况，长江三峡库区航标遥测监控系统采用了WLAN GPRS的数据通讯链路，有效的解决了库区GPRS信号较弱或无信号时的数据通讯问题。本文重点阐述了WLAN在遥测监控系统中的组网结构、数据传输和主要技术参数。
关键词：WLAN 三峡库区 遥测监控 应用

一、WLAN在各领域的应用情况

　　WLAN（Wireless Local-Area Network）即无线局域网为固定─无线接入的一种解决方案。也就是在不采用传统缆线的情况下，以微波作为传输介质结合扩频技术，向用户提供以太网功能的一种网络方式，其采用IEEE802.11标准，提供1～11M的传输速度，并具有良好的保密性、抗干扰性、架设与维护容易等特点。适用于需要在移动中联网和在网间漫游的场合，并在不易布线的地方和需要远距离数据处理的节点提供强大的网络支持。由于WLAN不可替代的无线优点，其技术和产品应用非常广泛。

　　在石油工业领域，WLAN无线网连接可提供从钻井台到压缩机房的数据链路；在金融服务行业，银行和证券、期货交易业务可以通过WLAN无线网络将各机构相连，利用手持通信设备直接进行交易；在酒店管理方面，采用WLAN，可以做到随时随地为顾客进行及时周到的服务，顾客无论在区域范围内的任何地点进行任何活动，都可以通过服务员的手持通讯终端来更新记账系统；特别是中国移动推出的GPRS WLAN使WLAN的应用更加广泛化。种种工程实例，为我们在航标遥测监控系统中应用WLAN技术提供了丰富、可以借鉴的实践经验。

二、航标遥测监控系统概述

　　长江三峡库区航标遥测监控系统实施范围为三峡大坝～鳊鱼溪河段，主要是用于对航标的运行状况及相关配套设备进行监测和控制，该系统采用无线数字通讯技术、卫星定位技术以及计算机自动控制技术，实现对航道中岸标和浮标进行远程定位监测和工作状态监控、浮标漂移超范围及航标灯工作状态异常等情况下的远程遥测监控与自动报警。系统形成“标、站、处、局”四级网络架构，实现对航标的通讯覆盖和所有航标数据资源的共享。通过系统的实施将分布在长江沿岸的航标与各航道站、处、局有机的联系起来，使得对航标的管理实现“通讯现代化、管理智能化、科技先进化”的目标。

三、WLAN在遥测监控系统中的应用

　　航标遥测监控系统是由遥测监控平台、无线数据传输网络以及管理软件三大部分所组成（详见图1）。WLAN应用于遥测监控系统的无线数据传输网络，主要解决通讯数据传输链的建立问题，其与公网（GPRS）结合在公共网络盲区内使用WLAN设备作为数据传输中继，形成覆盖全河段的通讯网络，以解决遥测监控系统中无线传输网络的问题，下面按照遥测监控系统的基本结构做简单介绍。

图1　长江航标遥测监控系统结构示意图

1、遥测监控平台（前端控制器）功能是完成采集航标各种工作信息及参数数据的装置，其内包含测试太阳能电池充电电压及电流、电瓶供电电压及航标灯灯质及工作电流的三大模块，还包含与陆地中心进行数据传输的通讯模块即GPRS/WLAN，另外，在浮标上为了满足浮标的定位要求，增设GPS单点定位模块。

2、无线数据传输网络主要解决遥测平台与遥测监控管理中心的数据传输，数据的遗失或错误将导致航标失常，这就要求数据传输网络必须具有高度的可靠性。长江三峡库区属长江上游山区河段，沿岸城镇经济比较落后，通讯设施建设还不完善，通过通讯信号测试，目前，联通公网在长江上游的大多数地区出现无网络信号或网络信号不稳定现象，只有移动公网可以基本覆盖长江上游的航道，但有些岸标设置位置比较偏（如在高山的脚下），移动公网信号可能出现盲区或信号不稳定情况。

　　为了满足通讯网络稳定可靠的目标，我们进行了广泛的调研，目前，可以利用的辅助网络主要有WLAN、数传电台、甚高频（VHF）及无线数据调频技术（FHSS）四种,根据目前库区内实际使用的航标电源（4V200Ah）、太阳能电源及日照条件等指标，要求中继通讯设备必须具有低电压、低能耗的特点，数传电台、甚高频（VHF）及无线数据调频技术（FHSS）均不满足低电压、低能耗的要求（三种设备电压均为9～12V，工作电流1～2A），只有WLAN设备工作电压4V、工作电流可以控制在800mA以下，满足遥测监控系统对设备的要求。选择采用无线专网（WLAN）与公网（GPRS）相结合的技术方案，实现通讯网络无盲区的目标，保证航标遥测监控系统数据传输具有高度的可靠性。该种网络结合有如下优点：

• 无公网信号或信号较差的标位安装WLAN设备，能实现整个网络无盲区的目标；
• 不需要自己建立基站，无需申请专用频道，无需网络维护，享受及时网络升级。
• 技术比较成熟,功耗比较小，目前WLAN在城市中应用比较广泛,设备及相关技术比较成熟。
• 使用费用低。

　　同时为了达到GPRS数据传输安全可靠，不发生掉包现象，设计采用移动SDH传输网，实现监控中心局域网与移动GPRS核心网络接入平台的专线链接，并在专线中使用标准的Internet隧道协议如IPsec、L2TP、GRE网络协议。另外遥测平台配备专用IP地址及APN码，实现遥测平台和监控中心点对点的传输，遥测平台地更换只需输入标位地专用IP即可，解决了网络维护复杂的问题。

3、系统软件主要解决各类航标遥测监控信息处理的功能。同时具备扩展航道作业船只及航道机务管理等各方面的生产管理功能的接口。

四、采用WLAN的遥测监控系统网络结构

　为了满足航标遥测监控系统网络结构的安全和管理需要，系统网络结构设计为三层管理，即信息传输层、信息管理层及数据访问层，该网络结构可以灵活根据情况使用网络资源，通过WLAN与GPRS的结

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