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WLAN在長江三峽庫區(qū)航標遙測監(jiān)控系統(tǒng)的應用
摘要：根據(jù)WLAN自身的特點，及其在工業(yè)監(jiān)控領域的成功應用情況，長江三峽庫區(qū)航標遙測監(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信號較弱或無信號時的數(shù)據(jù)通訊問題。本文重點闡述了WLAN在遙測監(jiān)控系統(tǒng)中的組網(wǎng)結構、數(shù)據(jù)傳輸和主要技術參數(shù)。關鍵詞：WLAN 三峽庫區(qū) 遙測監(jiān)控 應用
一、WLAN在各領域的應用情況
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結合擴頻技術，向用戶提供以太網(wǎng)功能的一種網(wǎng)絡方式，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。適用于需要在移動中聯(lián)網(wǎng)和在網(wǎng)間漫游的場合，并在不易布線的地方和需要遠距離數(shù)據(jù)處理的節(jié)點提供強大的網(wǎng)絡支持。由于WLAN不可替代的無線優(yōu)點，其技術和產品應用非常廣泛。
在石油工業(yè)領域，WLAN無線網(wǎng)連接可提供從鉆井臺到壓縮機房的數(shù)據(jù)鏈路；在金融服務行業(yè)，銀行和證券、期貨交易業(yè)務可以通過WLAN無線網(wǎng)絡將各機構相連，利用手持通信設備直接進行交易；在酒店管理方面，采用WLAN，可以做到隨時隨地為顧客進行及時周到的服務，顧客無論在區(qū)域范圍內的任何地點進行任何活動，都可以通過服務員的手持通訊終端來更新記賬系統(tǒng)；特別是中國移動推出的GPRS WLAN使WLAN的應用更加廣泛化。種種工程實例，為我們在航標遙測監(jiān)控系統(tǒng)中應用WLAN技術提供了豐富、可以借鑒的實踐經(jīng)驗。
二、航標遙測監(jiān)控系統(tǒng)概述
長江三峽庫區(qū)航標遙測監(jiān)控系統(tǒng)實施范圍為三峽大壩～鳊魚溪河段，主要是用于對航標的運行狀況及相關配套設備進行監(jiān)測和控制，該系統(tǒng)采用無線數(shù)字通訊技術、衛(wèi)星定位技術以及計算機自動控制技術，實現(xiàn)對航道中岸標和浮標進行遠程定位監(jiān)測和工作狀態(tài)監(jiān)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(jiān)控與自動報警。系統(tǒng)形成“標、站、處、局”四級網(wǎng)絡架構，實現(xiàn)對航標的通訊覆蓋和所有航標數(shù)據(jù)資源的共享。通過系統(tǒng)的實施將分布在長江沿岸的航標與各航道站、處、局有機的聯(lián)系起來，使得對航標的管理實現(xiàn)“通訊現(xiàn)代化、管理智能化、科技先進化”的目標。
三、WLAN在遙測監(jiān)控系統(tǒng)中的應用
航標遙測監(jiān)控系統(tǒng)是由遙測監(jiān)控平臺、無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡以及管理軟件三大部分所組成（詳見圖1）。WLAN應用于遙測監(jiān)控系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡，主要解決通訊數(shù)據(jù)傳輸鏈的建立問題，其與公網(wǎng)（GPRS）結合在公共網(wǎng)絡盲區(qū)內使用WLAN設備作為數(shù)據(jù)傳輸中繼，形成覆蓋全河段的通訊網(wǎng)絡，以解決遙測監(jiān)控系統(tǒng)中無線傳輸網(wǎng)絡的問題，下面按照遙測監(jiān)控系統(tǒng)的基本結構做簡單介紹。
圖1 長江航標遙測監(jiān)控系統(tǒng)結構示意圖
1、遙測監(jiān)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(shù)數(shù)據(jù)的裝置，其內包含測試太陽能電池充電電壓及電流、電瓶供電電壓及航標燈燈質及工作電流的三大模塊，還包含與陸地中心進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵞K即GPRS/WLAN，另外，在浮標上為了滿足浮標的定位要求，增設GPS單點定位模塊。
2、無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡主要解決遙測平臺與遙測監(jiān)控管理中心的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)的遺失或錯誤將導致航標失常，這就要求數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡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)濟比較落后，通訊設施建設還不完善，通過通訊信號測試，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)絡信號或網(wǎng)絡信號不穩(wěn)定現(xiàn)象，只有移動公網(wǎng)可以基本覆蓋長江上游的航道，但有些岸標設置位置比較偏（如在高山的腳下），移動公網(wǎng)信號可能出現(xiàn)盲區(qū)或信號不穩(wěn)定情況。
為了滿足通訊網(wǎng)絡穩(wěn)定可靠的目標，我們進行了廣泛的調研，目前，可以利用的輔助網(wǎng)絡主要有WLAN、數(shù)傳電臺、甚高頻（VHF）及無線數(shù)據(jù)調頻技術（FHSS）四種,根據(jù)目前庫區(qū)內實際使用的航標電源（4V200Ah）、太陽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，數(shù)傳電臺、甚高頻（VHF）及無線數(shù)據(jù)調頻技術（FHSS）均不滿足低電壓、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，滿足遙測監(jiān)控系統(tǒng)對設備的要求。選擇采用無線專網(wǎng)（WLAN）與公網(wǎng)（GPRS）相結合的技術方案，實現(xiàn)通訊網(wǎng)絡無盲區(qū)的目標，保證航標遙測監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸具有高度的可靠性。該種網(wǎng)絡結合有如下優(yōu)點：
- 無公網(wǎng)信號或信號較差的標位安裝WLAN設備，能實現(xiàn)整個網(wǎng)絡無盲區(qū)的目標；
- 不需要自己建立基站，無需申請專用頻道，無需網(wǎng)絡維護，享受及時網(wǎng)絡升級。
- 技術比較成熟,功耗比較小，目前WLAN在城市中應用比較廣泛,設備及相關技術比較成熟。
- 使用費用低。
同時為了達到GPRS數(shù)據(jù)傳輸安全可靠，不發(fā)生掉包現(xiàn)象，設計采用移動SDH傳輸網(wǎng)，實現(xiàn)監(jiān)控中心局域網(wǎng)與移動GPRS核心網(wǎng)絡接入平臺的專線鏈接，并在專線中使用標準的Internet隧道協(xié)議如IPsec、L2TP、GRE網(wǎng)絡協(xié)議。另外遙測平臺配備專用IP地址及APN碼，實現(xiàn)遙測平臺和監(jiān)控中心點對點的傳輸，遙測平臺地更換只需輸入標位地專用IP即可，解決了網(wǎng)絡維護復雜的問題。
3、系統(tǒng)軟件主要解決各類航標遙測監(jiān)控信息處理的功能。同時具備擴展航道作業(yè)船只及航道機務管理等各方面的生產管理功能的接口。
四、采用WLAN的遙測監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構
為了滿足航標遙測監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構的安全和管理需要，系統(tǒng)網(wǎng)絡結構設計為三層管理，即信息傳輸層、信息管理層及數(shù)據(jù)訪問層，該網(wǎng)絡結構可以靈活根據(jù)情況使用網(wǎng)絡資源，通過WLAN與GPRS的結
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