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企业无线网络传输系统方案设计

发表时间:2012/10/31 徐刚强 杜宇 来源:万方数据
对钢铁企业无线网络传输进行需求分析,制定企业实施无线传输网络实施目标。设计钢铁大型企业的无线网络系统方案,方案设计中的目标重点在于系统和网络的稳定性、信息传输的安全性以及系统的可扩充性,对无线网络信道规划、无线基站、车载终端、天馈线套件的产品选型和系统集成进行详细设计,最后给出方案的一个应用案例情况。

一 引言

  钢铁企业仓库行车运行状况十分复杂。为实现对企业仓库内的行车运作进行专效的管理,提高行车作业效率,降低人工劳动强度,需要在企业仓库构建无线网络传输系统,在行车上安装无线车载终端,使用无线传输通讯技术实现与仓库服务器通信,从而使企业仓库库存管理系统能够自动指挥行车完成上料、卸料、入库、出库与倒库等工作,确保仓库内物流、信息流的同步,实现实时准确的库存,提高仓库的自动化管理水平。

二 国内外现状分析

  钢铁企业实施无线网络有着其特殊性,环境相对比较恶劣,虽然在成品库的环境要好一些,但是也是属于重工业环境,因此对于设备和网络的可靠性和稳定性提出了非常高的要求,综合起来钢铁企业对于实施无线传输网络的障碍在于:

  (1)阻挡严重

  吊车的物理支撑系统庞大,且全部为金属构架,在整个厂的顶部形成一个极为严密的屏蔽区,而且跨与跨之间的钢柱也有非常强的屏蔽作用,同时这些屏蔽物又会产生严重的多径效应。

  (2)温度变化大

  在夏天,吊车驾驶室内环境温度能够达到摄氏50度,而在冬天,由于炼钢厂通常都是非封闭的环境,驾驶室的温度几乎和室外一样,极限情况下能够达到零下。

  (3)粉尘严重

  在成品库方会比较干净,但是在板坯库则是较为严重的粉尘环境,吊车工作环境十分恶劣。

  (4)电磁干扰

  钢铁企业的生产设备一般都为中大型的设备,在设备启动运行过程中会产生较大的电磁干扰,在距离这些设备较近的位置,可能会受到干扰,比如产生计算机的屏幕抖动等。

  (5)长时间连续作业要求

  钢铁企业生产节奏非常快,设备需要满足长时间的高负荷的工作,因此系统和设备都需要非常稳定可靠而不能考虑普通企业级的系统和设备。

  随着国内外机械设备制造质量的逐步提高和自动化技术的飞速发展,西欧和日本等国先后将无线通信技术应用钢铁综合生产管理进行了大量的研究和开发,目前国内外将无线技术应用于钢铁企业综合管理信息系统的研究论文相对较多,但真正将无线技术应用与生产过程管理以及生产实时调度和监控领域还处于初级探索阶段。

三 设计目标

  综合以上的分析,为了确保用户的投资利益与应用需求,根据钢铁企业的环境特性和现场的操作特性,在系统设计时首当其冲考虑的是系统的稳定性和可靠性、其次是操作的便捷性、技术成熟性、可扩充性、易管理性、兼容性和安全性,保证系统运行的可靠与安全保密,建立经济合理、资源优化的系统:

  (1)网络稳定性

  稳定的网络系统是生产的稳定的必要前提,一旦用户使用了无线系统来替代原有的传统工作方式,对无线系统的依赖性就会超过对某些生产机械的依赖性,一旦无线网络瘫痪,整个生产必定会受到很大的影响。

  (2)系统稳定性

  移动的终端需要通过无线网络实现和数据库的双向实时通信,如何通过无线网络实现稳定可靠的数据传输,不丢失数据,数据不出错,而且保证数据的及时响应都是保证车载终端正常工作的必要条件。

  (3)设备可靠性

  由于钢铁企业的特殊环境,必须使用具备车载防震、防尘、防水、抗高低温、以及抗干扰等特性。

  (4)安全性

  整个系统应具备抗干扰性。安全保密性。不易被网络外的用户登陆。

  (5)成熟耐用性

  系统所包括的任何软硬件产品,必须是成熟的并具有广泛的实用性,在国内外应用中被证实是成熟和先进的。而且系统的软硬件产品必须有长久的耐用性,使日后的长期维护经济、可用。

  (6)易于维护性

  整个系统具备易于维护的特性,用户的工程师可以对无线网络进行灵活方便的管理,包括日常监控以及故障保修,而故障设备的返修也必须及时,不影响到生产上的需求。对车载终端只要进行硬件的维护就可以了,而不需要进行系统的维护。

  (7)系统扩充性

  整个系统可以随着用户应用的发展,能够及其容易的进行扩展延伸,包括用户应用系统的增加;覆盖面积的增加;终端应用的增加,如配送等。即能进行系统升级,又可保护投资,不会对原有系统推翻重来。

  (8)投资

  系统应具备较好的性能价格比,在达到用户系统要求的情况下,能够最经济的架构用户的网络系统,因为精简的网络系统将大大降低UPS、光纤、网线、交换机等硬件设备以及人员上的投资费用。

四 无线网络方案设计

  钢铁厂无线网络系统有三部分组成:无线交换机、无线网络交换机管理系统、无线接入点,其总体方案图见图1。

  4.1 信道规划

  在多基站的无线网络的设计中,需要考虑避免基站之间的同频干扰,信息产业部无线电管理委员会规定了2.4Ghz频段工作在2.402GHz~2.4835GHz,一共划分了14个信道,每个信道占用带宽22MHz,每相邻两个信道的中心频点相隔4Mhz。

  因此对于802.11b网络来言,只有3个互不干扰的信道,4个有轻微干扰的信道。

  根据我们测试的结果,两个相邻的基站如果采用相邻的信道,通信速率将下降1/3左右,因此信道的合理划分是一个不容忽视的问题。

  因此我们选用1,6和11三个互不干扰的信道来进行组网,确保所有相邻的基站使用的都是互不干扰的信道。如果考虑基站要考虑冗余备份,我们将使用4个有轻微干扰的信道,即1、5、10和14信道。

总体方案图

 

  

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