企業(yè)自建4G專網(wǎng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

馬文佳

摘要：隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)越來越多的融入到工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)中。工廠對無線通信的需求也已經(jīng)并不僅僅局限于傳統(tǒng)純語音的傳輸，視頻數(shù)據(jù)、儀表測量數(shù)據(jù)、辦公數(shù)據(jù)等都可以基于企業(yè)專網(wǎng)傳輸，以下簡要探討無線技術(shù)在化工廠的可能應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無線通信；LET寬帶；4G專網(wǎng)；可視調(diào)度

概述：

化工廠區(qū)具有作業(yè)范圍廣、移動設(shè)備多及生產(chǎn)過程復(fù)雜、自動化程度要求高、各環(huán)節(jié)銜接密切等突出特點，因此，廠區(qū)內(nèi)的實時通訊及高效調(diào)度是保證安全生產(chǎn)的前提。其中無線通信具有先天的優(yōu)勢，而賴以支撐的通信網(wǎng)絡(luò)平臺及其所能實現(xiàn)的業(yè)務(wù)功能是核心內(nèi)容。傳統(tǒng)的以數(shù)字集群窄帶語音為主要業(yè)務(wù)內(nèi)容的通信平臺存在帶寬低、功能單一的問題，無法滿足目前越來越多數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。無線寬帶通信平臺基于TD-LTE技術(shù)，不僅僅具備語音調(diào)度、通話、對講的能力，還能夠?qū)F(xiàn)有自動化系統(tǒng)通過TCP/IP通信制式接入無線網(wǎng)絡(luò)，具有語音/視頻可視化調(diào)度、無線數(shù)據(jù)接入、無線數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程會診、設(shè)備遙測遙控的能力，一個平臺就滿足現(xiàn)代工廠對各種業(yè)務(wù)的需求。

廠區(qū)專網(wǎng)LTE無線寬帶建設(shè)在滿足生產(chǎn)對調(diào)度通信需求的基礎(chǔ)上，還實現(xiàn)了與公網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部行政網(wǎng)和原有調(diào)度系統(tǒng)的對接，并可根據(jù)需求對部分移動終端進(jìn)行權(quán)限設(shè)置，防止信息外露，便于企業(yè)內(nèi)部管控。

無線寬帶集群通信系統(tǒng)集語音短信、集群對講、高速數(shù)據(jù)傳輸于一體，實現(xiàn)多業(yè)務(wù)融合，除提供傳統(tǒng)語音集群通信外，同時還提供多種業(yè)務(wù)解決方案，包括寬帶數(shù)據(jù)傳輸、視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、移動辦公以及定位業(yè)務(wù)。

LTE無線通信基于第四代移動通信技術(shù)，可以提供最高的無線接入數(shù)據(jù)速率，20MHz單載波上行數(shù)據(jù)速率100Mbps，下行數(shù)據(jù)速率50Mbps。高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可滿足移動互聯(lián)網(wǎng)的各種業(yè)務(wù)需求。

集群網(wǎng)絡(luò)支持的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用：

1、數(shù)據(jù)采集/數(shù)據(jù)接入

RTU等終端數(shù)據(jù)采集點可以通過RS232/RS485連接到CPE設(shè)備上，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)承載，完成和后臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

2、視頻監(jiān)控

窄帶無線集群通信由于帶寬的受限，無線業(yè)務(wù)主要基于發(fā)送短信息，圖片的上傳、分享，而基于LTE的寬帶通信具備高帶寬、低延時的優(yōu)勢，是視頻類數(shù)據(jù)傳輸最好的媒介，視頻信息可實現(xiàn)實時無線監(jiān)控。LTE無線回傳網(wǎng)絡(luò)，為攝像機(jī)與中心管理平臺之間視頻監(jiān)控的信令及視頻流提供傳輸通道。具體優(yōu)勢在于：

a）低成本，廣覆蓋：采用LTE無線傳輸，無須挖溝埋管，縮短網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時間，減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資，尤其適合已裝修好的場合及距離較遠(yuǎn)的地方。

b）擴(kuò)展性好：組網(wǎng)靈活，可根據(jù)自身的需求，隨時擴(kuò)展終端數(shù)量，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容方便，維護(hù)費用降低。

c）移動監(jiān)控：可以滿足移動監(jiān)控場景的需求，監(jiān)控業(yè)務(wù)領(lǐng)域大大擴(kuò)展。手持終端可以實現(xiàn)隨時隨地的高清視頻回傳。

3、可視化調(diào)度

傳統(tǒng)的指揮調(diào)度是要求現(xiàn)場的中語音在調(diào)度過程中快速即時溝通，而融合了LTE 4G信號的通信可使調(diào)度人員實現(xiàn)可視化調(diào)度，并且通過4G對現(xiàn)場人員實施定位，被調(diào)度對象可在地圖上實時呈現(xiàn)，再融合視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，調(diào)度員不僅可以調(diào)度集群呼叫，還可以在坐席上看到現(xiàn)場人員的位置、視頻圖像，更加直觀的進(jìn)行調(diào)度，使得相對單純的語音調(diào)度更加立體化。

4、可移動遠(yuǎn)程決策會商

視頻可通過4G手機(jī)對講的前/后高清攝像頭拍攝，利用4G無線系統(tǒng)回傳到后臺和/或其他4G手機(jī)對講，實現(xiàn)遠(yuǎn)程會診功能，保障在設(shè)備檢修、應(yīng)急處置、視頻會議等場景中數(shù)據(jù)的即時、暢通。

5、移動辦公承載平臺

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和智能終端的不斷發(fā)展，移動辦公成為企業(yè)辦公和移動互聯(lián)結(jié)合應(yīng)用的一大主題。增加移動辦公應(yīng)用，提高了企業(yè)信息流轉(zhuǎn)和信息處理的效率，提升了信息處理效率和資源利用率。

6、數(shù)據(jù)/視頻功能

a）視頻分發(fā)：調(diào)度臺可以選擇一路視頻，向指定的一個或多個終端（終端包括調(diào)度臺、手持終端、解碼器等各種顯示實體）進(jìn)行分發(fā)。

b）點對點視頻通話：支持兩部終端之間一對一的全雙工專業(yè)語音/視頻通話業(yè)務(wù)并發(fā)。

c）短信/彩信：支持終端用戶之間、調(diào)度臺和終端用戶之間、調(diào)度臺之間的點對點短信、點對群組短信/彩信。

7、LTE無線巡檢

LTE 無線電子巡檢系統(tǒng)由電子巡檢管理系統(tǒng)、手持終端和終端軟件三部分構(gòu)成，巡檢人員使用手持終端時可與電子巡檢管理系統(tǒng)實時交互，上傳或者下載巡檢相關(guān)數(shù)據(jù)。

無線電子巡檢能夠?qū)⒀矙z人、路線、時間、地點、數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)組合在一起，避免假巡檢和假數(shù)據(jù)的發(fā)生。通過手持終端人機(jī)交換界面的提示和幫助，可以代替巡檢人員在紙質(zhì)記錄本上書寫，尤其減少下雨、刮風(fēng)等惡劣天下所帶來的不便。數(shù)據(jù)電子化后有助于管理人員對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的長期跟蹤，掌握變化趨勢，優(yōu)化生產(chǎn)流程。

8、LTE無線采集

現(xiàn)場的無線儀表可通過LTE網(wǎng)關(guān)接入LTE回傳網(wǎng)絡(luò)。采用LTE+工業(yè)無線抄表方案，可以避免傳統(tǒng)通過電纜連接儀表時遇到的以下問題：

a）對分散儀表測量點的數(shù)據(jù)采集時，為遠(yuǎn)距離上的一個或幾個測量點敷設(shè)橋架和電纜的材料成本和人工成本會非常高，采用無線儀表能更方便、更經(jīng)濟(jì)的實現(xiàn)過程數(shù)據(jù)采集。

b）在沒有儀表供電的區(qū)域，或是敷設(shè)電纜的人力協(xié)調(diào)不便的情況下，無線儀表的使用能確保技改技措項目的快速實施。

LTE+工業(yè)無線抄表方案可以很容易、很有效的解決上述問題。在確保工業(yè)等級的可靠性和安全的前提下，無線技術(shù)還能夠帶來如下價值：

a）工程實施簡單、便捷：無需敷設(shè)電纜、橋架、保護(hù)管；無需卡件、機(jī)柜；無線網(wǎng)絡(luò)自組織、自愈合，高度智能；

b）節(jié)省大量安裝時間： 快速安裝，僅需在測點安裝無線變送器即可；

c）節(jié)省大量安裝成本：無需敷設(shè)電纜、橋架、保護(hù)管、卡件、機(jī)柜、安全柵，節(jié)省相關(guān)的安裝人工費用；

d）后期維護(hù)費用很低：維護(hù)方便，只需維護(hù)無線變送器本身即可；無需擔(dān)心接線進(jìn)水、連接松動、電纜損壞；

e）無線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展非常方便：增加測點時，直接安裝無線變送器即可；更換容易、即插即用、靈活；未來改造可以有效利用現(xiàn)有無線設(shè)備；

9、可作為未來物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)

LTE無線技術(shù)可以提供上行超過100Mbps和下行超過50Mbps的用戶峰值速率；無線接入網(wǎng)時延降低至10ms；頻譜利用率大大提高。通過與現(xiàn)有的監(jiān)測設(shè)備和采集設(shè)備相連接，將相關(guān)信息上傳到調(diào)控中心，為實現(xiàn)廠區(qū)工業(yè)4.0提供網(wǎng)絡(luò)支持。

10、信息安全防范

系統(tǒng)擁有用戶管理模塊，可有效控制手機(jī)終端并進(jìn)行權(quán)限設(shè)置，限制終端的語音、數(shù)據(jù)能力，確保核心信息的安全性。

結(jié)語：

LTE作為一個支持高速無線寬帶的系統(tǒng)，可以應(yīng)用在很多專業(yè)領(lǐng)域，現(xiàn)代工廠對數(shù)據(jù)采集的要求越來越高，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也越來越大，對無線寬帶的需求很迫切。工業(yè)區(qū)或是工廠內(nèi)部建立安全、高速、雙向、實時、集成的無線通信傳輸系統(tǒng)是實現(xiàn)現(xiàn)代傳輸系統(tǒng)的基本要求，是今后企業(yè)朝信息化邁進(jìn)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺。且企業(yè)對自身信息保密程度、可靠傳輸?shù)囊笤絹碓礁?，這樣更適合用專網(wǎng)來承載。