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WLAN在長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，及其在工業監控領域的成功應用情況，長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信號較弱或無信號時的數據通訊問題。本文重點闡述了WLAN在遙測監控系統中的組網結構、數據傳輸和主要技術參數。關鍵詞：WLAN 三峽庫區 遙測監控 應用
一、WLAN在各領域的應用情況
WLAN（Wireless Local-Area Network）即無線局域網為固定─無線接入的一種解決方案。也就是在不采用傳統纜線的情況下，以微波作為傳輸介質結合擴頻技術，向用戶提供以太網功能的一種網絡方式，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網和在網間漫游的場合，并在不易布線的地方和需要遠距離數據處理的節點提供強大的網絡支持。由于WLAN不可替代的無線優點，其技術和產品應用非常廣泛。
在石油工業領域，WLAN無線網連接可提供從鉆井臺到壓縮機房的數據鏈路；在金融服務行業，銀行和證券、期貨交易業務可以通過WLAN無線網絡將各機構相連，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；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控系統中應用WLAN技術提供了豐富、可以借鑒的實踐經驗。
二、航標遙測監控系統概述
長江三峽庫區航標遙測監控系統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測和控制，該系統采用無線數字通訊技術、衛星定位技術以及計算機自動控制技術，實現對航道中岸標和浮標進行遠程定位監測和工作狀態監控、浮標漂移超范圍及航標燈工作狀態異常等情況下的遠程遙測監控與自動報警。系統形成“標、站、處、局”四級網絡架構，實現對航標的通訊覆蓋和所有航標數據資源的共享。通過系統的實施將分布在長江沿岸的航標與各航道站、處、局有機的聯系起來，使得對航標的管理實現“通訊現代化、管理智能化、科技先進化”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、無線數據傳輸網絡以及管理軟件三大部分所組成（詳見圖1）。WLAN應用于遙測監控系統的無線數據傳輸網絡，主要解決通訊數據傳輸鏈的建立問題，其與公網（GPRS）結合在公共網絡盲區內使用WLAN設備作為數據傳輸中繼，形成覆蓋全河段的通訊網絡，以解決遙測監控系統中無線傳輸網絡的問題，下面按照遙測監控系統的基本結構做簡單介紹。
圖1 長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據傳輸的通訊模塊即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、無線數據傳輸網絡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絡必須具有高度的可靠性。長江三峽庫區屬長江上游山區河段，沿岸城鎮經濟比較落后，通訊設施建設還不完善，通過通訊信號測試，目前，聯通公網在長江上游的大多數地區出現無網絡信號或網絡信號不穩定現象，只有移動公網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），移動公網信號可能出現盲區或信號不穩定情況。
為了滿足通訊網絡穩定可靠的目標，我們進行了廣泛的調研，目前，可以利用的輔助網絡主要有WLAN、數傳電臺、甚高頻（VHF）及無線數據調頻技術（FHSS）四種,根據目前庫區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，數傳電臺、甚高頻（VHF）及無線數據調頻技術（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，滿足遙測監控系統對設備的要求。選擇采用無線專網（WLAN）與公網（GPRS）相結合的技術方案，實現通訊網絡無盲區的目標，保證航標遙測監控系統數據傳輸具有高度的可靠性。該種網絡結合有如下優點：
- 無公網信號或信號較差的標位安裝WLAN設備，能實現整個網絡無盲區的目標；
- 不需要自己建立基站，無需申請專用頻道，無需網絡維護，享受及時網絡升級。
- 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數據傳輸安全可靠，不發生掉包現象，設計采用移動SDH傳輸網，實現監控中心局域網與移動GPRS核心網絡接入平臺的專線鏈接，并在專線中使用標準的Internet隧道協議如IPsec、L2TP、GRE網絡協議。另外遙測平臺配備專用IP地址及APN碼，實現遙測平臺和監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，解決了網絡維護復雜的問題。
3、系統軟件主要解決各類航標遙測監控信息處理的功能。同時具備擴展航道作業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的遙測監控系統網絡結構
為了滿足航標遙測監控系統網絡結構的安全和管理需要，系統網絡結構設計為三層管理，即信息傳輸層、信息管理層及數據訪問層，該網絡結構可以靈活根據情況使用網絡資源，通過WLAN與GPRS的結
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