厂房工控无线数据传输系统方案

厂房无线信息管理控制系统方案
深圳安信网络系统有限公司
2011年3月
一、项目背景
随着科技的进步和工业生产水平的提高，工业制造的自动化和安全生产作为企业生产的主题，要求我们全面构筑起“人人都是通风员”为核心的安全管理工作体系，深入开展安全工作隐患排查治理，建立健全安全生产长效机制，在具体生产过程中，必须坚持安全第一，不安全不能生产。

自动化和安全生产涉及到机器、人员、管理、调度等方方面面，有些工作需要集中时间、集中力量突击完成。

还要注意日常巩固，避免一阵风，走过场行为，这就需要持之以恒，做扎实细致的工作。

自动化安全生产系统中包括硬件与软件，硬件是指现代化的信息管理控制系统，软件是指与管理，人员，素质等“人”方面来讲；搞好安全生产没有先进的装备不行，这是安全生产中的硬件。

随着工业制造机械化水平的不断提高，硬件建设已经取得了长足进步，特别是综采掘机械化已经在安全生产中显示出它的优越性。

硬件水平的提高，为搞好安全生产打下了坚实的基础。

同时，要狠抓软件建设、职工培训，促进职工队伍安全素质的整体提高，把硬件与软件有机地结合起来，坚持“装备、培训、管理”并重的原则。

结合目前整个工业生产行业的发展状况，行业需求，市场态势，深圳安信网络系统有限公司为生产行业提供的“厂房工控无线传输信息管理控制系统”方案，专门为行业提供的行业解决方案，系统表现出了稳定性，可靠性、安全性、前瞻性等。

二、系统分析
根据客户的基本情况，工业生产厂房无线覆盖控制系统分析得知：
1、环境介绍：厂房环境的基本情况是：需要自动生产控制的厂房区域长宽高为
2000m*650*10m；厂区区域内现在需要把厂房一、二、三、四四个厂房的工控数据通过传输到厂房一内的办公室控制中心（后续需要扩展到十几个厂房）。

每个厂房内大概有20个数据采集点，每个采集点大概有几十个字节的控制数据流。

在区域内要实现工控数据，语音，图像，控制为一体的生产综合控制系统，综合目前的网络技术的发展，对目前机械生产企业的这种状况和实际环境综合考虑推荐采用WLAN无线传输智能控制管理系统解决方案，是一个比较合理，节约成本，经济，适合机械生产管理控制的综合管理控制系统。

2、设计原则：本项目方案设计遵循技术先进（采用目前主流的WLAN数据传输技术）、功
能齐全（可以传输工控数据，语音，视频，图像等数据流，安全加密，管理功能齐全）、性能稳定（在恶劣环境系统可以稳定地无故障运行几万个小时不等）、节约成本（相比有线、光纤，GPRS和3G网络数据传输有投入成本低，施工简便）的原则。

并综合考虑
施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。

本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。

3、系统设计：根据上面的环境介绍和需求分析，工厂厂房工控无线传输信息管理控制系统
基本由三部分组成：
Ø前端数据采集系统：前端数据采集包括生产设备的控制信息，现在工作人员语音对讲信息，现在作业图像，设备安全报警信息，设备状态信息等的采集；
生产设备的控制信息，包括厂房内的AVI/PLC控制器的信息，现在信号，变送器，执行器，传感器，智能仪表等现场操作站信息采集；
语音包括视频服务器上实现对现场作业人员进行语音对讲，喊话，广播等；
图像视频包括智能摄像机实现视频，图像的采集；也可通过智能手机拍照，WIFI传输到控制中心等；
报警包括红外对射，对重点布防区域实现红外报警，喊话功能；
PDA实现前端数据的采集，红外扫描，智能控制信号回传到控制中心，实现处理；
设备控制数据使用RTU实现设备控制状态数据的采集通过WLAN回传到控制中心服务器进行分析处理；
Ø无线传输系统：采用支持标准IEEE802.11A/B/G的WIFI接入设备AS5202BS，包括两个无线单元，配置外接14dBi 120度高增益板状天线，两面外置天线实现对厂区内的全覆盖；基站系统支持大部分客户端的无线接入（包括支持WIFI的PDA、笔记本电脑、USB 无线网卡、智能手机、平板电脑、无线CPE客户端等）；考虑到厂房的实际环境和客户的实际应用要求，一个厂房内的22个采集点的数据流汇集，通过一台无线客户端CPE 设备AS2014G-CPE通过无线回传到中心基站设备，在中心办公室实现生产调度控制等功能。

考虑厂房生产作业区域内的环境，相比传统的使用双绞线布线，WLAN无线传输覆盖有如下众多的优点：
1、无线WIFI功能目前是众多终端设备的标配，如：智能手机，PDA，平板电脑等，为随时随地实现远程调度，控制，信息传输，共享，管理提供便利的无线传输服务，真正实现移动办公调度；
2、相对于生产厂房区域内复杂的作业环境来说，无线相比有线有施工容易，省掉很多拉线
布线的繁琐（且矿区有些地方根本无法施工，布线等）工作；用无线组网，基本使用一台深圳安信网络的AS5202BS基站设备就可以实现大区域远距离的无线覆盖；
3、软硬件维护简单，安全便利，且设备拆除简单、容易；
4、无线组网后续可扩展性高，扩容方便，维护成本低，相比双绞线，光纤等有线，有覆盖
面积广，基本可以实现远程工控调度管理系统应用。

相比于移动，联通等运营商的3G上网套餐业务实现数据传输服务，WLAN无线传输覆盖有前期一次性投入，就可以长期运营，免后期零投入；且有带宽高，接入客户端多，数据稳定，信号覆盖范围广等特点，而3G上网服务一般按数据流量/包月包流量套餐，资费比较高；且大部分地区，3G信号覆盖不是很好，有些地方根本没有3G信号覆盖（对于自动化安全作业高的工控数据，容易产生安全隐患问题），且上网数据率最高只有 3.2Mbps(移动TD-SCMDA制式)，7.2Mbps（联通的WCDMA技术）；所以相比较来说，WIFI无线覆盖传输方式是最好的选择。

Ø管理控制中心系统：管理控制中心系统包括设备状态管理控制系统、智能调度信息系统、语音、视频、图像处理，查看回放服务器，数据存储服务器；PDA数据处理服务器；无线设备安全管理系统；无线桥安全加密管理（支持WEP、WPA-AES/TKIP、WPA2-AES/TPIP等），终端客户接入认证（支持802.1x、RADIUS），隐藏SSID，VSSID，ACL 访问控制策略，加密策略等。

该方案系统是专门针对工业厂房生产控制数据特点，结合当地的环境而推出的一套完整的“工业厂区工控无线数据信息管理控制系统”解决方案。

该系统满足厂区内无线覆盖，工控数据、语音，视频，图像等的采集、传输、控制管理功能。

真正实现生产企业的安全生产，自动化控制，提前防范，远程控制，事后备案，可以节省大量的人力，财力，物力等，保护客户的投资。

三、系统结构图
通过上面的系统需求分析，方案系统功能结构图如下：
Ø方案系统功能结构图
如上图所示，厂房内的20多个点的数据采集转化为数字信息汇聚到交换机，然后通过无线AS2014G-CPE设备传输到基站设备AS5202BS，基站把回传的数据流连接到办公室的控制中心，实现集中调度，控制，管理等业务。

ØWLAN无线传输拓扑图如下：
通过厂房区域的环境介绍和客户的系统需求分析，做出如上厂区无线覆盖示意图，系统采用深圳安信网络系统有限公司的运营级基站系统设备AS5202BS、AS2014G-CPE，两款设备，基本可以实现无线传输覆盖；
AS5202BS设备支持2个无线模块单元，每个单元都可以工作在IEEE802.11A/B/G三种模式，提供最高速率150Mbps，三个单元总共提供2*54Mbps最大带宽，一个基站基本可以满足50-70多个终端设备联网需求；配置不同增益的外置板状天线（或者栅格天线可选，视实际环境而定），无线信号强，穿透力强，基本可以覆盖2~5公里半径区域，保证无线信号覆盖到煤矿区域每个地方。

为厂区无线覆盖信息管理控制系统提供最佳的无线覆盖传输系统解决方案。

在每个厂房使用AS2014G-CPE无线客户端设备，该设备支持802.11B/G标准，采用内置14dBi增益天线，可以很好地实现和基站的无线连接，适合传输控制数据、语音，视频，图像等高带宽要求数据业务。

AS5203BS基站通过网线连接到厂区办公室控制管理中心核心路由器或者交换机上，无线基站连接到路由器LAN口，在路由器上或者基站上基本可以实现无线客户的接入认证，
鉴权，VLAN划分，带宽分配等终端客户端接入管理。

无线基站支持WEP、WPA、WPA-TKIP、WPA-AES、WPA2、WPA2-TKIP、WPA2-AES、802.11x、Radius认证、NAS加密认证，客户端隔离，隐藏SSID，VLAN，ACL访问控制表等客户端管理功能，加上路由器上的基于IP地址，IP地址端的带宽控制功能，非常适合实现工业生产企业无线信息管理系统服务的部署，基本前期一次性投入，后期零成本投入，保证客户投资。

四、设备清单
编号产品型号单价（rmb）数量总价（rmb）备注
1 AS5202BS 1台
2 AS2014G-CPE 3台
3 16dBi 90度板状
2面
天线
4 1米馈线2根
5 馈线避雷器 1
6 网线避雷器 3
7 防水胶带，胶泥 4
设备总价。