便携式数据终端信息传输：实用指南

随着计算机技术以及网络技术的高速发展,工程建设信息采集传输自动化越来越普遍。网上公文流转、网上自动化办公系统等早已在工程实践中得到广泛的应用。在国家重大工程建设中,建设信息的传输自动化也逐步延伸到工程建设细节。例如,在金沙江梯级开发中的溪洛渡水电站、向家坝水电站等都为工程建设信息的自动传输架构了专门的网络,云南糯扎渡水电站的混凝土大坝施工中也采用了商业的GPRS网络进行数据传输,并取得了较好的效果。但是对于工程建设中一些特殊的施工现场,目前还没有方便的工程措施解决数据的自动传输问题。

1.水利水电工程建设信息数据传输模式

根据国内一些大型的水利水电工程建设中信息自动传输设备调研可知,施工现场信息传输方式主要有以下几种。

(1)自架设无线网络。目前,自行架设专门无线网络进行数据传输的方式在一些大型工程建设中得到了应用,诸如溪洛渡水电站、糯扎渡水电站在工程施工区域内建立了专用无线网络进行数据传输。采用专用无线网络进行数据传输主要有以下优点:技术成熟,设备简单易于配套;实时性好;独立性好,完全是自身的专用网络。但其还有以下几方面的缺点:在无线电通信拥挤的地区,干扰日趋严重;防雷地网要求高,野外设备防冻害的技术措施难度大、成本高,建设费用大,维护管理不便;对通信效果差的站点需建多级中继站,降低系统可靠性。

如溪洛渡、糯扎渡水电站建设中都采用了架设的专用无线网络进行施工过程信息传输。

(2)使用商业无线网络。可以利用卫星通信组网以及GPRS等应用通信网络进行数据传输。

1)利用卫星通信组网。卫星通信组网就是在监测站配置“数据采集平台”(DCP),将水利数据信息发射到卫星,经卫星转发到地面网管中心,登记后再由网管中心将信息发到卫星,然后转发到地面接收平台(DRP)。采用卫星信道组网的优点主要有以下几个方面:①传输距离远、覆盖范围广、传输质量好;②由于各发射点、地面站与卫星之间采用视线传输,因而不受地形、地物的阻挡,特别适用于地形复杂地带的通信;③数据传输速率较有线、超短波和GMS组网方式高;④室外只有小天线,可以避免风雪等自然灾害对信号接收设备的损害。利用卫星信道组网的缺点主要体现在以下几个方面:①卫星平台耗电较大,采用直流供电时需配置较大容量的电池和浮充电设备;②卫星终端设备成本高,卫星平台的价格较贵,另外,虽然系统采取按时收费,但使用成本和运行维护费依旧很高。

2)GPRS等4G应用通信网络。随着我国移动通信业务的迅猛发展,我国的移动电话拥有量目前跃居世界第一位。近年来,移动通信网络,尤其是无线分组业务,在工程信息传输中也得到了广泛应用。通用无线分组业务(General Packet Radio Service,GPRS)是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输网络,特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输,也适用于偶尔的大数据量传输,而且GPRS是根据流量计费的,所以运营费用较低。因此,对于移动通信网络而言,利用其进行数据传输所具有的优点主要有以下几个方面:①长时在线,激活移动通信网络应用后,将长时间保持在线,类似于一种无线专线网络;②科学合理;③快速登录,全新的分组服务,无需长时间的拨号建立连接过程;④利用公网通信质量好,技术成熟、稳定,组网灵活,移植性强;⑤不易被雷击,建设周期短。另外,利用移动通信网络进行工程建设信息传输时也存在着缺点,主要体现在以下几个方面:①因为是长时间在线,对遥测站的供电要求较高;②网络能否组网由站点信号强度决定。

(3)利用光纤或普通网线建设的有线网络。光纤或普通网线的有线组网方式进行数据传输。有线组网方式是利用公用电话线路,在每个监测点分配一条电话用户线,数据接收中心利用电话拨号的方法采集各监测点的数据信息。利用普通电话线或通信光缆等进行组网进行工程建设信息传输,是早期工程建设中数据自动传输比较常用的方法。利用专用线路进行工程建设信息传输时有以下几方面优点:无需土建,建设成本低、建设周期短,有线组网的通信设备也较超短波、GPRS、卫星等通信方式便宜;通信平台有保障,不同站点的传输信号间不易产生相互干扰;通信距离不受地形地域的限制。但利用有线信道组网进行工程建设信息传输也具有以下缺点:野外电话线缆易遭受雷电干扰,易受人为破坏;数据采集速度受电话线路质量和线路忙闲的影响,畅通率有时不高;系统只宜采用召测工作方式,不宜采用自报方式,由于每一个站的应答查询均必须通过拨号、接通、传输、挂机等阶段,因此数据收集周期长;线路走向需跨越桥梁、铁路、公路时,施工困难,投资费用高。

(4)利用其他方式进行通信传输。在工程实践中,由于某些特殊的工程环境或者施工程序,有线与无线网络都不能实现工程建设数据的自动传输。如在水电工程中的地下隧洞、廊道或厂房等空间内,移动通信网络无法覆盖,并且由于工程施工现场狭小、施工干扰等因素无法铺设网络专线进行工程信息传输。这种情况下,可以利用其他方式进行工程建设信息的传输。

利用其他方式进行通信传输都是利用已有的网络,采用有线或无线的网络接入设备,然后将网络信号延伸至工程建设数据传输起点,实现网络信号的延伸覆盖作用。(www.xing528.com)

这种特殊的信息传输方式有以下特点:可以弥补恶劣工程环境下信息自动传输无法实现的空白;可以灵活地在各种工程环境中应用,结合工程中的主要信息传输方式,实现信息传输自动化的全面覆盖;特殊的信息传输方式,在信息传输距离、传输接口专有性方面可能为信息传输带来一定限制。

2.常用的通信传输介质有以下几种

(1)电力调制解调器。如在水利水电工程地下工程中,可以使用电力调制解调器(即“电力猫”)利用工程施工电力线路进行工程施工信息传输。“电力猫”是一项基于电力线路传输信号的设备,它使同一电路回路的家庭或小办公室透过既有的电源线路建构区域网路。对于家庭或小办公室用户而言,“电力猫”产品提供了最便捷、最安全的方式,有效延伸区域网路的涵盖范围。在电力线上网技术中,利用电线传送高频信号,把载有信息的高频信号加载于电流上,然后用电线传输,接收信息的调制解调器再把高频信号从电流中“分解”出来,并传送到计算机或电话上,从而在不需要重新布线的基础上实现上网、打电话和收看IPTV、使用视频监控设备等多种应用。“电力猫”需配对使用,只需将一只“电力猫”插在用户的电脑上,另一只插入家中任何一个电源插座,就可以实现高达85Mbps或200Mbps的传输效率。现在市场主流为85Mbps和200Mbps两种速率。“电力猫”进行数据传输有以下几个特征:①为用户提供高速Internet访问服务、话音服务,从而为用户上网和打电话增加了新的选择。②通过与控制技术的结合,利用电力线路作为物理介质,可将不同位置的信息设备接入Internet,实现远程、集中的管理控制;③不用额外布线,就可组建局域网;④利用“电力猫”具有“永远在线”的特点;⑤“电力猫”具备56bit DES(Data Encryption Security)资料加密保护功能,可以保证共享档案以及周边设备中存储信息的安全。

表4-1为“电力猫”组网同其他组网方式的比较。

(2)无线中继器,即无线AP(Access Point,无线接入点)在网络连接中起到中继的作用,能实现信号的中继和放大,从而延伸无线网络的覆盖范围。无线分布式系统(WDS)的无线中继模式,就是在WDS上可以让无线AP之间通过无线信号进行桥接中继,在这同时并不影响其无线AP覆盖的功能,从而可为无线网络无法覆盖的区域提供网络信号,提供了全新的无线组网模式。无线中继技术就是利用AP的无线接力功能,将无线信号从一个中继点接力传递到下一个中继点,并形成新的无线覆盖区域,从而构成多个无线中继覆盖点接力模式,最终达到延伸无线网络覆盖范围的目的。

(3)几种数据传输的通信组网方式特性的对比。

通过对工程自设无线网络、卫星通信网络、商业GPRS等4G公网以及有线组网方式的数项一般特性进行对比,通过对比可知这几种组网方式各有特点。表4-2是对目前工程建设中几种常见信息传输网络进行的对比分析。

表4-1　“电力猫”组网方式同其他组网方式的比较

表4-2　几种常见通信组网方式特性的对比