煤四期工程作為國家“九五”重點建設項目，是北煤南運的重要樞紐。秦皇島港務局第七港務公司（簡稱秦港七公司）作為煤四期工程的使用單位，自1997正式投產以來，港口吞吐量一年上一個臺階，2001年更是創(chuàng)記錄地達到了近三千萬噸的設計能力，不僅創(chuàng)造了巨大的經濟效益，更為秦皇島港口煤炭超億噸及國家北煤南運任務的完成，作出了重要貢獻。 　　 　　原有設備工作出現(xiàn)危機 　　秦港七公司擁有一個十萬噸級泊位及兩個三萬噸級泊位，作業(yè)區(qū)內有2臺翻車機、3臺堆料機、4臺取料機、3臺裝船機、3個生產用變電所及1座中央控制室。在原通信系統(tǒng)中，所有各個站點的PLC（可編程邏輯控制器）設備都通過光纜與中央控制室PLC連接，組成以太網，以實現(xiàn)數(shù)據的實時傳送。由于其中堆、取、裝這10臺移動運輸機械設備在作業(yè)時均需要不停運動，同時該過程中又必須保證光信號傳輸?shù)倪B續(xù)性，因而運動連接部位光信號的接續(xù)變得十分關鍵。 　　 　　 秦港七公司無線網絡示意圖 　　 　　 　　在原四期工程設計中，采用的是進口設備——光滑環(huán)來實現(xiàn)光信號的接續(xù)，在最初使用的三年中，該裝置運轉基本穩(wěn)定。但是近兩年來，光滑環(huán)裝置由于設計裕量小、疲勞、老化及潮濕等因素，多次發(fā)生光纖帶折斷事件，而整個修復過程也比較困難。一方面，國外備件采購周期比較長；另一方面，費用也比較昂貴，并且，由于通信系統(tǒng)對于裝卸生產安全的重要性，該故障的發(fā)生對港口生產產生極為不利的影響。 　　 　　項目支持條件 　　為了根除這一隱患，秦港七公司在1999年開始嘗試使用無線網絡技術，并在4#取料機與中控室之間作通信實驗，經過一年的試運行，效果良好。 　　 　　2001年11月，秦港七公司在基本掌握無線網產品的技術特點后，與北京新達網聯(lián)公司合作，對堆料機、取料機和裝船機等10臺移動單機，兩個變電站及中央控制室進行全面改造，建成了一個無線通信網絡系統(tǒng)，與原光纜通信以太網系統(tǒng)并存，大大降低了通信故障對生產、設備的制約，同時節(jié)約了昂貴的光滑環(huán)備件采購成本。 　　 　　經過選擇，秦港七公司選擇了AVAYA無線網設備，其無線網橋的路由功能可將不同IP子網連接，并將其嵌入現(xiàn)有網絡。 　　 　　IP路由功能可提供符合RFC規(guī)程、具有RIP1功能的無分類IP路由，這有助于減少無線鏈路上的不必要通信。通過網橋協(xié)議過濾阻塞傳輸中以太網協(xié)議的冗余信息，可最大限度地提高信道傳輸效率。 　　 　　由于IEEE802.11系統(tǒng)間的傳輸中幀間空隙較大，會增加開銷，降低吞吐量，而無線網橋采用雙重緩沖，能將較少的數(shù)據包合并到所謂的“超幀”中以減少鏈路開銷，這有助于提高小數(shù)據包的傳輸速率。另外，帶寬管理功能使得管理者可以通過網絡管理劃分每個遠程基站的帶寬。 　　 　　無線網橋上的網卡采用即插即用方式。在升級時，只需更換網卡，無線網橋可繼續(xù)使用，另外網橋具有兩個網卡插口，既可同時實現(xiàn)一臺無線網橋對兩路的連接，也可作中繼點使用，這種良好的可擴展性，為用戶最大限度地節(jié)省了投資。 　　 　　利用以Windows為基礎且符合簡單網管協(xié)議（SNMP）的管理軟件，可方便地對無線網橋進行參數(shù)設置。通過該套軟件，可對網絡進行集中管理、控制和遠程監(jiān)控。 　　 　　工程的安裝與調試也很簡單，通過專用調試軟件可將天線方向調得很準，并且提供一個簡單的類似“示波器”的柱狀圖，可實時顯示信噪比、信號強度、噪音量，并可自動保存到統(tǒng)計記錄中。 　　 　　在保密性方面，由于采用了較為先進的WEP64或128RC4加密方式，這樣，即使在橋對橋的連接方式下，每一點的無線網橋里都要互相寫入對方無線網卡的MAC地址才能連接，而MAC地址是唯一的，因而可有效地保護網絡免受攻擊。 　　 　　由于AVAYA" Wireless產品設置允許在任何時間，任何地點訪問網絡數(shù)據，而不需在指定的地點，所以用戶可以在覆蓋范圍的網絡區(qū)域中隨意漫游。 　　 　　方案的設計與實施 　　取料機、堆料機、裝船機這10臺移動機械分布在約4平方公里的工作區(qū)內，另外，還有兩個變電站也將采用無線方式與中控室相連，因而秦港七公司無線網系統(tǒng)外圍節(jié)點共有12個。 　　 　　如何選擇合適的位置建基站，是方案設計初期首先考慮的一個重要問題。由于工作區(qū)面積廣、移動機械和固定物數(shù)量多、相對位置隨機性強、高低相差很大，如門式取料機高達40米，堆料機僅20多米高，懸臂式取料機的配重架在作業(yè)過程中還會上下左右移動，另外現(xiàn)場還有高高的煤堆和高架封閉式傳送帶等，它們在工作中都會相互阻擋，特別是這些設備工作時是運動的，阻擋情況的發(fā)生也是隨機的，這種情況與無線網通常在固定建筑物之間的應用有很大區(qū)別，大大增加了基站選址的難度。 　　 　　盡管多建基站可以加大信號的覆蓋面，死角少，但成本也會隨之加大。因而怎樣做到盡量少建基站，節(jié)約成本，但又必須保證每臺機械在不同的位置至少能與其中一個基站無阻擋且保持良好的通訊鏈路，是方案設計初期首要解決的問題。 　　 　　另一個需要解決的問題就是當某一設備與適時通信的基站之間發(fā)生阻擋時，能迅速切換為與無阻擋基站通信的狀態(tài)，并且在該切換過程中不能發(fā)生信號丟包現(xiàn)象，信號傳輸務必保證正常、連續(xù)。選擇基站時還有一個需注意的問題，就是必須要提供給基站設備生產用電源。 　　 　　通過大量的測試工作，在全工作區(qū)內反復測試、作平面分析后，最終選定了三個點建立基站。一個基站建在中控室樓上（中間位置），一個基站建在工作區(qū)北端的綜合辦公樓上，另一個建在了靠南端的轉接塔上。中控室樓上的基站用電纜直接連下來，另兩個基站也采用無線連接的方式與中控室相連。在天線的使用方面，中控室樓上采用了全向鞭狀天線，另兩個基站用的是大波瓣板狀定向天線，所有堆料機、取料機、裝船機這些移動機械設備安裝的都是全向天線，兩個變電站和基站這些固定點采用的是高增益定向天線。 　　 　　而在具體的設備方面，則根據實際需要選用了無線網橋（AP-1000）、無線網關（RG-1000）和無線外接單元（EC）。 　　 　　基站和中控室全部采用了雙口無線網橋（AP-1000），且大部分是一個網橋插兩塊網卡的工作方式，使用這種方式節(jié)省了很多費用，又能保證中控室與基站之間的主鏈路具有高速的數(shù)據流通能力。所有的堆料機、取料機、裝船機都是PLC（可編程控制器）設備，只有AUI接口，因而全部采用了無線外接單元連接。 　　 　　兩個變電站使用的無線網設備也不相同，7號變電站只有一臺PLC，使用一個無線外接單元，10號變電站有3個PLC，因而把這三個PLC用Hub聯(lián)在一起，用了一對無線網關（RG-1000）與基站相連。 　　 　　最終結果令人滿意 　　工程全部安裝完成后，進行了多次聯(lián)調，最后完全達到了設計要求，使秦港七公司的設備通信系統(tǒng)達到了一個新水平，生產作業(yè)得到更有利的保證，也為無線網技術在港口企業(yè)的使用探索了一條成功的經驗。