為提升選煤廠數(shù)字化智能生產(chǎn)水平，簡化人為參與生產(chǎn)工作量，提高巡檢人員工作效率及巡檢合格率，設(shè)計使用智能平板連接廠區(qū)WiFi的方式實現(xiàn)智能巡檢目的。智能平板上可實時顯示當前工區(qū)工況，并且可隨手記錄已發(fā)生問題，具體如下：

一、大功率無線設(shè)備廠區(qū)覆蓋

設(shè)計說明：

（1） 整個無線網(wǎng)絡(luò)均采用802.11ac大功率工業(yè)WiFi設(shè)備，具有帶寬大，抗多徑干擾能力強，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率快的特點。

（2） 工作頻段選用ISM 全球免執(zhí)照運行的5.8GHz頻段。

（3） 天線室內(nèi)吸頂天線。

（4） 采用就近獲取電源的方式。電源采用24VDC。

（5）智能平板采用定制化產(chǎn)品，安裝安卓系統(tǒng)

根據(jù)選煤廠地形特點，選擇合適位置安裝WL-245H-S工業(yè)大功率WiFi設(shè)備，用于對全廠區(qū)進行WiFi覆蓋。廠內(nèi)人員可以拿手機、IPAD等智能移動終端設(shè)備連接到廠區(qū)WiFi。

WL-245H-S無線通訊模塊專為工業(yè)應用而設(shè)計，最大發(fā)射功率可到1W，可以廣泛應用于石油&天然氣、煤炭、礦山、鋼鐵、水處理、新能源和其他工業(yè)行業(yè)。通過該模塊可以方便的將現(xiàn)場的PLC、變頻器、DCS以及現(xiàn)場儀表進行連接。

WL-245H-S無線模塊基于802.11ac MIMO技術(shù)，擁有2個802.3以太網(wǎng)端口，1個WAN端口，1個LAN端口。不同IP段的系統(tǒng)都可以通過WL-245H-S模塊連接。最大傳輸速率可達1.3Gbps，視頻傳輸更流暢。5G頻段的無線信號抗干擾性大大增強，相對于2.4G網(wǎng)絡(luò)，幾乎不存在網(wǎng)絡(luò)擁堵現(xiàn)象，特有的節(jié)能設(shè)計，讓傳輸終端更省電。

WL-245H-S無線通訊模塊搭建的WiFI網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)無縫漫游，即用戶使用手持終端在WiFi覆蓋區(qū)域內(nèi)移動時，智能終端會根據(jù)WiFi信號的強弱自動選擇最佳的AP節(jié)點連接，這種切換是自動進行的，切換時間小于50ms。

如圖所示，我們設(shè)計使用光纜和網(wǎng)線將所有AP連接起來，在每個無線覆蓋區(qū)域節(jié)點都安裝一臺4光24管理型交換機，該交換機通過光纜與中心機房的核心交換機連接起來。樓內(nèi)每層根據(jù)實際需要布置AP接入點。所有AP鏈路都匯聚到控制中心的匯聚交換機上統(tǒng)一管理。

1）配電室

配電室為三層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑，1層為低壓柜房間、2層為電纜間，不需要無線覆蓋，三層為高壓柜和PLC控制柜。 

在一層2個房間天花板合適位置安裝吸頂天線，并在天花板內(nèi)放置AP節(jié)點，從電源處連接220VAC電源至AP節(jié)點配電箱。同一樓層2個AP之間通過WDS技術(shù)無線橋接起來，靠近電纜井一側(cè)的AP節(jié)點使用網(wǎng)線連接到機房的交換機上。

在三層天花板合適位置安裝吸頂天線，并在天花板內(nèi)放置AP節(jié)點，從機房電源處連接220VAC電源至AP節(jié)點。同一樓層3個AP之間通過WDS技術(shù)無線橋接起來，靠近電纜井一側(cè)的AP節(jié)點使用網(wǎng)線連接到機房的交換機上。

2）主廠房

主廠房共有6層建筑，中1/2/3層分別獨立，4/5/6層為大平臺區(qū)域，每層都有機械設(shè)備。經(jīng)過實地查看，每層室內(nèi)WiFi吸頂天線可以安裝在樓頂部。在主廠房控制機房安裝一臺WL-1424M-L2工業(yè)級網(wǎng)管型交換機，用于匯聚所有AP站點網(wǎng)絡(luò)并且將其連接到中心機房內(nèi)的核心交換機上。具體如下

一層

如圖，在一層天花板合適位置安裝吸頂天線，并在天花板內(nèi)放置AP節(jié)點，從機房電源處連接220VAC電源至AP節(jié)點。同一樓層2個AP之間通過WDS技術(shù)無線橋接起來，靠近電纜井一側(cè)的AP節(jié)點使用網(wǎng)線連接到機房的交換機上。

二層

如圖，在二層天花板合適位置安裝吸頂天線，并在天花板內(nèi)放置AP節(jié)點，從機房電源處連接220VAC電源至AP節(jié)點。同一樓層2個AP之間通過WDS技術(shù)無線橋接起來，靠近電纜井一側(cè)的AP節(jié)點使用網(wǎng)線連接到機房的交換機上。

三層

如圖，在三層天花板合適位置安裝吸頂天線，并在天花板內(nèi)放置AP節(jié)點，從機房電源處連接220VAC電源至AP節(jié)點。同一樓層3個AP之間通過WDS技術(shù)無線橋接起來，靠近電纜井一側(cè)的AP節(jié)點使用網(wǎng)線連接到機房的交換機上。

四、五、六層

如圖，四五六層外側(cè)為空曠的區(qū)域，人員活動在四五六層控制室的玻璃墻內(nèi)，因此此處只需要在外側(cè)區(qū)域合適位置布置4套AP，從機房電源處連接220VAC電源至AP節(jié)點，4個AP之間通過WDS技術(shù)無線橋接起來，靠近電纜井一側(cè)的AP節(jié)點使用網(wǎng)線連接到機房的交換機上。

3）濃縮泵房

濃縮泵房分為2層，1層為泵房，2層為控制室。在1層的天花板合適位置安裝吸頂天線，并在天花板內(nèi)放置AP節(jié)點，從機房電源處連接220VAC電源至AP節(jié)點，AP節(jié)點使用網(wǎng)線連接到機房的交換機上。

在2層天花板合適位置安裝吸頂天線，并在天花板內(nèi)放置AP節(jié)點，從控制室電源處連接220VAC電源至AP節(jié)點。同一樓層2個AP之間通過WDS技術(shù)無線橋接起來，靠近電纜井一側(cè)的AP節(jié)點使用網(wǎng)線連接到機房的交換機上。

4）原煤倉

選煤廠有2做原煤倉，其底部為人員活動區(qū)域，因此，只需要覆蓋底部區(qū)域即可。。

在1#原煤倉和2#原煤倉底部分別安裝4套無線AP設(shè)備并配置全向吸頂通訊天線，從控制室電源處連接220VAC電源至AP節(jié)點，每個原煤倉底部的4個AP之間通過WDS技術(shù)無線橋接起來，靠近電纜井一側(cè)的AP節(jié)點使用網(wǎng)線連接到機房的交換機上。

5）鍋爐房

鍋爐房為一層建筑，人員活動區(qū)域主要為加煤房間和鍋爐房間，因此，在這兩個房間的天花板合適位置分別安裝1套吸頂天線，并在天花板內(nèi)放置AP節(jié)點，從機房電源處連接220VAC電源至AP節(jié)點。同一樓層2個AP之間通過WDS技術(shù)無線橋接起來，靠近電纜井一側(cè)的AP節(jié)點使用網(wǎng)線連接到機房的交換機上。

鍋爐房右側(cè)有2層建筑的控制室，人員活動區(qū)域為3x30m狹長范圍，因此在1/2層分別配置2套無線AP節(jié)點及吸頂天線即可。從機房電源處連接220VAC電源至AP節(jié)點。同一樓層2個AP之間通過WDS技術(shù)無線橋接起來，靠近電纜井一側(cè)的AP節(jié)點使用網(wǎng)線連接到機房的交換機上

6）篩分樓

篩分樓共有6層，其中1-4層為原煤篩分區(qū)域，5-6層為篩分樓與原煤倉輸煤廊橋連接區(qū)域。

我們設(shè)計在篩分樓控制室安裝一臺WL-1424M-L3工業(yè)網(wǎng)管型交換機，用于匯聚AP節(jié)點和與核心交換機通訊。

一層

在篩分樓1層根據(jù)機械設(shè)備安裝位置，在人員活動區(qū)域設(shè)計安裝3套AP吸頂天線和AP節(jié)點，樓內(nèi)的3個AP節(jié)點使用WDS技術(shù)做無線橋接，靠近建筑物電纜井一側(cè)的AP和樓外的AP都使用網(wǎng)線連接到機房內(nèi)的匯聚交換機上。

二層

在篩分樓2層根據(jù)機械設(shè)備安裝位置，在人員活動區(qū)域設(shè)計安裝2套AP吸頂天線和AP節(jié)點，樓內(nèi)的2個AP節(jié)點使用WDS技術(shù)做無線橋接，靠近建筑物電纜井一側(cè)的AP和樓外的AP都使用網(wǎng)線連接到機房內(nèi)的匯聚交換機上。

三層

在篩分樓3層根據(jù)機械設(shè)備安裝位置，在人員活動區(qū)域設(shè)計安裝2套AP吸頂天線和AP節(jié)點，樓內(nèi)的2個AP節(jié)點使用WDS技術(shù)做無線橋接，靠近建筑物電纜井一側(cè)的AP和樓外的AP都使用網(wǎng)線連接到機房內(nèi)的匯聚交換機上。

四層

在篩分樓4層根據(jù)機械設(shè)備安裝位置，在人員活動區(qū)域設(shè)計安裝2套AP吸頂天線和AP節(jié)點，樓內(nèi)的2個AP節(jié)點使用WDS技術(shù)做無線橋接，靠近建筑物電纜井一側(cè)的AP和樓外的AP都使用網(wǎng)線連接到機房內(nèi)的匯聚交換機上。

五、六層

篩分樓5層和6層是輸煤廊橋連接區(qū)域，地方狹小，分別只需在人員活動區(qū)域安裝1套AP吸頂天線和AP節(jié)點，AP都使用網(wǎng)線連接到機房內(nèi)的匯聚交換機上即可。

7）輸煤廊橋

輸煤廊橋在原煤倉——篩分樓、篩分樓——主廠房1、篩分樓——主廠房2，其中原煤倉——篩分樓之間越100米，中間無彎曲，只需在廊橋兩端安裝定向天線加AP節(jié)點即可。

在篩分樓——主廠房1和篩分樓——主廠房2之間的輸煤廊橋上，由于中間部位比兩端稍高，無線天線無法做到可視，因此，需要在廊橋兩端和中間都安裝天線和AP節(jié)點，其中中間部位用全向天線，兩端用定向天線。三個AP節(jié)點使用WDS模式配置。

8）產(chǎn)品倉

產(chǎn)品倉為三個桶型建筑，其底部配電室還未建成，更具規(guī)劃面積，預計使用4個AP節(jié)點接客覆蓋。

另外，產(chǎn)品倉與主廠房之間有2道輸煤皮帶線還未建設(shè)完，根據(jù)規(guī)劃長度和彎曲度，需要在皮帶線兩端及中間各安裝天線及AP節(jié)點，兩端使用定向天線，中間使用全向天線三個AP節(jié)點使用WDS模式配置。

9）辦公樓

辦公樓為長方形規(guī)則建筑，共三層，底面積約10x50㎡，人行走過道在建筑物內(nèi)部中間位置，因此，只需在過道的天花板上合適位置安裝吸頂天線及AP節(jié)點即可，設(shè)計每層安裝4個吸頂天線和AP節(jié)點，每層的AP節(jié)點之間使用WDS模式連接，靠近電纜井一側(cè)AP使用網(wǎng)線連接至辦公樓機房的交換機即可。

10）室外WiFi覆蓋

為保證選煤廠整個廠區(qū)能夠被無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，我們設(shè)計在產(chǎn)品倉樓頂部署2套AP節(jié)點及定向大增益天線，在主廠房樓頂左右兩側(cè)及后南側(cè)各安裝1套AP節(jié)點及定向大增益天線，在原煤倉頂部安裝1套AP節(jié)點及定向大增益天線，辦公樓前安裝1套AP節(jié)點及定向大增益天線。在篩分樓頂部安裝1套AP節(jié)點及定向大增益天線，辦公樓前安裝1套AP節(jié)點及定向大增益天線，如下圖所示

二、選煤廠數(shù)據(jù)采集平臺設(shè)計

如圖所示，對遠程PLC的數(shù)據(jù)采集采用WL-430T-AK工業(yè)4G路由器作為網(wǎng)絡(luò)連接工具，使用該設(shè)備內(nèi)部的WiVPN功能將遠程的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與控制中心的網(wǎng)絡(luò)建立通過4G網(wǎng)絡(luò)建立穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接，控制中心使用采集軟件采集PLC或者其他設(shè)備的數(shù)據(jù)。

對遠程儀表等無法使用以太網(wǎng)通訊的設(shè)備，我們設(shè)計使用云盒子的ModbusRTU功能將儀表的信息采集到云盒子，使用云盒子將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ModbusTCP數(shù)據(jù)，通過WL-430T-AK建立的網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制中心?？刂浦行牡臄?shù)據(jù)采集平臺使用WISCADA工業(yè)組態(tài)軟件完成。

選用WiSCADA 2.0軟件作為選煤廠智能工業(yè)私有云架構(gòu)的數(shù)據(jù)采集及處理平臺。

WiSCADA軟件采用C/S、B/S架構(gòu)，軟件界面友好，編輯方式基于Windows風格，在線幫助文檔通俗易懂，用戶只需稍微學習便可自己開發(fā)HMI畫面。圖像界面支持自由縮放、鼠標漫游、自適應屏幕、透明色、過渡色、旋轉(zhuǎn)/傾斜、幻燈顯示，內(nèi)嵌JAVASCRIPT，用戶可以自主開發(fā)更高級的功能。支持表達式、觸發(fā)器、定時器、多語言、XML支持、變量替換、定制圖形。支持Windows XP/7/8/CE/SERVER的32/64位操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)版除了具有單機版的全部功能外，還支持WEB端、網(wǎng)絡(luò)客戶端方式通過局域網(wǎng)訪問，另外，網(wǎng)絡(luò)版還支持智能移動終端安裝APP通過互聯(lián)網(wǎng)訪問組態(tài)服務(wù)器，APP支持Android和IOS。WiSCADA軟件支持3D功能，用戶可以自由編輯3D圖形，讓自己的HMI畫面更加絢麗多彩。

在WiSCADA中配置報表顯示界面，將選煤廠內(nèi)需要匯集成報表的數(shù)據(jù)都集中整理在報表中，使其根據(jù)需要按日、周、月、季度、年時間節(jié)點備份成CSV格式文件存儲在私有云中。用戶可登陸私有云中的報表服務(wù)器查看所有報表。

在WiSCADA軟件中，啟用內(nèi)網(wǎng)穿透功能，將已經(jīng)做好的HMI畫面通過安全的網(wǎng)絡(luò)路勁發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過安卓或蘋果的手機、平板電腦等智能移動終端設(shè)備通過4G/ WiFi就可以輕松的訪問到HMI畫面，用戶可配置APP單獨顯示不同于PC的畫面。用戶使用手機或IPAD等手持移動終端在現(xiàn)場巡檢時可實時查看系統(tǒng)運行情況，經(jīng)過允許的用戶可以對現(xiàn)場設(shè)備進行啟停操作。

在WiSCADA軟件中配置微信和Email報警功能，將整個系統(tǒng)所有需要報警的變量按照嚴重等級區(qū)別配置報警級別，將嚴重的報警微信推送到指定負責人，將中等程度的報警推送給廠區(qū)維護人員即可。將低等程度的報警信息只做報警提示即可。

在私有云中的客戶端虛擬機上安裝WISCADA-Client軟件，用于監(jiān)視和查看HMI服務(wù)器的數(shù)據(jù)和畫面，多個用戶可以使用RDP協(xié)議時連接到該虛擬機查看畫面。

三、智能巡檢

如圖所示：

經(jīng)過廠區(qū)網(wǎng)絡(luò)覆蓋與數(shù)據(jù)采集處理環(huán)節(jié)之后，整個選煤廠的無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)可以與控制中心形成局域網(wǎng)連接。巡檢人員此時手持智能平板在廠區(qū)任何地方都可以連接到無線網(wǎng)絡(luò)，從而保證可以獲取到控制中心的數(shù)據(jù)。

1）設(shè)備狀態(tài)信息

巡檢人員手持智能平板在廠區(qū)移動巡檢過程中，可實時查看到當前工藝段的設(shè)備運行信息和生產(chǎn)消耗信息、設(shè)備已運行時間等內(nèi)容。

2）運行報警信息

巡檢人員在廠區(qū)移動巡檢過程中，如果有設(shè)備發(fā)生異常，可觸發(fā)控制中心報警系統(tǒng)，報警系統(tǒng)經(jīng)過整理篩選后將該異常情況及時推送給正在巡檢的人員和相關(guān)維護人員，做到及時處理異常，減小二次事故損失。

3）現(xiàn)場日常維護

巡檢人員在廠區(qū)巡檢時，使用智能平板巡檢可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的紙質(zhì)記錄，所有巡檢信息都可直接記錄在智能巡檢系統(tǒng)內(nèi)，可采用拍照保留圖片、視頻、音頻等多媒體方式記錄現(xiàn)場情況，比紙質(zhì)記錄更加詳細準確。而且，如果巡檢人員遇到需要與上級領(lǐng)導溝通的情況時，可直接使用平板的語音對講和視頻對講功能，將現(xiàn)場實際情況展現(xiàn)給領(lǐng)導和同事。

4）數(shù)據(jù)歸檔查看

巡檢人員在廠區(qū)巡視時，可通過智能平板查看到當前設(shè)備的歷史運行記錄與當前實時狀況做對比、將歷史生產(chǎn)效率與當前實時生產(chǎn)效率做對比、達到及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)故障，及時處理問題，提高設(shè)備生產(chǎn)率的目的。

四、方案優(yōu)勢

1、基于4G公網(wǎng)和WiVPN技術(shù)的遠程數(shù)據(jù)采集及設(shè)備維護方案優(yōu)勢

◆遠程訪問整個網(wǎng)絡(luò)站點

◆支持數(shù)據(jù)監(jiān)控，遠程維護和遠程故障診斷

◆專網(wǎng)專用，保證數(shù)據(jù)安全

◆不再需要進行現(xiàn)場維護，節(jié)約時間和差旅成本

◆需要進行監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)站點數(shù)量大小完全按照客戶的實際需求，并且  沒有最大數(shù)量的限制要求，網(wǎng)絡(luò)可無限擴展，足以滿足各種工況要求

◆使用開放的標準互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

◆通過因特網(wǎng)實現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)遠程訪問與控制

◆遠程訪問SCADA、HMI和PLC系統(tǒng)

◆支持網(wǎng)絡(luò)類型：GPRS/EDGE/HSPA/4G

◆集成2個以太網(wǎng)端口與一個RS232端口

◆可以通過防火墻阻止未授權(quán)的接入

◆通過VPN隧道實現(xiàn)加密、安全數(shù)據(jù)的傳輸。

◆使用現(xiàn)有IP地址或者新的IP地址來滿足系統(tǒng)需求

◆支持NAT (網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)，允許用戶配置特定IP地址進行遠程訪問，例如： RTU 可以使用一個LAN IP地址192.168.1.254 ，VPN的IP地址可以設(shè)定為10.23.1.254

◆網(wǎng)絡(luò)具備了充分的可擴張性

◆每一個設(shè)備都有一個獨一無二的IP地址，可以在網(wǎng)絡(luò)的任意節(jié)點進行訪問

◆易于集成于現(xiàn)有的IT基礎(chǔ)設(shè)施

◆專為工業(yè)應用設(shè)計

◆4G網(wǎng)絡(luò)傳輸速率足以支持查看實時視頻監(jiān)控

2、WiSCADA性能優(yōu)勢

◆支持跨平臺Windows XP/7/8/CE/SERVER

◆支持Android /IOS

◆支持電腦/電視/平板/手機

◆支持單機 /局域網(wǎng)/廣域網(wǎng)/內(nèi)網(wǎng)穿透/云服務(wù)器

◆支持C/S、B/S

◆支持DTU、模擬DTU功能

◆內(nèi)嵌JAVASCRIPT

◆全面支持 OPC 技術(shù)

◆全面支持百度地圖/GIS組件

◆圖表組功能

◆真正的3D支持

◆安卓APP支持獲取GPS緯經(jīng)度、掃描二維碼

◆增強的項目管理功能

◆增強圖形轉(zhuǎn)換

◆分布式窗口– 易于系統(tǒng)管理、擴充

◆靈活的用戶安全管理、支持在線添加、修改、刪除用戶與密碼

◆提供視頻監(jiān)控組件（完全支持?？低暎?/p>

◆提供豐富的關(guān)系數(shù)據(jù)庫接口，支持MSSql、MySql、Access等常見的數(shù)據(jù)庫接口

◆靈活的報表生成 – 內(nèi)置運行庫

◆多國語言的支持，包括中文

◆支持多種協(xié)議，可自定義萬能協(xié)議驅(qū)動

◆支持ActiveX/COM/DLL，結(jié)合JavaScript，提高了系統(tǒng)與外部程序的交互能力，例如視頻、門禁、數(shù)據(jù)庫以及自定義功能模塊等

3、WL-245H-S大功率WiFi性能優(yōu)勢

1）WL-245H -S采用獨有的MIMO-OFDM技術(shù)，將多徑有效利用以達到抗多徑干擾以及提高帶寬?？垢蓴_能力強。

2）WL-245H -S適合于安全等級要求較高的場合使用。而且可采用信號穿透力較強的5.875GHz頻段。

3）WL-245H -S具有防震動和抗撞擊的特點 。

4）WL-245H -S在不犧牲通訊靈敏度和誤碼率的前提下，大大提高了通訊速度，最高可達到1.3Gbps。

5）WL-245H -S采用IP55封裝，具有體積小巧，質(zhì)量輕等特點。

6）結(jié)構(gòu)靈活、延展性高

整個無線網(wǎng)絡(luò)能夠提供多種架構(gòu)，點對點、點對多點、等方式、以適用多種復雜環(huán)境。若在已建設(shè)完成的無線網(wǎng)絡(luò)中增加或減少無線設(shè)備，都可以輕松完成。

7）高通訊速率

通過MIMO-OFDM技術(shù)將電臺通訊速率提高到1.3Gbps。接收靈敏度可達到-92dBm