DOC《移动物料信息分布式传输方法及应用》

移动物料信息分布式传输方法及应用 魏菊霞 (金川集团股份有限公司 甘肃.

金昌 737100) 摘要:在流程工业生产中,移动物料计量信息的传输普遍采用电台和无线模块.接收电台周围环境严重影响计量信息的传输效果,尤其是钢结构厂房、电磁干扰区内,数据传输过程中的丢包率、误码率相当严重.本文提出一种多节点分布式传输方法,根据各个生产作业区环境条件设置相应的WIFI节点数,实现对作业区的无线信号覆盖.网络覆盖区内无线模块、PDA终端(PDA)、终端查询设备通过节点工作频段和阵列天线自适应调节,实现数据传输最佳化.铜熔炼生产现场测试表明,可以有效消除周围环境的电磁干扰,数据丢包率低于0.1%. 关键词:分布式传输;

WIFI节点;

自适应调节;

阵列天线;

丢包率 中图分类号:TP 文献标志码:B A method &

application for distributed transmission in Mobile material metrology information Wei Juxia (JINCHUAN GROUP CO., LTD. Jinchang 737100,China) Abstract: In the process of industrial production, the transmission, metrical information of mobile material, is widely used in radio station and wireless module. Environment around receiving radio station, especially the steel structure workshop, seriously affects information transmission effect. In this case, the pocket loss rate and bit error rate are quite serious in the process of data transmission. In this paper, a multi-node distributed transmission method is proposed. According to environment conditions in each production area, the appropriate number of WIFI nodes is set, which can be covered by radio signal in the entire production area. Wireless modules, PDAs and terminal inquiry devices adjust adaptively by WIFI node'

s frequency bands and antenna arrays to optimize data transmission. Copper smelting production field test shows that the method can effectively eliminate the electromagnetic interference of the surrounding environment, and data pocket rate is less than 0.1%. Key words: distributed transmission;

WIFI node;

self-adaption;

antenna array;

packet loss rate

0 引言 移动物料计量是冶金炉窑实现投入产出在线计算和进行金属平衡计算的前提条件,也是金属冶炼生产中产品质量控制的关键环节.传统的移动物料计量信息传输普遍采用无线电台接收和无线终端模块发射方式.无线电台经过多年发展,经历从模拟信号调制向数字传输的演变过程,传输速率、安全可靠性有一定的提高.无线电台可以用于组建通讯点数不多、传输数据流量小的无线网络【1,2】.由于无线电台采用无线设备终端逐一扫描的工作方式,其数据传输实时性不高.同时无线电台占用特定通讯频段,须向无线电管理委员会申请批准后方可架设.接收电台周围环境严重影响计量信息的传输效果,在电磁辐射国标许可范围内,尤其是钢结构厂房、电炉、转炉、闪速熔炼等高温冶金炉窑聚集区,数据传输过程中的丢包率、误码率相当严重.随着物联网技术的发展,性价比高、环境适应性强、绿色环保的分布式多节点数据传输技术将成为今后各大生产企业移动物料信息传输的主流,并最终取代传统集中式无线电台传输模式【1】.

1 关键技术问题 基于WIFI无线网络覆盖下的移动物料信息计量系统主要包括数据信息采集协议解析与封装、数据传输链路系统构建、无线节点阵列天线自适应调节算法、复杂电磁环境下的调频抗干扰算法,通过各个节点感知的覆盖区内移动终端射频信号的强度和周围环境电磁辐射分布特性,强制移动终端在节点之间主动切换漫游,及时调节信号载波频段和节点阵列天线的方向选择,最大限度降低环境电磁干扰对计量信息传输过程造成的影响【3,4】. 数据传输链路 中间物料转运是冶金生产过程中不可缺少的步骤,为及时统计炉窑投入产出情况,为配料操作提供决策支持,移动物料的数据信息传输非常重要.为实现移动车辆的数据信息WIFI无线网络环境下稳定可靠传输,系统根据数据功能流向不同将无线节点划分为3路VLan进行软件隔离. 如图1所示,3路VLan通道分别用于PDA移动终端、车载终端和终端查询3个子系统与远程数据服务器之间进行数据记录存储更新.PDA移动终端与服务器数据库采用数据同步更新模式,PDA移动终端的应用程序获取车载移动物料的计量数据后启动SQL Server Mobile客户端代理将数据记录暂存至本地数据库,同时启动SQL Server Client引擎将暂存至本地数据库的数据记录通过VLan1业务链路同步更新至远程数据服务器,在完成同步更新操作后删除本地数据库记录. 图1 分布式传输数据链路结构 Fig.1 Link structure for distributed data transmission 车载终端应用程序对来自于移动物料称重设备RS232端口的数据依据约定的协议编码规则进行解析获取计量数据信息,按照生产要求对数据进行处理,经操作人员选定后形成数据操作记录,启动数据库ADO对象引擎并进行远程数据库连接初始化,将当前数据记录通过VLan2业务链路采用http协议插入到远程数据库指定的数据表内. 终端查询应用程序通过查询输入输出接口指定查询炉号和炉次,终端查询系统定义并初始化SQLOLEDB动态链接库,同时启动数据库ADO对象引擎并进行远程数据连接初始化,在远程服务器端执行对象的查询更新操作.当前炉次的最终查询结果输出到DCS控制系统,为炉窑在线自动配料提供数据支持. 阵列天线自适应调节算法 移动物料在环境复杂的多节点WIFI无线网络覆盖区内移动转运时,为达到计量数据信息传输最优,物料转运车辆和PDA移动终端必然在覆盖区内多个节点间进行漫游,同时为实现同一节点不同移动终端及转运车辆射频信号分配合理,节点阵列天线需根据其覆盖区内的移动终端PDA和车辆数量自动调节阵列天线指向角和分配每个终端对应的天线数量【5】.覆盖区内每个数据中继站分布的终端数量,主动漫游阈值,选择数据传输路径;