随着移动通信技术和Internet的迅猛发展,使用VPN和CDMA1X技术能很好地实现私有用户远程不固定目标监控的无线传输,CDMA1X技术提高了监控系统的开放性、灵活性、移动性;VPN技术实现专用网、无线CDMA网和In-ternet三网的融合。
重点介绍了该技术在疏浚工程船舶无线传输平台上应用,实现远程施工管理、设备故障诊断、施工工艺指导、施工效率分析,为疏浚船舶施工提供决策依据。
疏浚工程船舶属于高附价值的特殊工程船舶,其投资大造价高、施工环境恶劣、施工地点多变;运行工况随着不同施工区域、不同土质变化而变化;船用设备的磨损率高、营运成本高。为了提高生产效益,降低运营成本,怎样科学疏浚等一系列问题对疏浚工程船舶的疏浚效率和可靠性提出了更高的要求。
因此,随着自动化技术和无线传输技术的飞速发展,基于无线传输技术在疏浚工程船舶实施远程施工管理及设备故障诊断的方式正在得到疏浚行业的极大重视,并有着推广之趋势。
无线传输平台是建立在VPN和CDMA1X无线传输技术基础上的,通过此无线传输平台,船队指挥中心能够及时掌握现场情况,为船舶管理、设备管理提供实施反馈;为远程施工指导、远程专家*收稿日期:2009年2月23日,修回日期:2009年3月26日作者简介:陈建军,男,高级工程师,研究方向:船舶机电工程及机务管理。
陈建军等:基于无线传输技术的疏浚工程船舶远程施工管理及设备故障诊断总第180期会诊提供决策服务;为建立设备档案和疏浚档案提供原始数据;大大提高了疏浚工程船舶的疏浚效率和可靠性。
系统结构无线传输平台采用C/S(Client/Server)结构,包括:船台端、服务端和客户端三个层次。船台端上的数据通过远程无线路由器或备用低速通道接入Internet,再传输到服务器端,并将数据存储在数据库中,而客户端则通过访问服务器实现对船舶的实时监控。本系统可同时支持多艘船舶的数据传输。服务器接收存储所有船舶的数据,并进行分类汇总。客户端可同时监控任意一艘在线的船舶动态工况,并可通过专门的软件进行全局疏浚运营数据汇总及统计。系统结构如图1所示。
图1系统结构图船台端:运行在多艘疏浚工程船舶上。系统包括多台工作站,每个工作站通过一台无线上网路由器同时接入Internet和船台自身的监控系统,专门负责从船舶自身的疏浚监控系统中获得实时数据和文件,并经Internet上传到服务器,将船载系统上的回放施工文件、工作配置文件(背景文件、水深文件、工作线文件)传输到服务端上。由于船舶运营地段的特殊性,不可能每个地段均能被CD-MA信号所覆盖,因此系统还备份一套基于VHF(甚高频)的低速通讯通道,系统在正常通讯链路受阻的情况下,自动启用备用通讯链路。
服务端:运行在岸上集控室,由一台服务器和相关数据库构成。该服务器具有固定的IP地址,负责接收船台端的实时数据和文件,保存到数据库中,并向连接到服务器的客户端软件提供实时数据服务。
客户端:运行在局域网的用户或远程用户的计算机上,获得一定的权限后,计算机可以连接到服务器并接收实时数据,实时显示船舶的动态工作数据,实现对船舶的远程监控。客户端可以从服务器上下载工程文件、历史数据文件,利用历史数据文件进行施工过程回放,实现对船舶的设备运行及疏浚工况远程诊断;并可以查询服务器上已经成功接收的所有文件和传输失败的文件,对传输失败的文件可以进行重新下载。
无线传输数据内容:DPM(船舶定位)系统施工数据、SCADA系统监控数据和AMS系统(机舱报警)数据。其中:DPM为动态疏浚平面及疏浚剖面显示系统,反映了船舶疏浚工况;SCADA为疏浚数据采集监视及控制系统,反映全船疏浚机械的控制及状态监视;AMS为机舱综合报警与监视系统,反映了船舶设备运行状态及报警。
无线传输数据类型:设备运行状态信号和疏浚过程数据。
虚拟专用网(Virtual Private Network) ,是利用公共网络的拨号及接入网(如PSTN, CDMA和ISDN)接入公众IP网络,并通过隧道的方式将用户的数据包通过公众IP网络传送至目的网络的一种虚拟专用网服务,又称虚拟私有拨号网(VirtualPrivate Dialup Network,VPDN)。该服务主要面向分散的、具有一定移动性的用户,为该类用户远程接入专用网络提供一种经济的、可控制的并具有一定安全保证的手段。它已经融合了访问控制、传输管理、加密、路由选择和可用性管理等多种功能,并在信息安全体系中发挥着重要的作用。
速度快。CDMA1X的实际应用带宽大约在100Kb/s左右(双向对称传输),要远远超过移动GPRS的传输速度;2)接通率高。CDMA1X的扩频技术和频率复用技术,充分利用信道容量,提高了网络接通率;3)系统容量大。理论上,CDMA1X移动网的容量比模拟网大20倍。实际要比模拟网大10倍,比GSM要大4倍5倍;4)网络覆盖好,连接速度稳定,不易掉线。
适应低带宽的通讯软件疏浚工程船舶一般在近海施工,海上的无线信2009年第6期舰船电子工程169号强度较弱,无线路由器在目前的通讯条件下经常出现断线。考虑到目前情况,系统专门设计了针对低速率、低带宽的恶劣通讯条件下的断点数据传输,使系统在提供实时数据的监测的同时,还能够提供可靠的文件传输服务。船台端到服务端的软件通讯采用点到点传输,设计传输速率为2KB/s。
服务端到客户端的带宽设计传输速率为2KB/s。
实时数据传输机制船台端、客户端不断的与服务中心通过握手机制建立连接,一旦连接建立,远程各船舶船台端将向服务端连续发送实时数据。客户端向服务器申请数据后,服务中心也连续向客户端发送数据,如果在一定时间内,一方连续时间内没有接收到数据,实时数据传输的连接将终止,远程船台端或客户端,每隔一定时间将自动与服务中心尝试连接。
系统设计船台端最多64个,客户端最多64个,允许24个同时与服务端实时数据连接。
历史数据传输机制系统在传输历史数据时采用"时间队列"机制。
每当系统产生一个新的历史数据文件,就将该文件加入需要传输的队列,该队列只保存一定时间内的文件。由于历史数据的容量较大,而远程船台端和客户端受带宽的限制,如果长时间未完成传输,造成数据长时间的积压,无法将数据全部传输完毕,一旦发生此现象,未上传完的数据将写入未传数据列表,可以在空闲状况下,手动上传,也可由用户手动拷贝到服务端。
结语本系统是一个新型的应用于海洋工程的应用系统,目前已初见成效。随之系统的推广应用及完善,将突破制约岸基与运营船舶的通讯瓶颈。建立具有自主产权的远程传输平台,有利于船队的管理,有利于疏浚技术工艺水平的提高,有利于企业提高市场竞争实力。
