无线传输技术在水利自动化控制及视频监控系统中的应用

摘 要 介绍无线传输技术的优势以及无线局域网的架构，无线局域网在自动化控制及视频监控系统中的应用。

关键词 水利；无线传输技术；无线局域网；无线网桥系统；自动化控制

中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0190-01

随着近年来我国对水利产业的大力投入，以及信息化产业的蓬勃发展，信息化与自动化技术在水利行业得到了广泛的应用。同时信息化在水利行业的实际应用中也遇到了种种困难和障碍。比如水利设施一般比较偏远，现场情况比较恶劣，不利于管道以及线材的铺设，在这种情况下，无线传输技术的优势渐渐的体现出来。

无线传输技术具有下列优势。

1）无线传输技术相对于传统的有线传输，大大降低了施工的难度。在水利自动化工程前期的综合布线中，往往受到现场环境的限制，比如桥梁、河道、控制距离较远等实际因素。甚至有的区域无法采用有线的方式进行传输，这时候就必须要用到无线传输技术。

2）无线传输技术相对于传统的有线传输，明显节约了人力物力。普通的有线传输，需要预先埋下管道以及在房屋内布线，再铺设线材，需要大量的人力物力，而用无线技术则没有以上

难题。

3）无线传输技术相对于传统的有线传输，覆盖范围更广。无线局域网在开放空间覆盖半径达550 m，室内一般覆盖半径为300 m-400 m，通过室外无线设备传输距离可以达到几十公里。

4）无线传输技术相对于传统的有线传输，更利于维护。传统的有线传输，一旦发现故障，尤其是由于线路连接不良而造成的网络中断，往往很难查明，而且检修线路需要付出很大的代价。而无线传输技术的故障往往是无线设备本身故障或者参数设置不当，维修更加便利。

由于无线传输技术的相对于有线传输技术的优越性，所以在工业自动化中应用的越来越广。但是在水利自动化行业中，一方面因为水利自动化起步较晚，另一方面由于从业人员对无线设备的使用与维护存在困难，所以一直没有大规模应用。

目前，在工业自动化领域中无线通讯技术协议主要是：①无线短程网，采用的主流协议是IEEE 802.15.4；②短程无线通信，则是IEEE 802.15.3；③无线局域网，采用的是IEEE 802.11系列。而水利行业的特点决定了应用的重点是无线局域网。

无线局域网（Wireless Local Area Networks；WLAN）通过简单的设计在建筑之间通过无线桥接将被控设备连接起来，管理员只需通过简单的操作，就可以向对方发送指令，实现自动控制。在工业自动化领域，有成千上万的感应器、检测器、计算机、PLC、读卡器等设备，需要互相连接形成一个控制网络，通常这些设备提供的通信接口是RS-232或RS-485。无线局域网设备使用隔离型信号转换器，将工业设备的RS-232串口信号与无线局域网及以太网络信号相互转换，符合无线局域网IEEE 802.11b和以太网络IEEE 802.3标准，支持标准的TCP/IP网络通信协议，有效的扩展了工业设备的联网通信能力。

无线网通信协议可采用IEEE802.3来实现点对点传输方式或采用IEEE802.11实现一点对多点传输方式，也可在普通局域网基础上通过无线Hub、接入站、网桥、Modem及网卡等来实现，其中现场以无线网卡使用最为普遍。而无线网桥系统则是WLAN技术的重要应用方式。

无线网桥系统的主要构成有：①无线网桥；②室外定向或全向天线；③避雷器。无线网桥又分为点对点桥接和点对多桥接。点对点桥接模式，多用于两个有线局域网间，通过两台AP将它们连接在一起，实现两个有线局域网之间通过无线方式的互连和资源共享,也可以实现有线网络的扩展。这种模式多应用于两个局域网距离并不很远，但由于中间的地带有阻碍，不方便布线连接的情况。

简单的点对点桥接如图1。

而在一般的自动化领域，应用最多的是点对多桥接，如图2。点对多点无线桥接能够把多个离散的远程的网络连成一体，结构相对于点对点无线网桥来说较复杂。点对多点无线网桥通常以一个网络为中心点发送无线信号，其他接收点进行信号接收。中心点的天线在不同的项目中会采用不同的中心天线配置方案，远程链接点通常会使用定向天线，通过精确的天线角度定位对准中心点天线，进行无线信号接收，完成无线桥接。用点对多桥接特点，可以弥补水利设施分散，分布广等缺陷。

在水利自动化行业，由于安全的需要，通常也会配备视频监控系统来监视设备运行，无线局域网同样可以应用在视频监控系统中。视频监控系统发展至今，经历了传统模拟闭路视频监控系统到现今的当前“模拟-数字”监控系统，当视频监视主机支持IP访问时，用户可以通过远程对视频进行监视与控制。由于水利行业的特殊性，往往有的摄像头会离控制中心很远甚至无法布线，而无线局域网可以很便利的将摄像头

联网。

近年来，以太网、互联网等网络架构已越来越广泛地应用于自动化工业领域，取代传统的串口通信将成为自动化系统通信的主流，但是在水利行业仍然应用的不多。无线传输技术在水利自动控制中的应用，主要包括数据采集、视频监控、泵站或者闸门控制等，帮助用户实现中心控制室与远程设备之间的通信或移动设备之间的通信。它适用于各种环境，即使在极恶劣的情况下也能够保证网络的可靠性和安全性。在设备层则将现场采集单元、监控主机、PLC、视频主机或其他设备，互相连接形成一个无线传感器控制网络，作为信息系统内管理收集数据的工具，能够更好的服务于国家水利事业。

参考文献

[1](美)拉利克.无线网络技术原理与应用[M].电子工业出版社,2008.

[2]李贤玉,吴小华.无线局域网安全分析与防护[M].哈尔滨工程大学出版社,2009.

[3](美)布雷克.无线通信技术[M].科学出版社,2004.