油庫無線網(wǎng)絡建設技術選擇分析

滕漢榮

摘 要：無線網(wǎng)絡覆蓋作為油庫有線網(wǎng)絡的補充，將無線網(wǎng)絡接入油庫內(nèi)網(wǎng)，為生產(chǎn)現(xiàn)場部署各類傳感器、手持終端、定位設備等的數(shù)據(jù)采集提供可靠的傳輸通道，不僅能滿足油庫的移動應用要求，而且能不斷完善系統(tǒng)應用和推進數(shù)據(jù)的集成共享，提升企業(yè)管理效率，增強企業(yè)競爭力。根據(jù)對LTE與工業(yè)WIFI的技術路線、投資成本和運維成本分析，結合油庫實際情況，推薦采用工業(yè)WIFI方式，建設油庫工業(yè)無線網(wǎng)絡。

關鍵詞：油庫 無線網(wǎng)絡 技術 分析

中圖分類號：X820 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（a）-0037-02

目前，油庫自動化、信息化建設主要以有限網(wǎng)絡為主，但隨著油庫信息化建設的實際以及油庫操作確認、電子巡檢、移動視頻監(jiān)控（應急）、無線設備數(shù)據(jù)采集等移動應用的需要，需要在油庫建設工業(yè)無線網(wǎng)絡。

無線網(wǎng)絡覆蓋作為油庫有線網(wǎng)絡的補充，將無線網(wǎng)絡接入油庫內(nèi)網(wǎng)，為生產(chǎn)現(xiàn)場部署各類傳感器、手持終端、定位設備等的數(shù)據(jù)采集提供可靠的傳輸通道，不僅能滿足油庫的移動應用要求，而且能不斷完善系統(tǒng)應用和推進數(shù)據(jù)的集成共享，提升企業(yè)管理效率，增強企業(yè)競爭力。

1 無線網(wǎng)絡技術特點

目前無線網(wǎng)絡技術眾多，根據(jù)自身特點應用于不同領域。無線儀表傳輸應用中需要考慮儀表的低功耗，通常采用一些低功耗的通信技術如LoRa、NB-IOT、Zigbee、WirelessHart等，該通信技術無法支持較高的流量速率要求。

移動應用、視頻傳輸通常需要具備較高帶寬的通信能力和實時性，通常選擇LTE專網(wǎng)、WIFI網(wǎng)絡等通信技術。

由于網(wǎng)絡安全的相關要求，油庫生產(chǎn)網(wǎng)與辦公網(wǎng)或視頻網(wǎng)需要通過網(wǎng)閘強制隔離，因此，在油庫生產(chǎn)區(qū)建設無線網(wǎng)絡，只能在生產(chǎn)儀表數(shù)據(jù)采集和支持辦公網(wǎng)的移動應用間選其一。無線網(wǎng)絡接入油庫辦公網(wǎng)，可通過VLAN將辦公網(wǎng)和視頻網(wǎng)進行邏輯隔離，滿足移動應用和視頻傳輸?shù)男枨蟆?/p>

因此，適用油庫無線網(wǎng)絡應重點對比可部署在辦公網(wǎng)絡的LTE或工業(yè)WIFI技術。建設庫區(qū)無線局域網(wǎng)不僅可支持各種移動應用的通信需求，也支持語音、視頻傳輸。

2 技術路線的選擇分析

根據(jù)油庫無線網(wǎng)絡的建設需求，對當前主流的無線網(wǎng)絡技術進行對比，對不同技術在移動應用支撐、視頻傳輸?shù)确矫婺芰M行綜合分析與評估，LTE與工業(yè)WIFI兩種通信模式在技術實現(xiàn)上均能滿足本項目的需求。而建設更大范圍的無線覆蓋工程才能體現(xiàn)LTE專網(wǎng)優(yōu)勢，企業(yè)園區(qū)仍以工業(yè)WIFI網(wǎng)絡為主。

2.1 LTE專網(wǎng)技術分析

2.1.1 LTE網(wǎng)絡最小組成

核心網(wǎng)單元EPC：負責移動寬帶接入、會話管理、承載管理等。

基帶處理單元BBU：基帶處理單元，負責信號編碼、調制等功能。

射頻拉遠單元RRU：射頻拉遠單元，信號的射頻發(fā)射裝置。

LTE接收單元CPE：客戶端單元，LTE信號的接收單元。

2.1.2 LTE網(wǎng)絡覆蓋能力

選擇2.1GHz的FDD-LTE、2×15MHz帶寬、小區(qū)邊緣速率4Mbps/256kbps、基站側天線配置2×2MIMO、無線傳播模型為標準COST231HATA。FDD-LTE密集市區(qū)站點覆蓋半徑為320m，站間距480m；普通市區(qū)站點覆蓋半徑為440m，站間距660m。

2.1.3LTE網(wǎng)絡容量

由于LTE網(wǎng)絡不存在并發(fā)用戶數(shù)限制的情況，假定每個用戶都處于最佳的位置，可以均分基站的峰值速率。

2.1.4終端支持情況

LTE專網(wǎng)設備與支持市場上運營商的LTE網(wǎng)絡的設備有所不同，LTE專網(wǎng)設備通常由LTE專網(wǎng)提供商進行定制，設備的普及率不高。

2.2工業(yè)WIFI網(wǎng)絡分析

WIFI無線網(wǎng)絡最小組成：AP接入點和一個上線終端（或無線網(wǎng)卡）。

WIFI網(wǎng)絡覆蓋能力：目標覆蓋區(qū)域內(nèi)95%以上的位置，接收信號電平為-75dBm，接收機終端靈敏度為-77dBm。在實際工程規(guī)劃設計時，室外空曠覆蓋距離一般取250m，室內(nèi)覆蓋距離一般取80m。

WIFI網(wǎng)絡容量：市場上常用的5GHz的工業(yè)WIFI設備，具有雙射并發(fā)帶寬達2×300Mbps，以單模300Mbps（雙信道/40MHz帶寬，天線2×2）做無線覆蓋計算可滿足用戶上下行單向速率2Mbps時，建議并發(fā)用戶為50人。

終端支持情況：支持5GHz頻段WIFI的移動終端設備較多，適用于油庫防爆場合的產(chǎn)品也比較多。

3 投資成本分析

LTE專網(wǎng)：以華為LTE專網(wǎng)產(chǎn)品為參考，適用于油庫的單套LTE設備總費用預估160萬元，且不含實施等費用。

工業(yè)WIFI網(wǎng)絡：工業(yè)WIFI覆蓋設備較為普及，技術成熟也相對便宜，以西固油庫為例，建設工業(yè)WIFI網(wǎng)絡，網(wǎng)絡設備部分費用預估80萬元左右，增加音視頻調度服務及軟件等總投資也低于160萬。

結合油庫的實地情況，WIFI網(wǎng)絡設備部署最大程度利用現(xiàn)有的監(jiān)控、照明燈桿安裝，減少重新立桿，減少建設成本。

4 維護成本分析

當前，無線AP/網(wǎng)橋設備已非常成熟，設備的使用壽命超過10年。對于無線網(wǎng)絡的穩(wěn)定性最重要的在于設計和實施環(huán)節(jié)。

實施過程重點關注網(wǎng)橋天線角度的調節(jié)，保證信號質量后固定牢靠。對于射頻線纜接口應用用標準的防水處理，線纜固定應留有一定的活動余量。

AP設備可通過網(wǎng)管設備進行統(tǒng)一管理、運維，無需經(jīng)常上桿拆裝，維護也相當方便。對于油庫新建無線網(wǎng)絡，可納入庫區(qū)現(xiàn)有的信息化網(wǎng)絡運維工作。

根據(jù)對LTE與工業(yè)WIFI的技術分析和投資、運維成本分析，建議采用工業(yè)WIFI方式，建設油庫工業(yè)無線網(wǎng)絡，并接入油庫現(xiàn)有局域網(wǎng)絡，滿足油庫移動應用需求。

參考文獻

[1] 付石，謝海林.油庫自動化系統(tǒng)應用現(xiàn)狀[J].油氣儲運，2013，32（3）：252-256.

[2] 張之棟.油庫自動化系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].華東理工大學，2014.

[3] 沈青祁.信息化建設在油庫管理中的應用[J].電子制作，2014（10X）：125.

[4] 黃坤，宋歡歡，劉蘇，等.數(shù)字化油庫建設探討[J].天然氣與石油，2012，30（1）：1-4.

[5] 殷哲，馬哲銳，山笑磊.LTE網(wǎng)絡建設中微基站的應用探討[J].移動通信，2016，40（5）：55-59.

[6] 劉品軒.油庫安全智能巡檢管理系統(tǒng)及其發(fā)展前景[J].石油庫與加油站，2002（2）：28-30.

[7] 王軍.油庫儲運區(qū)超高清視頻監(jiān)控[J].中國化工貿(mào)易，2015，7（31）：329.

[8] 張志強，劉曉.視頻監(jiān)控在油庫管理信息系統(tǒng)中的實現(xiàn)[J].石油規(guī)劃設計，2011，22（4）：45-48.

[9] 王琦.柳屯油庫數(shù)字式視頻監(jiān)控系統(tǒng)[J].油氣田地面工程，2011，30（12）：63-65.

[10]吳平.油庫自動化監(jiān)控系統(tǒng)的應用研究[D].南京信息工程大學，2006.

[11]林金存.油庫遠程無線監(jiān)測系統(tǒng)設計[D].武漢理工大學，2012.

[12]胡正鈞.西固油庫工業(yè)無線儀表方案的應用[A].中國石油和化工自動化年會[C].2011.

[13]岳彬，余向明，王暉.無線傳感器網(wǎng)絡技術用于油庫信息化建設的設想[J].石油庫與加油站，2013，22（1）：6-9.

[14]秦玉芳，許行，黃劼.無線傳感器網(wǎng)絡在油庫自動化中的應用[J].中國測試，2008，34（4）：142-144.

[15]耿捷，王興姣，王偉.略談無線傳感器網(wǎng)絡在油庫自動化中的應用[J].城市建設理論研究：電子版，2013（2）.

[16]郭福田，劉心紅.油庫計算機視頻監(jiān)控系統(tǒng)[J].中國電子商務，2013（5）：67.

[17]丁奎.油庫管理信息系統(tǒng)中視頻監(jiān)控的應用分析[J].信息與電腦：理論版，2012（7）：121-122.