一 引言
鋼鐵企業(yè)倉庫行車運(yùn)行狀況十分復(fù)雜。為實(shí)現(xiàn)對企業(yè)倉庫內(nèi)的行車運(yùn)作進(jìn)行專效的管理，提高行車作業(yè)效率，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，需要在企業(yè)倉庫構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，在行車上安裝無線車載終端，使用無線傳輸通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)與倉庫服務(wù)器通信，從而使企業(yè)倉庫庫存管理系統(tǒng)能夠自動(dòng)指揮行車完成上料、卸料、入庫、出庫與倒庫等工作，確保倉庫內(nèi)物流、信息流的同步，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的庫存，提高倉庫的自動(dòng)化管理水平。
二 國內(nèi)外現(xiàn)狀分析
鋼鐵企業(yè)實(shí)施無線網(wǎng)絡(luò)有著其特殊性，環(huán)境相對比較惡劣，雖然在成品庫的環(huán)境要好一些，但是也是屬于重工業(yè)環(huán)境，因此對于設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性提出了非常高的要求，綜合起來鋼鐵企業(yè)對于實(shí)施無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的障礙在于：
(1)阻擋嚴(yán)重
吊車的物理支撐系統(tǒng)龐大，且全部為金屬構(gòu)架，在整個(gè)廠的頂部形成一個(gè)極為嚴(yán)密的屏蔽區(qū)，而且跨與跨之間的鋼柱也有非常強(qiáng)的屏蔽作用，同時(shí)這些屏蔽物又會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的多徑效應(yīng)。
(2)溫度變化大
在夏天，吊車駕駛室內(nèi)環(huán)境溫度能夠達(dá)到攝氏50度，而在冬天，由于煉鋼廠通常都是非封閉的環(huán)境，駕駛室的溫度幾乎和室外一樣，極限情況下能夠達(dá)到零下。
(3)粉塵嚴(yán)重
在成品庫方會(huì)比較干凈，但是在板坯庫則是較為嚴(yán)重的粉塵環(huán)境，吊車工作環(huán)境十分惡劣。
(4)電磁干擾
鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備一般都為中大型的設(shè)備，在設(shè)備啟動(dòng)運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生較大的電磁干擾，在距離這些設(shè)備較近的位置，可能會(huì)受到干擾，比如產(chǎn)生計(jì)算機(jī)的屏幕抖動(dòng)等。
(5)長時(shí)間連續(xù)作業(yè)要求
鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)節(jié)奏非�？�，設(shè)備需要滿足長時(shí)間的高負(fù)荷的工作，因此系統(tǒng)和設(shè)備都需要非常穩(wěn)定可靠而不能考慮普通企業(yè)級的系統(tǒng)和設(shè)備。
隨著國內(nèi)外機(jī)械設(shè)備制造質(zhì)量的逐步提高和自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展，西歐和日本等國先后將無線通信技術(shù)應(yīng)用鋼鐵綜合生產(chǎn)管理進(jìn)行了大量的研究和開發(fā)，目前國內(nèi)外將無線技術(shù)應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)綜合管理信息系統(tǒng)的研究論文相對較多，但真正將無線技術(shù)應(yīng)用與生產(chǎn)過程管理以及生產(chǎn)實(shí)時(shí)調(diào)度和監(jiān)控領(lǐng)域還處于初級探索階段。
三 設(shè)計(jì)目標(biāo)
綜合以上的分析，為了確保用戶的投資利益與應(yīng)用需求，根據(jù)鋼鐵企業(yè)的環(huán)境特性和現(xiàn)場的操作特性，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)首當(dāng)其沖考慮的是系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性、其次是操作的便捷性、技術(shù)成熟性、可擴(kuò)充性、易管理性、兼容性和安全性，保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠與安全保密，建立經(jīng)濟(jì)合理、資源優(yōu)化的系統(tǒng)：
(1)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性
穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是生產(chǎn)的穩(wěn)定的必要前提，一旦用戶使用了無線系統(tǒng)來替代原有的傳統(tǒng)工作方式，對無線系統(tǒng)的依賴性就會(huì)超過對某些生產(chǎn)機(jī)械的依賴性，一旦無線網(wǎng)絡(luò)癱瘓，整個(gè)生產(chǎn)必定會(huì)受到很大的影響。
(2)系統(tǒng)穩(wěn)定性
移動(dòng)的終端需要通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)庫的雙向?qū)崟r(shí)通信，如何通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸，不丟失數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不出錯(cuò)，而且保證數(shù)據(jù)的及時(shí)響應(yīng)都是保證車載終端正常工作的必要條件。
(3)設(shè)備可靠性
由于鋼鐵企業(yè)的特殊環(huán)境，必須使用具備車載防震、防塵、防水、抗高低溫、以及抗干擾等特性。
(4)安全性
整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)具備抗干擾性。安全保密性。不易被網(wǎng)絡(luò)外的用戶登陸。
(5)成熟耐用性
系統(tǒng)所包括的任何軟硬件產(chǎn)品，必須是成熟的并具有廣泛的實(shí)用性，在國內(nèi)外應(yīng)用中被證實(shí)是成熟和先進(jìn)的。而且系統(tǒng)的軟硬件產(chǎn)品必須有長久的耐用性，使日后的長期維護(hù)經(jīng)濟(jì)、可用。
(6)易于維護(hù)性
整個(gè)系統(tǒng)具備易于維護(hù)的特性，用戶的工程師可以對無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行靈活方便的管理，包括日常監(jiān)控以及故障保修，而故障設(shè)備的返修也必須及時(shí)，不影響到生產(chǎn)上的需求。對車載終端只要進(jìn)行硬件的維護(hù)就可以了，而不需要進(jìn)行系統(tǒng)的維護(hù)。
(7)系統(tǒng)擴(kuò)充性
整個(gè)系統(tǒng)可以隨著用戶應(yīng)用的發(fā)展，能夠及其容易的進(jìn)行擴(kuò)展延伸，包括用戶應(yīng)用系統(tǒng)的增加；覆蓋面積的增加；終端應(yīng)用的增加，如配送等。即能進(jìn)行系統(tǒng)升級，又可保護(hù)投資，不會(huì)對原有系統(tǒng)推翻重來。
(8)投資
系統(tǒng)應(yīng)具備較好的性能價(jià)格比，在達(dá)到用戶系統(tǒng)要求的情況下，能夠最經(jīng)濟(jì)的架構(gòu)用戶的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，因?yàn)榫喌木W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將大大降低UPS、光纖、網(wǎng)線、交換機(jī)等硬件設(shè)備以及人員上的投資費(fèi)用。
四 無線網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)
鋼鐵廠無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有三部分組成：無線交換機(jī)、無線網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)管理系統(tǒng)、無線接入點(diǎn)，其總體方案圖見圖1。
4.1 信道規(guī)劃
在多基站的無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中，需要考慮避免基站之間的同頻干擾，信息產(chǎn)業(yè)部無線電管理委員會(huì)規(guī)定了2.4Ghz頻段工作在2.402GHz～2.4835GHz，一共劃分了14個(gè)信道，每個(gè)信道占用帶寬22MHz，每相鄰兩個(gè)信道的中心頻點(diǎn)相隔4Mhz。
因此對于802.11b網(wǎng)絡(luò)來言，只有3個(gè)互不干擾的信道，4個(gè)有輕微干擾的信道。
根據(jù)我們測試的結(jié)果，兩個(gè)相鄰的基站如果采用相鄰的信道，通信速率將下降1/3左右，因此信道的合理劃分是一個(gè)不容忽視的問題。
因此我們選用1,6和11三個(gè)互不干擾的信道來進(jìn)行組網(wǎng)，確保所有相鄰的基站使用的都是互不干擾的信道。如果考慮基站要考慮冗余備份，我們將使用4個(gè)有輕微干擾的信道，即1、5、10和14信道。
4.2 吊車安裝配置
吊車上的天線選擇7.5dbi全向天線，安裝在面向基站一側(cè)的駕駛室的外側(cè)，不管吊車移動(dòng)到什么位置，一直保持天線面向基站一側(cè)，而且保持和基站之間的可視不阻擋。
4.3 無線基站選型
無線基站已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，針對企業(yè)移動(dòng)應(yīng)用，無線基站的選型關(guān)鍵因素是：
(1)應(yīng)用等級
無線基站有SOHO、企業(yè)和工業(yè)級三種應(yīng)用等級，在企業(yè)移動(dòng)應(yīng)用中應(yīng)該選擇企業(yè)級和工業(yè)級的基站，這是對網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性可靠性的一個(gè)基本保障。
(2)漫游性能
企業(yè)移動(dòng)應(yīng)用時(shí)，移動(dòng)終端會(huì)在不同基站的覆蓋區(qū)之間移動(dòng)，這就需要基站具有良好的漫游性能，如果基站漫游性能不好會(huì)導(dǎo)致切換時(shí)數(shù)據(jù)丟失或者鏈路不穩(wěn)定。
(3)工作溫度和封裝等級
根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境考慮對基站的環(huán)境要求，選擇滿足環(huán)境要求的基站。
(4)發(fā)射功率
基站覆蓋范圍的大小和發(fā)射功率息息相關(guān)，因此選擇符合國家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的合適的發(fā)射功率的產(chǎn)品非常關(guān)鍵。根據(jù)鋼鐵企業(yè)的環(huán)境和吊車任務(wù)的關(guān)鍵性，無線基站我們建議使用工業(yè)級無線基站，我們推薦的是德國西門子工業(yè)級基站。
西門子基站在可靠性、堅(jiān)固性和安全性方面表現(xiàn)出眾。通過工業(yè)無線局域網(wǎng)(IWLAN)基本技術(shù)，使得IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)加以延伸，以符合工業(yè)領(lǐng)域用戶的要求。
產(chǎn)品的主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：
(5)工業(yè)無線基站性能
防塵防水設(shè)計(jì)的(IP65)堅(jiān)固的金屬外殼，防水、防塵，防潮，耐沖擊，抗震動(dòng)，即使在嚴(yán)重的機(jī)械負(fù)荷下也可以保證正常運(yùn)行無故障，防護(hù)等級達(dá)到IP65。
工作溫度-20℃～+60℃(防冷凝)，以及眾所周知的西門子產(chǎn)品的機(jī)械耐用性，使得該產(chǎn)品格外穩(wěn)定可靠。
(6)工業(yè)設(shè)計(jì)
無旋轉(zhuǎn)部件設(shè)計(jì)(例如無風(fēng)扇運(yùn)行以及用于墻壁安裝的堅(jiān)固外殼)，IP67混合連接器使得該產(chǎn)品可以在惡劣環(huán)境或直接在室外進(jìn)行安裝應(yīng)用。
(7)安全性能高
該產(chǎn)品提供有先進(jìn)的用戶識別(鑒別)和數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制，并還可與現(xiàn)有安全系統(tǒng)很容易地進(jìn)行集成，4級安全防護(hù)防止非法用戶的入侵。
(8)支持802.11a/b/g
不僅支持802/11b/g，同時(shí)還支持802.11a，充分保證客戶的投資，即使客戶的車載終端升級，無線基站還可以繼續(xù)使用，不需要再重新投入。
(9)支持雙Radio
在基站布線不方便的情況下，可以利用基站的橋接功能實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)的延伸。
(10)工業(yè)環(huán)境下的性能要求和保障
(11)對于主要客戶機(jī)和確定性數(shù)據(jù)通訊保證最低數(shù)據(jù)傳輸速率
(12)冗余無線連接
(13)循環(huán)鏈路檢查
(14)IP連接監(jiān)控(IP Alive)
(15)中斷工業(yè)以太網(wǎng)連接時(shí)自動(dòng)漫游(強(qiáng)制漫游)
4.4 車載終端選型
車載終端的應(yīng)用使得客戶操作現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集得以實(shí)現(xiàn)，車載終端的選型主要從下面的幾個(gè)方面考慮：
應(yīng)用等級主要區(qū)別于設(shè)備的堅(jiān)固耐用，是否能滿足工業(yè)或惡虐環(huán)境下的關(guān)鍵任務(wù)。從表1區(qū)別開來。
從客戶現(xiàn)場環(huán)境以及應(yīng)用的可控制性和周期性價(jià)比以及此次招標(biāo)對車載終端德要求等綜合因素考慮，我們特別推薦加拿大PSION Teklogix公司的車載終端產(chǎn)品。
加拿大得邏輯公司作為全球工業(yè)無線產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)者，有著超過30年的移動(dòng)終端設(shè)計(jì)，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。它是全球公認(rèn)的移動(dòng)車載終端的知名廠家，以提供特別堅(jiān)固耐用的車載終端而聞名。
4.5 天饋線套件
天饋套件可以選擇：天線-西門子原裝、英國Mobilemark；饋線、跳線和連接頭-美國Andrew；防水套件-美國3M。
五 結(jié)束語
本文設(shè)計(jì)方案的優(yōu)勢在于基于用戶的訪問控制策略使得用戶的權(quán)限被映射在整個(gè)無線移動(dòng)域中，而不受用戶漫游到其他區(qū)域而失效；具備完善的無線信號監(jiān)控與入侵檢測功能，能夠自動(dòng)對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化以及防止非法信號的干擾及入侵，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的安全。本設(shè)計(jì)方案已經(jīng)成功運(yùn)用到某鋼鐵企業(yè)，做到了無盲區(qū)、無丟包、無干擾，整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、可靠、快速和無縫覆蓋，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。本方案中還有些問題需要進(jìn)一步去探索研究，主要是安全問題、路由轉(zhuǎn)換問題、無線網(wǎng)管問題等。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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