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礦用本安WiFi6無線系統應用方案
2022-05-19 11:28:33   來源:壹點網  分享 分享到搜狐微博 分享到網易微博

概述

隨著礦山萬兆網絡、物聯網、大數據、5G、WI-FI6無線通信技術的發展,煤礦井下的信息化技術從無到有、從簡單到復雜逐步被發展起來,新的無線技術也改變了傳統礦井智能化的基礎設施。礦井無線系統從早期的漏纜系統到小靈通,從3G移動網到4G移動網絡,從WIFI4到WIFI5,再到現在的WI-FI6,伴隨著礦井無線技術的應用和發展,尤其是在2021年國家能源集團煤礦智能化建設指南發布以來,礦井的智能化和5G應用結合被提出,無線技術也成為礦山智能化基礎設施,也使得無線通信技術第一次和地面運營商能同步起來,5G和WI-FI無線技術也被礦山智能化建設作為評審的基礎要求,但5G基站的高功耗、應用場景單一很難滿足井下的本安認證和實際要求,而且大多5G基站采用的是運營商產品加隔爆方式來配合使用,這樣導致成本大幅上升、且體積大施工不便,同時也造成發熱高和高功耗的不安全隱患,盡管礦山安全部門提出了各種認證檢驗要求,但專業化的本安5G和本安WI-FI6都缺少廠商研究,另外5G的應用終端也比較缺失,因此5G+WI-FIi6被多個礦山領域專家提出,將5G的低時延和高帶寬與WI-FI6兼容好及低成本、遠距離相結合,更加適合大部分礦井,尤其是年產300萬噸以下的礦井,對于5G做全礦井覆蓋幾乎不太可能,WI-FI6天然的低成本和大帶寬幾乎是5G的通信天然互補,無論是從技術角度來看,還是經濟效益來看,目前井下各種應用都離不開WI-FI技術的支撐,礦井應用從最基本的WI-FI語音通訊,數據采集和數據傳輸,無線視頻的傳輸,目前北京盛悅通信在智能機器人的巡檢、單軌吊、有軌電機車上的無線快速傳輸甚至部分控制、無人駕駛方面也都有應用,這些都離不開公司在WI-FI技術和5G的結合應用的積累,目前礦山WI-FI6和5G結合的應用正逐漸成新的引領方向。

近年來,國家對礦山安全重視程度也對產品的安全考察也越來越高,礦山井下的產品必須滿足防爆認證,而煤礦要求除了防爆認證還需要滿足安標認證,并且要求認證產品和出貨產品一致,國內一些中小礦山服務商在安標企上很難拿到大廠的認證圖紙和材料,因而會出現一些不合規的現象,尤其是在新產品和新技術方面,供應商都優先支持一些體量較大集團客戶,導致小企業在選擇安標產品時候不能保證持續供應,且國家安標管控越來越嚴格,安標評審和周期較長,很多選擇非工業產品做認證后,產品剛認證下來,就面臨了產品停產的情況,如果重新認證又需要花費大量的人力和物力,甚至一些企業以次重好,那么如何選擇符合礦用本安W-IFI6認證的產品,礦用WIFI6認證廠商必須面臨的問題,并保證五年內持續穩定供貨都是必須考慮的,下面給出如何選擇一款靠譜的WIFI6產品供大家參考:

什么是Wi-Fi6?

“Wi-Fi6”,我們從字面上的意思來看,就可以知道是第六代無線網絡技術IEEE 802.11 ax,是WiFi聯盟創建于IEEE 802.11標準的無線局域網技術。IEEE802.11工作組從2014年開始研發新的無線接入標準802.11ax,并于2019年中正式發布,是IEEE 802.11無線局域網標準的最新版本,提供了對之前的網絡標準的兼容,也包括現在主流使用的802.11n/ac。電氣電子工程師學會為其定義的名稱為IEEE 802.11ax,負責商業認證的Wi-Fi聯盟為方便宣傳而稱作WiFi 6。

從Wi-Fi1到Wi-Fi6的命名規范:

WiFi1:802.11b

WiFi2:802.11a

WiFi3:802.11g

WiFi4:802.11n

WiFi5:802.11ac

WiFi6:802.11ax

這樣大家理解就簡單多了,對應運營商的就是1G、2G、3G、4G、5G,WI-FI往往會比運營商高一個等級。

Wi-Fi5和WI-FI6(礦用本安專用型號VAP225AX、VAP256AX)區別:

頻段區別:在這方面,Wi-Fi5僅僅只涉及了5GHz,2.4G部分還是沿用第三代300M的技術,而Wi-Fi6則覆蓋了2.4/5GHz,所以與Wi-Fi5相比,Wi-Fi6完整涵蓋低速和高速設備;

調制模式區別:在這方面,Wi-Fi5支持256-QAM,而Wi-Fi6則支持1024-QAM,因為Wi-Fi6的數據容量更高,這就代表WiFi6擁有更高的數據傳輸速度;

容量區別:Wi-Fi6的多用戶MU-MIMO技術允許電腦訊網時間多終端共享信道,使多手機/電腦一起同時上網,從此前低效的排隊順序通過方式變成為“齊頭并進”的高效方式。

安全區別:Wi-Fi 6 通過 Wi-Fi聯盟認證,必須采用 WPA 3 安全協議,安全更高。

省電區別:Wi-Fi 6 引入了 TARget Wake Time(TWT)技術,允許設備與無線AP之間主動規劃通信時間,減少無線網絡天線使用及信號搜索時間,這也就意味著能夠一定程度上減少電量消耗,提升設備續航時間。

相比WI-Fi5來講,WI-FI5做本安相對比較容易,一般12V 1A以上電源都可以滿足本安應用,但對于WI-FI6功耗高,最大可以到12V 1.6A左右,對于安標和單路電源匹配比較難,很多廠商都面臨這個問題,把功率降低,而業內很多安標廠家采用WI-FI5民用產品用于工業領域,大大造成安全隱患和質量問題,另外現在 煤礦智能化要求越來越高,WI-FI6+5G成了標配,5G可以做隔爆,而WI-FI6如果也做隔爆,勢必影響整個效率,部署也受限制,研發一款滿足行業內的工業WI-FI6(VAP225AX、VAP256AX)+無線安全控制器(CAM9700)+配套防靜電的阻燃定向天線)是最佳效果,目前無線安全控制器支持64個基站管理授權、128個基站管理、256個基站管理,最大可以支持1024個基站可以選擇,可以滿足國內任何礦山的應用需求,現在井下終端種類很多,沒有控制器幾乎讓工程師崩潰,有了效率,遠程提供個熱點就可以在辦公室協助用戶處理問題。

盛悅通信如何實現真正意義的本安WI-FI6(VAP225AX)應用

相比一些企業還在使用民用WI-FI6作為隔爆結合5G的無奈方案,作為礦山行業耕耘多年無線技術專家,盛悅通信為礦山通信行業提供更優質,更前沿的礦用本安WI-FI6解決方案,解決本安WI-FI6功耗問題,供電問題,信息采集和傳輸問題就非常有必要。

第一:如果用1路供電解決本安WI-Fi6(VAP225AX)功耗問題,靠犧牲設備能和傳輸距離為代價,這樣的結果就把WI-FI6的優勢都去掉了,就變成WIFi5甚至更低的能來提高了覆蓋成本。

第二:WI-FI6天然功耗高于WI-FI5,因此采用雙路供電來滿足本安設計要求,做電源相關隔離,類似4G基站的設計方案,但由于煤礦無線市場相對比較小,專業也比較強,很少廠家愿意為了這類產品去設計,投入大量研發成本,除了懂通信還的懂煤礦應用,并且還能銷售出去,所以也造成煤礦行業一直缺少專業的廠商來設計,盛悅通信根據用戶需求具備相關產品。

第三:從煤礦應用角度來講,距離遠,功耗小,電路要求高等特點,配置合適的阻燃天線和饋線,專業技術的調整才能讓終端和使用效果最好,單天線WI-FI6傳輸距離不少于300米半徑。

第四:滿足好的漫游方案,需要配合控制器來一起使用,煤礦行業是一個人員密集但環境復雜和工作效率比較低的場景,需要控制器統一配置,數百設備統一管理,減少維護的應用場景,解決好漫游必須配置好快速漫游協議和無線控制器是勢不可擋的,現在大多非專業的礦山控制器提供商用的開源系統,很多功能無法做到比如GIS地圖、安全網關、位置WI-FI定位、數據收集和整體能呈現等功能,

第五:配置音視頻調度SUNGYET DT20 能更有效實現語音、視頻,應急通信聯動,視頻會議等功能

第六:WIFi6+5G,WIFI6+UWB,WIFI6+音視頻定位信息化礦燈、WIFI6+車載CPE視頻傳輸是礦用WIFI6的必選方案,而能滿足這樣的能力,需要廠家大力投入和支持才能實現。

第七:井下WI-FI6至少要達到WI-FI6的實際吞吐率,理論帶寬要達到1.75G以上,實際帶寬達到500M以上,接近5G基站的應用。

盛悅通信WIFI6綜合通信系統應用示意圖

盛悅通信應用系統方案示意圖

盛悅通信救護隊應急系統方案示意圖

盛悅通信WiFi6在礦山單軌吊中應用

基于WIFI6(VAP225AX)無線通信系統,實現井下單軌吊機車的精準定位、安全探測、信號燈閉鎖、道岔聯鎖、風門聯鎖、語音廣播、視頻監測、數據監測、防掉道預警并自動停車等核心功能,最終實現井下單軌吊機車的無人駕駛。

單軌吊車無線傳輸遠程遙控系統示意圖

礦用機車無線通信系統的工作原理是將通訊服務器、礦用無線通信基站、礦用手機、車載式移動電話通過礦井寬帶以太網連接在一起,所有數據通過 WIFI 無線信號、光纖、網線進行傳輸。服務器為工作區域內的每一機車上所安裝的車載電話分配IP 地址,并為其在管理軟件中注冊。車載電話注冊后可與礦井無線通信手機、調度電話座機、行政電話座機進行通話,并可通過與該輛機車上的車載電話通信的基站確定該輛機車井下所在的實時位置。

呼叫時基站收到車載電話發出的無線信號,并將其調制打包后通過礦用網絡交換機送到地面管理主機,經管理軟件處理后又經礦用網絡交換機送到覆蓋被呼叫手機所在區域的基站,被呼叫的目標接收信號后經過振鈴提示并調制成語音給與持機者,完成一次通話。

盛悅通信無線通信系統示意圖

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[責任編輯:ruirui]


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