引言

在5G移動通信技術(shù)的支持下,岸橋電氣管理水平不斷提高,通過有效地進行遠程平臺設計,不僅能提高岸橋設備運行管理水平,還有利于保證設備運行安全。因此,相關(guān)技術(shù)人員要加強對于5G移動通信技術(shù)的運用與設計研究能力,從而保證岸橋電氣遠程調(diào)試水平不斷提高。

1平臺設計

1.1概要設計

岸橋遠程調(diào)試平臺主要由硬件、軟件和5G網(wǎng)絡構(gòu)成。其中,硬件主要是由岸橋數(shù)據(jù)采集、控制室內(nèi)數(shù)據(jù)處理和輸出等方面的設備構(gòu)成:軟件主要為模塊化設計,依據(jù)相應功能完成編程:網(wǎng)絡是基于5G運營商,結(jié)合宏基站全面滿足當前高寬帶和傳輸速率的基本需求。

1.2硬件架構(gòu)

1.2.1岸橋端硬件設備

岸橋方面的設備主要由高清攝像機、單兵設備、成套機柜及用戶終端設備等組成。高清攝像機傾向于選擇行業(yè)龍頭企業(yè)生產(chǎn)的DH-IPC產(chǎn)品。攝像機可分別在電氣房和機器房等環(huán)境配置,可從不同方面對作業(yè)環(huán)境進行全天候監(jiān)控。如果發(fā)現(xiàn)安全隱患,則及時向工程師發(fā)出警示,使其停止作業(yè)開展調(diào)試。單兵設備主要分為頭盔和眼鏡兩種類型,體積相對較小,操作靈活,這也是單兵設備的重要優(yōu)勢。單兵設備(圖1)可將畫面即時傳輸?shù)娇刂剖覂?nèi),同時還具有定位功能,能夠準確鎖定人員的具體位置。

5GCPE傾向于使用華為的H112-372產(chǎn)品,主要可發(fā)揮該類產(chǎn)品在網(wǎng)絡方面的優(yōu)勢,在最短的時間內(nèi)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨稑蚨?。具體設備如圖2所示。

圖1 移動單兵設備

圖2 5GGCP設備

成套機柜主要選擇6U類型的產(chǎn)品,其中包括寬度較大的頻率和電源、硬盤錄像機及相關(guān)附件產(chǎn)品。寬電壓電源可選擇AN97H類型的變頻電源,電壓和頻率使用不兼容的類型。交換機使用8口PoE的RG-s1920類型產(chǎn)品,以此連接攝像機等設備。硬盤錄像機主要選擇DH-NVR4208系列產(chǎn)品,這樣能夠?qū)崿F(xiàn)將視頻保存3個月的目標。

1.2.2中心控制室

該區(qū)域主要由工作和休息兩部分區(qū)域構(gòu)成。其中,工作區(qū)域內(nèi)需配置機柜、電腦和電源柜等設施:休息區(qū)域內(nèi)可配置沙發(fā)等硬件,以便工作人員在工作之余能夠放松身心。中控室的具體布局如圖3所示。

圖3 中控室布局

大屏可由幾塊55寸屏幕集合而成,以此總體呈現(xiàn)不同的圖像。電源柜可為整個控制室的設備持續(xù)提供電能,同時還需配置防雷裝置,以此保障控制室內(nèi)設備的正常運行。成套機柜主要使用的是42U類型機柜,其中配置錄像機、軟件服務器、P0E交換機等設備。視頻解碼設備主要將視頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像,以此輔助工程師基于后臺掌握岸橋的總體情況。

平臺整體硬件架構(gòu)如圖4所示。

1.3軟件架構(gòu)

岸橋調(diào)試系統(tǒng)可使用服務器和客戶機的模式,通過客戶機連接服務器設備,同時還可向用戶端提供反饋。操作系統(tǒng)主要由操作界面、遠程接入、物資和門禁管理等模塊構(gòu)成。軟件系統(tǒng)由雙語切換界面組成,這樣可完全滿足不同國家工程師的應用需求。軟件操作界面具體如圖5所示。

1.4岸橋電氣遠程控制系統(tǒng)終端節(jié)點設計

岸橋控制系統(tǒng)的終端是整個電氣控制系統(tǒng)的重要內(nèi)容,能夠全面搜集和處理指令及視頻信息,通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換平臺將數(shù)據(jù)內(nèi)容傳輸?shù)浇K端節(jié)點,構(gòu)成要素主要有控制單元、數(shù)字量和模擬量傳輸、通信等。

其中,控制單元的核心器件為性能較高的核心板,其運用的系統(tǒng)為Linux,控制單元將其作為主要的控制設備,以此通過終端實現(xiàn)對不同單元的全面控制。控制單元的優(yōu)勢在于對終端的邏輯進行控制,綜合處理通信單元和不同的數(shù)據(jù)信息。

將CAN信號、模擬量等傳輸單元當作物理接口接入對應傳輸接口和電氣的物理接口,主要負責匯集由下級設備提供的不同數(shù)字和模擬信號以及串口和CAN數(shù)據(jù)信息,并將遠端數(shù)據(jù)反饋到下級設備端,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的順暢傳輸。

通信單元主要由具有一定通信功能的路由器作為主體,結(jié)合具體情況和需求選擇適合的網(wǎng)絡,如wi-Fi或移動網(wǎng)絡,將其配置在攝像機的通信單元網(wǎng)口,這樣就可將設備端的圖像發(fā)送到操作端。電源單元主要包括外部電力和應急電力設備,這樣可全面保障各終端均能夠順利運行,從而提供持續(xù)的電力支持。

1.5岸橋電氣遠程控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)平臺設計

岸橋控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸平臺是整個系統(tǒng)的核心要素,實現(xiàn)對設備、業(yè)務的系統(tǒng)管理,同時對設備端的數(shù)據(jù)實現(xiàn)端對端的處理,MEC能夠處理通信延時等方面的問題,提高操作反應效率。

1.5.1設備管理平臺

設備管理平臺可實現(xiàn)對所有接入設備的全面管理,主要包括對接入設備運行狀態(tài)、日志、命令收發(fā)等情況的查詢。

設備接入模塊的功能主要體現(xiàn)在可查看設備管理平臺上的各類信息內(nèi)容,如在線狀態(tài)、配對及設備位置等信息。管理平臺的命令處理模塊能夠?qū)⑵脚_下發(fā)的操作指令發(fā)送到設備終端,以此實現(xiàn)對設備命令的信息反饋。

日志查詢是對設備和平臺交互操作的各類信息進行細致記錄的功能,同時還可為運維和研發(fā)人員提供信息參考,便于查詢。

1.5.2數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)平臺

數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)平臺是云端功能的核心部分,也是實現(xiàn)不同終端信息轉(zhuǎn)發(fā)的基本功能類型,其具有設備監(jiān)控、數(shù)據(jù)監(jiān)測、轉(zhuǎn)發(fā)和對系統(tǒng)進行管理等多項功能。

其中,設備監(jiān)控模塊是設備管理平臺針對所有接入設備的運行狀況和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息進行全面監(jiān)控的模塊類型,通過對數(shù)據(jù)的科學分析判斷設備的運行狀態(tài),從而及時排查設備的故障信息,以此保障設備運行的穩(wěn)定性。

基礎管理模塊具有管理和配置接入設備的功能,可基于管理平臺發(fā)出的指令對設備配置進行操作,從而保障設備運行的精準性。

數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊是針對全部接入設備運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)傳輸進行管理的模塊,具有查詢數(shù)據(jù)流量、網(wǎng)絡延遲和抖動情況等功能。

轉(zhuǎn)發(fā)模塊可對設備進行針對性操作,保障終端和操作端實現(xiàn)對應,二者可相互傳輸操作指令和數(shù)據(jù)信息,保證指令下發(fā)的正確性和數(shù)據(jù)反饋的及時性。操作端可在最短時間內(nèi)獲得反饋信息,從而嚴格按照指令完成操作。

系統(tǒng)管理模塊也可對用戶實現(xiàn)信息交互,主要包括對賬號功能的管理、授權(quán)和報警等,全面體現(xiàn)出其應用功能和價值。

25G核心網(wǎng)絡架構(gòu)

平臺使用的5G網(wǎng)絡并不是基于獨立網(wǎng)絡運行的,而是運用IPsecVPN手段在岸橋側(cè)面和中控之間設置專線,具體的框架示意圖如圖6所示。

5G網(wǎng)絡的模式主要為NsA。該類模式是基于以往的4G技術(shù),安裝5G基站,在嚴格控制項目成本的基礎上全面滿足設備調(diào)試和數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷喾矫娴墓δ苄枨?。但該模式也會在一定程度上受?G網(wǎng)絡的限制,難以全面展現(xiàn)出5G網(wǎng)絡在數(shù)據(jù)傳輸速度方面的優(yōu)勢。通過研究可知,NsA模式雖然難以全面發(fā)揮5G網(wǎng)絡的所有功能,但能在一定程度上滿足項目的需求。IPsecVPN是利用IPsec協(xié)議接入VPN技術(shù),基于公網(wǎng)平臺為私有網(wǎng)絡提供穩(wěn)定的通信渠道。通過該渠道,可運用加密手段實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的安全傳輸,為數(shù)據(jù)提供封包服務內(nèi)容。該類同時提供VPN和加密技術(shù)的方法能夠處理平臺不同終端信息傳輸方面的問題,以此提高數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全系數(shù)。

岸橋遠程控制系統(tǒng)可通過5G等技術(shù)手段和網(wǎng)絡平臺,將控制室內(nèi)終端搜集到的技術(shù)人員操作的CAN、模擬量等數(shù)據(jù),通過MEC數(shù)據(jù)傳輸平臺和5G網(wǎng)絡發(fā)送到電氣控制設備上,以此實現(xiàn)對操作端對端的傳輸,將現(xiàn)場信號和電氣傳送回來的信號進行集中控制,保障終端接收信號信息的及時性。

岸橋電子控制系統(tǒng)主要由操作節(jié)點、中轉(zhuǎn)平臺和電氣控制節(jié)點幾部分構(gòu)成。其中,遠程控制節(jié)點和岸橋節(jié)點可運用同類型的終端完成控制。該終端的組成部分主要由控制單元、數(shù)字量、串口傳輸和電源等不同單元構(gòu)成。遠程控制節(jié)點的終端和座椅能夠與系統(tǒng)建立連接,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的傳輸,并將反饋的視頻信息發(fā)送到系統(tǒng)中,通過電子屏顯示。岸橋控制節(jié)點的終端設備與岸橋電氣連接,負責遠端操作發(fā)送信號,并將岸橋的CAN信號傳送回來。數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)與MEC服務器連接,實現(xiàn)終端之間的數(shù)據(jù)傳輸,主要包括控制和視頻數(shù)據(jù),同時對配對終端設備進行全面管理。

遠程操作節(jié)點等可通過對單元的控制完成操作內(nèi)

容。遠程操作節(jié)點能基于數(shù)字量等單元傳輸完成操作,將數(shù)據(jù)發(fā)送到目標終端。岸橋控制節(jié)點也基于傳輸單元對CAN數(shù)據(jù)進行傳輸。最終利用通信模塊和5G網(wǎng)絡,將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到數(shù)據(jù)終端,實現(xiàn)端對端的信息傳輸。電源模塊是保證所有設備順利運行的動力,同時配置備用電源,以便及時處理突發(fā)斷電等情況,確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性,實現(xiàn)設備的順暢運行。

3安裝和使用效果

3.1硬件設備安裝

如圖7所示,成套機柜由精密元件組成,是核心設備的重要部分,通常會放到較為安全的電氣機房中。攝像機帶有防墜繩,主要安裝在主梁的槽鋼上,機房攝像機如圖8所示,電氣房攝像機如圖9所示。5GCPE要在靠近機房的地方安裝,這樣不僅能保證設備的穩(wěn)定性,還有利于相關(guān)設備接收5G網(wǎng)絡。

3.2平臺應用

平臺在應用過程中要進行有效測試,同時結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)項目開展綜合運用。遠程調(diào)試過程要結(jié)合具體調(diào)試方式,將陣地轉(zhuǎn)移到室內(nèi)。同時,平臺應用過程也可根據(jù)質(zhì)檢人員工作實際,借助單兵設備進行功能試驗,從而保證岸橋調(diào)試工作全面開展。

圖7 成套機柜

圖8 機房攝像機

4網(wǎng)絡信號測試

網(wǎng)絡信號測試要以傳輸效率為根本,使5G網(wǎng)絡能夠滿足岸橋設備調(diào)試要求。具體測試階段要結(jié)合實際位置,開展整體網(wǎng)絡信號測試,保證生產(chǎn)區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)信號的全覆蓋。通過進一步測試能夠得到具體的結(jié)果,從而分析5G網(wǎng)絡是否滿足使用需求,一旦發(fā)現(xiàn)問題要及時進行優(yōu)化設計,提高調(diào)試平臺設計水平。

5結(jié)語

總之,隨著新時期技術(shù)的不斷發(fā)展,5G移動通信技術(shù)在岸橋電氣中的運用實現(xiàn)了平臺的有效建設,提高了遠程監(jiān)控水平?；诖?為全面提高岸橋電氣遠程調(diào)試水平,需要深入開展實踐分析,并結(jié)合具體工作實際,不斷創(chuàng)新設計方案,提高調(diào)試效率。