CN113438680A - 一种双路无线及有线通讯系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双路无线及有线通讯系统和方法，涉及通讯技术领域，具体移动端、第一中继点、第二中继点和固定端；移动端中设置有一个物理网卡组(包含两个物理网卡)和两个无线网桥，移动端中的物理网卡组通过有线传输介质与移动端中的无线网桥连接；第一中继点和第二中继点设置有两个独立的无线网桥，分别和移动端中设置的两个无线网桥以电磁波的方式进行连接；固定端中设置有一个物理网卡组(包含两个物理网卡)，固定端中的物理网卡组通过有线传输介质与第一中继点和第二中继点中的无线网桥连接。本方案在移动的大型设备和固定的中继点之间采用无线通讯方式，不采用通讯电缆转盘及控制电缆，可以降低通讯系统成本和故障率。

Description

一种双路无线及有线通讯系统和方法

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种双路无线及有线通讯系统和方法。

背景技术

在货运码头，港口移动设备(卸船机、堆取料机、装船机等)与地面固定端需要进行双向通讯。通讯的信号包括数字量(如联锁信号、急停信号等)以及模拟量(如堆取料机瞬时流量、作业吨数、卸船机实时位置坐标等)；这些信号，尤其是联锁信号和急停信号对通讯要求极高，如果信号中断，可能造成严重的设备损坏、人员伤亡等后果。

现有港口移动设备和固定端之间有两种通讯模式：

有线通讯：在固定端与大型移动端轨道基础中间的接线箱铺设有一根通讯电缆，联通固定端电气设备和中间接电箱。在大型机械下方安装有一个电缆转盘，电缆转盘上盘着一根通讯电缆，该该通讯电缆一端与中间接电箱连接，另一端与通讯电缆转盘接线箱连接。当大型机械行走时，通讯电缆转盘收起或放下，随着单机与中间接电箱之间的距离改变而改变长度。在大型机械上铺设有控制电缆，该控制电缆一端连接至电缆转盘接线箱，另一端连接至电气房电气设备；整个系统便建立了固定端和大型设备之间的有线通讯。

但是此方式需要配置通讯电缆及电缆转盘，整套费用大致至少需要14万元，费用昂贵；且由于散货码头恶劣的环境，电缆经常破损，电缆转盘故障也时有发生，需要经常维护、甚至需要更换零部件及更换电缆。因此，有部分港机目前已改造为无线通讯系统。

无线通讯：采用无线发送/接收设备(如数传电台、无线网桥等)通讯。在大型机械和固定端安装一对无线发送和接受设备，通过电磁波介质进行通讯。

而此方法在实际使用过程中，存在传输不可靠的缺陷。由于码头大型机械经常移动，一台大型机械和中控之间的通讯经常受其它机械的阻碍，再加上港区内外的电磁干扰，无线通讯经常发生中断；为此，不得不在PLC程序里增加3至8s延时以“解决”通讯中断问题。

发明内容

本发明第一个目的在于提供一种双路无线及有线通讯系统，以解决无线通讯系统容易中断的缺陷。

本发明的第二个目的在于提供上述双路无线及有线通讯的方法。

为达本发明第一个目的，采用以下技术方案：

一种双路无线及有线通讯系统，包括移动端、第一中继点、第二中继点和固定端；

所述移动端沿着轨道行走或固定路线；所述移动端与第一中继点和第二中继点中的至少一个，在任意时刻中最短路径上保持空旷；

所述移动端中设置有一个物理网卡组(两个物理网卡构成)和两个无线网桥，所述移动端中的物理网卡组通过有线传输介质(双绞线或光纤)与移动端中的无线网桥连接；

所述第一中继点和第二中继点分别独立的通过内置的无线网桥和移动端中设置的无线网桥以电磁波的方式进行连接；

所述固定端中设置有一个物理网卡组(由两个物理网卡构成)，所述固定端中的物理网卡组通过有线传输介质与第一中继点和第二中继点中的无线网桥连接；

移动端、第一中继点和固定端通过有线连接和无线连接形成第一信道；移动端、第二中继点和固定端通过有线连接和无线连接形成第二信道；第一信道和第二信道通过网卡绑定和/或链路聚合形成逻辑通路。

进一步地，所述移动端内设置的物理网卡组通过网卡绑定和/或链路聚合形成第一逻辑网卡；

所述固定端内设置的物理网卡组通过网卡绑定和/或链路聚合形成第二逻辑网卡。

进一步地，所述固定端和移动端均设有多网口工控机。

所述多网口工控机外设置有通讯PLC。

所述固定端和移动端的物理网卡组和物理网卡设置在多网口工控机内，所述多网口工控机中的物理网卡与通讯PLC有线连接。

为达本发明第二个目的，采用以下技术方案：

一种双路无线及有线通讯的方法，包括移动端、第一中继点、第二中继点和固定端；

所述移动端内设置有一个物理网卡，所述物理网卡与移动端内置的通讯PLC形成第一物理信道；且所述物理网卡组的各网卡分别与两个内置在移动端内的无线网桥独立地以有线连接形成第三物理信道和第四物理信道；

所述固定端内设置有一个物理网卡，所述物理网卡与固定端内置的通讯PLC形成第二物理信道；且所述物理网卡组的各网卡分别与设置在第一中继点的无线网桥和第二中继点内的无线网桥独立地以有线连接形成第五物理信道和第六物理信道；

所述移动端内置的第一无线网桥和所述第一中继点内置的第二无线网桥，以电磁波的方式连接，形成第七物理信道；

所述移动端内置的第三无线网桥和所述第二中继点内置的第四无线网桥，以电磁波的方式连接，形成第八物理信道；

所述第三物理信道、所述第七物理信道、所述第五物理信道经由所述第一无线网桥和第二无线网桥的桥接后，形成第九物理信道；

所述第四物理信道、所述第八物理信道、所述第六物理信道经由所述第三无线网桥和第四无线网桥的桥接后，形成第十物理信道；

所述第一逻辑网卡，所述第九物理信道和所述第十物理信道，所述第二逻辑网卡，形成第一逻辑信道；

所述第一物理信道，所述第一逻辑信道，所述第二物理信道，经由所述第一工控机和第二工控机的桥接后，形成第二逻辑/物理信道，建立所述第一通讯PLC和所述第二通讯PLC之间的完整通信信道。

进一步地，本专利仅仅提供一种双路无线及有线通讯的方法，但是可以很轻易的扩展到多路(三路、四路...)无线及有线通讯的方法，仅仅需要增加中继点、增加无线网桥、增加有线传输介质，在多网口工控机增加物理网卡，修改必要的参数配置，即可。

本发明具有以下优点：

(1)本方案在移动的大型设备和中继点之间采用无线通讯方式，不采用通讯电缆转盘及控制电缆，可以降低通讯系统成本。

(2)不采用通讯电缆，可以降低由于恶劣环境和其它物品对电缆的损伤，降低了故障率。

(3)由于移动设备和中继点之间完全可视，确保了在移动大型机械和固定的中继点之间的无线通讯不因障碍物而发生中断。中继点与固定端之间采用有线通讯，确保了中继与固定端通讯系统的可靠性。

(5)采用网卡绑定技术，即使其中一条物理信道因为电磁干扰或者设备故障发生中断，另外的物理信道从而整条逻辑信道依然保持联通，移动大型机械和固定端的整条信道通讯具有高可靠性。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明内容作进一步详细说明。

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例的信道示意图。

图1中：100、轨道；111、移动端；112、固定端；121、第一中继点；122、第二中继点；211、第一通讯PLC；212、第二通讯PLC；221、第一工控机；222、第二工控机；231、第一无线网桥；232、第二无线网桥；241、第三无线网桥；242、第四无线网桥。

图2中：LAN1即enp1s0,LAN2即enp2s0，LAN3即enp3s0，如此类推。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例至少设置有两路的无线通讯设备形成带冗余的无线通讯系统；当其中一路无线系统受到干扰或发生故障时，其它路系统继续保持通讯，保证了本发明的可靠性。

如图1、图2所示，本实施例的通讯信道由两部分组成：第一部分为移动端111和第一中继点121、第二中继点122之间的无线通讯信道；第二部分是第一中继点121、第二中继点122和固定端112之间的有线通讯信道。在通讯信道的两端，设置有安装LINUX操作系统的多网口工控机，其中一端为第一工控机221、另一端为第二工控机222；移动端111沿着轨道100行走。

第一工控机221中的其中一个物理网卡通过有线传输介质与第一通讯PLC211的网口相连，形成第一条物理信道1。第二工控机222中的其中一个物理网卡通过有线传输介质与第二通讯PLC 212的网口相连，形成第二条物理信道2。第一无线网桥231和第二无线网桥232通过电磁波建立一条物理信道31；第三无线网桥241和第四无线网桥242通过电磁波建立一条物理信道32；

第一工控机221上的两个物理网卡(enp3s0、enp4s0)分别通过有线传输介质与第一无线网桥231和第二无线网桥232的有线网口相连，从而分别建立物理信道11和物理信道12。

相应的，第二工控机222上的两个物理网卡(enp3s0、enp4s0)分别通过有线传输介质与第三无线网桥241和第四无线网桥242的有线网口相连，从而分别建立物理信道21和物理信道22。

物理信道11和物理信道31、物理信道31和物理信道21分别通过第一无线网桥231的桥接和第二无线网桥232的桥接形成物理信道41；相应的，物理信道12和物理信道32、物理信道32和物理信道22分别通过第三无线网桥241的桥接和第四无线网桥242的桥接，形成物理信道42。

第一工控机221通过网卡绑定技术，将两个物理网卡(enp3s0和enp4s0)聚合为一个逻辑网卡(记为bond0)；相应的，第二工控机222也将两个物理网卡(enp3s0和enp4s0)聚合为一个逻辑网卡(记为bond0)。

由于第一工控机221的逻辑网卡bond0对应的两个物理网卡enp3s0和enp4s0分别与物理信道41和物理信道42的一端相连，第二工控机222的逻辑网卡bond0对应的两个物理网卡enp3s0和enp4s0分别与物理信道41和物理信道42的另外一端相连；物理信道41和物理信道42由此形成一条逻辑信道1。

在第一工控机221中，物理网卡enp5s0和逻辑网卡bond0被桥接为一个接口(vmbr100)；类似的，在第二工控机222以相同的形式被桥接为一个接口(vmbr100)；这样物理信道1、逻辑信道1和物理信道2相通，第一通讯PLC 211和第二通讯PLC 212之间建立了一条完整的信道(依次由物理信道1、逻辑信道1和物理信道2)，实现了PLC之间控制信号的传输。

本实施例中的固定端112，可以是任意的固定、不可移动的设施，如码头办公楼等；移动端111可以是如工程机械或流动机械，也可以是如轨道式场桥、AGV(自动导引车)等的机械；第一中继点121和第二中继点122位于可以位于行走范围的两端，也可以在行走范围以外的区域，只要能确保移动端111和第一中继点121和第二中继点122之间处于可完全目视的条件下；第一工控机221和第二工控机222为支持网卡绑定(BONDING)/链路聚合技术的路由器或者交换机，其网卡可以是电口，也可以是光口；第一通讯PLC和第二通讯PLC可以替换为计算机(CMS计算机、工控机)或其它控制与传动设备(变频器、HMI触摸屏等)。

当逻辑信道1中的物理信道41或者物理信道42任何一条信道(网络接口、有线传输介质、无线网桥及其电磁波等)发生故障时，另外一条物理信道从而逻辑信道1仍保持正常通讯，移动端111和固定端112之间数据仍然可靠通讯。

本实施例仅以双路有线及无线通讯系统作为具体陈述，在实际使用中，本发明可以以相同的方式拓展形成更多路的有线及无线通讯系统。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双路无线及有线通讯系统，其特征在于，包括移动端、第一中继点、第二中继点和固定端；

所述移动端沿着轨道和/或固定路线行走；所述移动端与第一中继点和第二中继点中的至少一个，在任意时刻中最短路径上保持空旷；

所述移动端中设置有一个物理网卡组和两个无线网桥，所述移动端中的物理网卡组通过有线传输介质与移动端中的无线网桥连接；

所述第一中继点和第二中继点分别独立的通过内置的无线网桥和移动端中设置的无线网桥以电磁波的方式进行连接；

所述固定端中设置有一个物理网卡组，所述固定端中的物理网卡组通过有线传输介质与第一中继点和第二中继点中的无线网桥连接；

移动端、第一中继点和固定端通过有线连接和无线连接形成第一信道；移动端、第二中继点和固定端通过有线连接和无线连接形成第二信道；第一信道和第二信道通过网卡绑定和/或链路聚合形成逻辑信道。

2.根据权利要求1所述的双路无线及有线通讯系统，其特征在于，所述移动端内设置的物理网卡组通过网卡绑定和/或链路聚合形成第一逻辑网卡；

所述固定端内设置的物理网卡组通过网卡绑定和/或链路聚合形成第二逻辑网卡。

3.根据权利要求1所述的双路无线及有线通讯系统，其特征在于所述移动端和固定端均设有多网口工控机。

4.根据权利要求3所述的双路无线及有线通讯系统，其特征在于，所述移动端和固定端设置的多网口工控机之外设置有通讯PLC。

5.根据权利要求3所述的双路无线及有线通讯系统，其特征在于，所述固定端和移动端的物理网卡组和物理网卡设置在多网口工控机内，所述多网口工控机中的物理网卡与通讯PLC有线连接。

6.一种双路无线及有线通讯的方法，其特征在于：包括移动端、第一中继点、第二中继点和固定端；

所述移动端内设置有一个物理网卡，所述物理网卡与移动端内置的通讯PLC形成第一物理信道；且所述物理网卡组的两个网卡分别与两个内置在移动端内的无线网桥独立地以有线连接形成第三物理信道和第四物理信道；

所述固定端内设置有一个物理网卡，所述物理网卡与固定端内置的通讯PLC形成第二物理信道；且所述物理网卡组的两个网卡分别与设置在第一中继点的无线网桥和第二中继点内的无线网桥独立地以有线连接形成第五物理信道和第六物理信道；

所述移动端内置的第一无线网桥和所述第一中继点内置的第二无线网桥，以电磁波的方式连接，形成第七物理信道；

所述移动端内置的第三无线网桥和所述第二中继点内置的第四无线网桥，以电磁波的方式连接，形成第八物理信道；

所述第三物理信道、所述第七物理信道、所述第五物理信道经由所述第一无线网桥和第二无线网桥的桥接后，形成第九物理信道；

所述第四物理信道、所述第八物理信道、所述第六物理信道经由所述第三无线网桥和第四无线网桥的桥接后，形成第十物理信道；

所述第一逻辑网卡，所述第九物理信道和所述第十物理信道，所述第二逻辑网卡，形成第一逻辑信道；

所述第一物理信道，所述第一逻辑信道，所述第二物理信道，经由所述第一工控机和第二工控机的桥接后，形成第二逻辑/物理信道，建立所述第一通讯PLC和所述第二通讯PLC之间的完整通信信道。

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