В Усть-Каменогорске состоялась 28-я Международная выставка оборудования и технологий горнодобывающей, металлургической, угольной и энергетической промышленности МinTech-Усть-Каменогорск-2022. В мероприятии приняли участие специалисты, связанные с разработкой и внедрением инновационных идей и технологий.
Владислав Черепанов, начальник отдела информационных технологий и связи Бакырчикского горнодобывающего предприятия, в рамках выставки представил доклад об устройстве сети передачи данных на основе Wi-Fi на открытых горных работах. Это обобщение четырехлетнего опыта IT-службы предприятия.
«Я надеюсь, наш опыт будет полезен казахстанским коллегам, которые хотят устроить связь передачи данных на больших промышленных объектах: карьерах, обогатительных фабриках и т. п. Мы предлагаем готовое решение, полученное методом проб и ошибок, – отмечает Владислав Черепанов.
– На нашем предприятии, входящем в компанию Polymetal, апробируется корпоративная разработка – автоматизированная система диспетчеризации (АСД). Для нужд АСД мы обеспечили покрытие 98–99% на всей территории ведения открытых горных работ (в нашем случае почти 20 квадратных километров с разностью высотных отметок в 320 метров, используя имеющееся на предприятии оборудование Wi-Fi. Скорость передачи данных – 5–10 Мбит/с – достаточна для передачи данных, удаленного управления по SSH и обновления устройств новыми версиями программного обеспечения».
Как обойти стандарт Wi-Fi
В чем уникальность метода? Чтобы обеспечить передачу данных на сервер с 71 единицы горной техники не реже одного раза в три секунды, был устроен роуминг между точками доступа для наиболее быстрого переключения.
«Покрытие карьера непубличное. Это частная закрытая сеть, к которой никто из пользователей подключиться не может, только устройства, установленные на технике. Широкую зону покрытия обеспечивают 36 точек доступа. На эти точки IT-специалисты предприятия установили самостоятельно разработанную прошивку. Она запрограммирована на обеспечение разноса частот, распределение нагрузки и самое главное – практически бесшовное переключение клиента между точками доступа», – объясняет Владислав Черепанов.
Технология Wi-Fi не подразумевает, чтобы абоненты мигрировали между точками доступа. Поэтому при использовании подвижных устройств это становится фундаментальной проблемой. Как только карьерный самосвал отъезжает от точки доступа и сигнал затухает ниже 70 dB, клиент на машине в фоновом режиме запускает сканирование для поиска лучшей Wi-Fi-сети и как только ее обнаруживает, совершает на нее переход. Чем быстрей клиент обнаружит лучшую сеть, тем менее заметным будет переход. Его нельзя миновать, но задержку по времени можно минимизировать.
«Если объяснять простым языком, скрипты прошивки мониторят все точки доступа, выбирают лучший уровень сигнала, в нужный момент разрывают прежнюю связь и переключаются на другую точку. Делают это по принципу роуминга – без прерывания клиентского соединения, осуществляя переход, пока предыдущее подключение еще работает. Стандарт Wi-Fi лишен этого функционала. Только когда соединение будет полностью утрачено, Wi-Fi поищет сеть и подключится к ближайшей точке доступа. Обойти это ограничение можно, если используются дорогостоящие контроллеры, которые управляют сетями», – делится подробностями докладчик.
Инструментарий и принципы
Основное оборудование и материалы для организации Wi-Fi сети:
– UBNT ROCKET M. Используется в качестве точки доступа для создания покрытия, а также устанавливается на бортах горной техники в режиме клиента.
– UBNT OMNI 5G-13. Модифицированная антенна используется для организации покрытия, а также на клиентах (автосамосвалах).
– UBNT SECTOR 5G-20-120. Используется для организации покрытия и создания направленности покрытия.
– Солнечные панели на колесном ходу для организации покрытия в местах, где нет электросети. Именно применение мачт на солнечных батареях позволило организовать связь на больших площадях- там, где электроснабжение невозможно из-за постоянно меняющейся конфигурации карьера.
Заводская прошивка UBNT для Rocket M5 не имеет функционала роуминга (фонового поиска и переключения на лучшую сеть) и поддержки стандарта 802.11 r.
Для работы роуминга необходимо, чтобы 802.11 r поддерживали как точка доступа, раздающая сеть, так и клиент, подключающийся к этой сети.
Поскольку менять большое количество существующих точек доступа на оборудование с поддержкой 802.11 r было нецелесообразно (71 шт. на клиентах + 36 шт. в режиме точка доступа), было найдено решение: заменить заводскую прошивку на всех точках доступа на прошивку открытого исходного кода OpenWRT с поддержкой 802.11 r.
Но мы столкнулись со следующей проблемой: на официальном сайте OpenWRT и по сегодняшний день не существует прошивки для нашей модели точки доступа Rocket M5. Прошивка была собрана из составляющих и доработана для использования в Rocket M5.
Кроме перехода на OpenWRT, в прошивку были внесены изменения кода для более быстрого переключения клиентов между точками доступа.
Благодаря переходу на стандарт 802.11r и внесению доработок в открытый код прошивки удалось значительно повысить качество сети и передачи данных в карьере.
Модуль оценки качества связи АСД в настоящий момент показывает удовлетворительный результат – 98–99%.
Отметим, что стоимость развертывания сети Wi-Fi по указанной выше технологии обойдётся в десятки раз дешевле строительства частной LTE-сети.
Подобное решение рекомендовано для использования на открытых площадях для реализации новых и существующих проектов, требующих беспроводной передачи данных на скоростях 1–5 Мбит/с.
Оксана Шаповалова, фото Кирилла Ефремова
журнал «Горно-металлургическая промышленность» №5-6 2022
