石化廠抗爆結構無線通信覆蓋解決方案

羅 楠，王曉菡，郝夢橋

（中石油華東設計院有限公司，山東青島 266000）

1 概述

無線通信在石化廠區(qū)的生產、調度、消防、安保等眾多領域有著廣泛的應用，在應急救援、火災搶險等方面也發(fā)揮著重要的作用?，F代石油、化工企業(yè)越來越多地意識到專業(yè)無線通信的重要性。如何保障無線電信號在廠區(qū)內的無縫覆蓋也成為了一個重要的課題[1]。

2 抗爆結構室內覆蓋方案分類

抗爆結構的建筑材料采用鋼筋混凝土，厚實的外墻會對無線電信號屏蔽嚴重，建設了無線通信系統(tǒng)后，經常會發(fā)現抗爆結構建筑內通信效果得不到保障，通信內外互通困難，為了實現廠區(qū)的整體覆蓋，需要解決抗爆結構室內覆蓋的問題。

2.1 信號耦合分流方案

2.1.1 原理介紹

如果抗爆結構建筑在基站的附近（200m 范圍內），可將基站的信號分流出一部分到室內，采用室內分布天線的方式來解決，如圖1。

圖1 信號耦合分流方案

可采用耦合器將基站信號進行分流，分流出一部分將信號引入抗爆結構，即可實現內外的互通。

2.1.2 設備基本配置及主要設備介紹

耦合器、功分器、室內天線等

優(yōu)點：

采用此種方案設備簡單，成本低，安裝施工方便。

缺點：

因為饋線對信號有衰減，所以耦合分流后饋線長度不宜過長（200m），一般要求基站與抗爆結構之間的距離不超過200m。

最適合區(qū)域：

抗爆結構在基站附近。

2.2 基地臺通信方案

2.2.1 原理介紹

對于抗爆屏蔽結構建筑，可在建筑內安裝基地臺，基地臺連接一根長饋線后將天線置于室外，可保障廠區(qū)內基站與此基地臺的通信，如圖2所示。

圖2 基地臺方案

2.2.2 設備基本配置及主要設備介紹

基地臺

優(yōu)點：

采用此種方案設備簡單，成本低，安裝施工方便；

基站與抗爆結構的距離無限制；

缺點：

基地臺為固定設備，不可移動。

最適合區(qū)域：

機柜間面積??；

無需人員走動的環(huán)境。

2.3 基站信號增強器方案

此方案在基站部分與上節(jié)介紹的有基站多信道系統(tǒng)是相同的，區(qū)別在于，通信基站的選址一般選擇在制高點之上，所以，基站的地點往往不會像上一節(jié)介紹的那樣架設在大樓或中控室內。

此方案因為采用多信道中轉臺，中轉臺的功率較大（45W）且室外天線架設位置較高，可對廠區(qū)實現大范圍的覆蓋，一般通信范圍在10～15km 左右。但是無線信號在中控室內依然屏蔽嚴重，需要加入直放站來保障中控室內外的互通。

抗爆結構損耗中，最嚴重的區(qū)域是鋼混外墻，所以一旦能有設備可以穿透此鋼混外墻，將能有效保障抗爆結構內的信號強度，這種設備就是基站信號增強器，基站信號增強器也叫直放站，是一種雙向的信號放大器，提供對講機和基站之間的雙向通信。它既可以應用于室外，有效補充基站覆蓋范圍，解決信號盲區(qū)問題；也可以作為信號源應用于室內分布系統(tǒng)，解決室內信號弱的問題。該設備采用近、遠端機分體式設計，可選擇射頻電纜和光纖鏈路等多種信號傳輸方式，組網方式靈活，滿足不同條件區(qū)域的補盲需求，基站信號增強還具有極佳的兼容性，可以廣泛應用于常規(guī)通信系統(tǒng)、模擬集群通信系統(tǒng)、TETRA、iDEN、APCO25等數字集群通信系統(tǒng)[2]，解決方案如圖3所示。

圖3 基站信號增強器方案圖

施主天線（圖3中的八木定向天線）接收到基站信號后，近端機的低噪放模塊將信號進行放大，經過光纖模塊將電信號轉化為光信號后，通過光纖鏈路傳輸到遠端機，遠端機將接收到的光信號轉化為射頻信號后再放大，最終通過重發(fā)天線將增強后的信號輻射到服務區(qū)，改善當地通話質量。

無線接收基站信號穩(wěn)定；采用光纖傳輸，損耗小、成本低；近、遠端機之間光纖最遠可拉20km，有效改善天線隔離度問題；一臺近端機最多可連4臺遠端機，可實現覆蓋范圍更大的星型組網方式，適用于狹長隧道覆蓋或室內信號覆蓋。

基站信號增強器（直放站）結構圖如圖4。

近端機：施主天線接收基站信號后經雙工器濾波再交給低噪放將有用的弱信號直接放大，供選頻器選頻或推動功放功率，選頻器選取有用的射頻信號后再發(fā)送給光纖模塊將射頻信號轉換為光信號，最后通過光纖將信號傳輸給遠端機。

遠端機：雙工器接收到近端機光信號后，先經光模塊將光信號轉換為射頻信號，由于線路損耗，需經過驅動模塊將信號放大到功放模塊有效地接收電平范圍內再交給下行功放進行功率放大，最后經雙工器濾波到重發(fā)天線，實現盲區(qū)的覆蓋。

圖4 結構圖

2.3.1 設備基本配置及主要設備介紹

基站信號增強器一套、對講機若干。

優(yōu)點：采用此種方式比對講機同頻單工、基地臺同頻單工方式通信范圍要遠，可以保障實現廠區(qū)呼叫、中控室內外呼叫。

采用此種方式比多信道室內覆蓋方式的基站選址更加靈活，因為多信道室內覆蓋方式基站選擇只能在中控室，而此方式可以將基站架設在任意一個制高點。

采用此種方式，因為直放站不斷具有信號轉發(fā)功能還具有信號放大功能，可更好地覆蓋中控室，保障通信的效果。

缺點：多采用了一套直放站，設備成本會高一些。

2.3.2 最適合區(qū)域

可保障覆蓋全廠區(qū)，基站的選址選擇多且相當靈活，也可很好地保障中控室內外的互通。

3 擴展

本抗爆室內覆蓋方案同樣適用于電梯、轎廂等對無線信號具有屏蔽功能的建筑物或結構。以上幾種方案可以根據不同情況和需求進行組合使用。

4 結束語

專網無線通信系統(tǒng)是信息化建設的一部分，是廠區(qū)生產調度和維護工作中不可缺少的通信手段，也是有線調度通信的有力補充，并且隨著科技發(fā)展，在此基礎上建設煉廠一體化信息平臺進行智能化、物聯(lián)化管理。因此，建立一個高速暢通的無線通信專網是建設構架基礎，而解決無線通信信號在抗爆結構構筑物內無縫覆蓋則是其中的重點和難點。