無線通訊系統(tǒng)在石化裝置信號屏蔽環(huán)境中的解決方案

鄭 覓

中國成達工程有限公司 四川成都 610041

1 背景介紹

兗礦內(nèi)蒙榮信DMN 項目的中央控制室是一座完全采用鋼筋混凝土抗爆墻建造，有墻無窗的全封閉框架結(jié)構(gòu)建筑，其中的遠程操作人員和廠區(qū)現(xiàn)場操作人員的溝通主要靠采用無線通訊技術(shù)的無線對講機進行。在建廠初期，企業(yè)建立了一套中型的無線模擬信號室內(nèi)外通訊系統(tǒng)，基本可以滿足廠區(qū)和中央控制室之間無線通訊的需求。但伴隨著廠區(qū)的不斷擴建，現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)裝置不斷增加，操作人員也不斷增加，由于廠區(qū)部分鋼結(jié)構(gòu)框架和中央控制室本身對無線通訊系統(tǒng)的電磁信號產(chǎn)生屏蔽效應(yīng)，而造成整個廠區(qū)無線通訊系統(tǒng)通訊質(zhì)量大幅下降。主要體現(xiàn)在廠區(qū)不少區(qū)域無線通訊系統(tǒng)語音和視頻通訊信號識別率低，信號性質(zhì)與信號涵蓋區(qū)域不能滿足需求等。同時，使用人員的增加也使該套系統(tǒng)不堪重負。針對現(xiàn)場出現(xiàn)的各種問題，中國成達工程有限公司進行了專業(yè)工程改造，收到了較好效果。

2 解決方案

2.1 在中央控制室新建一套四載頻數(shù)字式無線通訊基站系統(tǒng)

無線通訊基站系統(tǒng)由基站服務(wù)器、信道單元、信道分路器、信道合路器、雙工器、路由器，以及安裝在中央控制室樓頂?shù)幕咎炀€等設(shè)備構(gòu)成。依托四載頻8 個信道單元，整個系統(tǒng)可以最多容納全廠200 多部終端手持設(shè)備，從數(shù)量上滿足了廠區(qū)的無線通訊需求。同時，該基站的無線信號最遠傳輸距離能達到5km，達到了無線信號覆蓋整個廠區(qū)的要求。

為了便于管理，整個無線通訊系統(tǒng)的核心端設(shè)備，諸如核心服務(wù)器、核心路由器、數(shù)據(jù)交換設(shè)備、管理調(diào)度工作站、錄音系統(tǒng)等設(shè)備，也設(shè)置在中央控制室。

2.2 通過光纖直放站和分布式天線解決廠區(qū)現(xiàn)場電磁信號屏蔽環(huán)境區(qū)域的無線通訊問題

通過無線通訊系統(tǒng)的基站能夠解決廠區(qū)絕大部分區(qū)域的無線通訊問題，但少數(shù)區(qū)域諸如抗爆墻結(jié)構(gòu)的單體建筑和鋼結(jié)構(gòu)非常密集的裝置，存在對電磁信號屏蔽的現(xiàn)象形成所謂的信號盲區(qū)。通過設(shè)置光纖直放站和分布式天線能夠有效地解決該問題。

光纖直放站分為遠端機和近端機。近端機安裝在中央控制室整個系統(tǒng)核心端設(shè)備的一端，遠端機則安裝在廠區(qū)現(xiàn)場電磁信號屏蔽的場所，兩者之間通過光纖傳輸?shù)姆绞竭B接起來。根據(jù)配置，一個近端機可以連接一個或多個遠端機。遠端機一側(cè)接入若干分布式天線，每個分布式天線能在電磁信號屏蔽區(qū)域覆蓋20～30m 左右的范圍，多個分布式天線足以覆蓋整個電磁信號屏蔽區(qū)域，完成信號掃盲的工作。

整個無線通訊系統(tǒng)的拓撲圖見圖1。

圖1 無線通訊系統(tǒng)拓撲圖

3 無線通訊系統(tǒng)設(shè)備安裝調(diào)試

3.1 無線通訊系統(tǒng)基站設(shè)備和核心端設(shè)備安裝調(diào)試

基站設(shè)備如基站服務(wù)器、信道單元、雙工器單元等都集中設(shè)置于同一機柜內(nèi)，機柜本身由UPS 不間斷電源供電，在廠家指導(dǎo)下完成各設(shè)備間的接線，并完成機柜內(nèi)設(shè)備的單機調(diào)試?；咎炀€安裝在中心控制室屋頂，可以制作一個小型鐵塔框架，將基站天線固定于框架之上。天線需做好防雷措施。基站天線與基站設(shè)備之間的饋線長度最好不超過100m。同時向當(dāng)?shù)卣暾垷o線通訊系統(tǒng)使用的無線頻段，將獲得批準(zhǔn)的無線頻段寫入手持終端內(nèi)。核心端設(shè)備同樣設(shè)置于一個機柜內(nèi)，在廠家指導(dǎo)下完成各設(shè)備間的接線，并完成機柜內(nèi)設(shè)備的單機調(diào)試。一切完成后開始系統(tǒng)調(diào)試，基站設(shè)備上電后手握手持終端至全廠每個區(qū)域進行信號測試，當(dāng)某個區(qū)域信號低于規(guī)定值（按照廠家意見設(shè)定為90db）時，可以認定該區(qū)域為電磁信號屏蔽區(qū)域，需要進行信號掃盲工作。

3.2 電磁信號屏蔽區(qū)域的設(shè)備安裝調(diào)試

在中央控制室安裝好光纖直放站近端機，在現(xiàn)場電磁信號屏蔽區(qū)域安裝好光纖直放站遠端機（遠端機需安裝在防風(fēng)防雨的非防爆區(qū)域），兩者之間通過敷設(shè)光纜連接起來。

在現(xiàn)場電磁信號屏蔽區(qū)域內(nèi)選擇合適的地點安裝分布式天線，單個分布式天線的信號覆蓋半徑為20～30m；如屏蔽區(qū)域面積過大，可安裝若干個分布式天線來達到全區(qū)域覆蓋的目的。分布式天線和遠端機之間通過饋線穿管的方式連接起來。所有設(shè)備安裝完成后進行調(diào)試，因為電磁信號屏蔽區(qū)域本身信號受干擾較大，所以在調(diào)試和后期的使用過程中可以將相關(guān)設(shè)備的功率適當(dāng)調(diào)大。

4 無線通訊系統(tǒng)最終測試結(jié)果

整個系統(tǒng)搭建完成后，經(jīng)過數(shù)次的測試，整個系統(tǒng)各個位置指令暢通、語音明確，并能夠充分滿足現(xiàn)場每個操作者的使用要求。

整個廠區(qū)內(nèi)無線信號屏蔽的問題主要是通過以上辦法得以徹底解決，系統(tǒng)也滿足了各個生產(chǎn)崗位的無線通訊需求。需要強調(diào)的是，企業(yè)在無線通訊系統(tǒng)實際使用過程中，應(yīng)長期監(jiān)控系統(tǒng)的使用情況，微調(diào)系統(tǒng)的配置，確保系統(tǒng)的使用符合生產(chǎn)需要。