新鋼運(yùn)輸部原料站平調(diào)信號(hào)覆蓋改善方案

楊亮

【摘 要】文章重點(diǎn)指出了國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)在使用平面調(diào)車設(shè)備指揮調(diào)車作業(yè)時(shí)出現(xiàn)盲區(qū)的普遍原因和解決方法，并給出了理論上的分析計(jì)算，具有較強(qiáng)的工程施工方面的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】平面調(diào)車；高增益全向天線；手持機(jī)天線；天線安裝；信號(hào)盲區(qū)

新鋼公司運(yùn)輸部原料站于1997年正式使用無(wú)線電平面調(diào)車系統(tǒng)，工作頻率在400兆赫茲。該站調(diào)度室安裝了一套調(diào)度基地電臺(tái)，即行業(yè)內(nèi)俗稱的區(qū)長(zhǎng)臺(tái)用于指揮進(jìn)入合金庫(kù)的機(jī)車進(jìn)行調(diào)車作業(yè)，機(jī)車上的機(jī)控器和調(diào)車長(zhǎng)電臺(tái)均為手持對(duì)講機(jī)改裝，發(fā)射功率為5瓦，并且機(jī)控器的天線就直接安裝在機(jī)車駕駛室內(nèi)的機(jī)控器上，使用的是手持機(jī)天線，沒(méi)有接配標(biāo)準(zhǔn)的外接機(jī)車天線。系統(tǒng)設(shè)備開通使用后就一直存在通信效果不能滿足實(shí)際調(diào)車作業(yè)需要：在機(jī)車和調(diào)車員進(jìn)入合金庫(kù)廠房?jī)?nèi)后，原料站調(diào)度室與合金庫(kù)之間就無(wú)法進(jìn)行通信，調(diào)車員只能到合金庫(kù)外在距合金庫(kù)約10米處與原料站調(diào)度室才能勉強(qiáng)進(jìn)行通話，然后再與機(jī)車通話。原料站調(diào)度室調(diào)度基地臺(tái)與機(jī)車進(jìn)入合金庫(kù)的通信環(huán)境示意圖請(qǐng)見下圖1。為了方便調(diào)車，以致后來(lái)發(fā)展到在合金庫(kù)內(nèi)用2G公網(wǎng)手機(jī)進(jìn)行指揮調(diào)度作業(yè)。

原料站調(diào)度室距離合金庫(kù)直線距離約為5公里，中間有高爐和廠房的阻擋，無(wú)線調(diào)度信號(hào)必須通過(guò)非視距傳播才能到達(dá)目的地，且合金庫(kù)是一座長(zhǎng)×寬×高為120米×80米×12米的大型倉(cāng)庫(kù)，屬鋼筋混凝土支撐鋼架屋頂結(jié)構(gòu)，頂棚防雨層為鍍鋅彩鋼瓦，上部四周由鍍鋅彩鋼瓦包裹，窗戶由透光防雨塑料板構(gòu)成。由此可以看出合金庫(kù)是一座主要由金屬材料構(gòu)成的建筑物，對(duì)無(wú)線電波的傳播有較強(qiáng)的屏蔽作用。

針對(duì)以上問(wèn)題，我部于2013年7月更換了全新的區(qū)長(zhǎng)臺(tái)和機(jī)車上的機(jī)控器、調(diào)車長(zhǎng)臺(tái)，但與區(qū)長(zhǎng)臺(tái)配套的天饋系統(tǒng)沒(méi)有更新。但更換新設(shè)備后的通信距離和范圍依然如故，原料站調(diào)度室與合金庫(kù)廠房之間仍然無(wú)法進(jìn)行通信。

為了加強(qiáng)企業(yè)的安全生產(chǎn)，我部又制定了調(diào)車作業(yè)人員上崗的新規(guī)定：在進(jìn)行調(diào)車作業(yè)前，相關(guān)工作人員必須上交手機(jī)，即調(diào)車作業(yè)時(shí)段不能使用手機(jī)，以免影響安全生產(chǎn)，下班后再領(lǐng)回手機(jī)。這無(wú)疑給合金庫(kù)的調(diào)車作業(yè)帶來(lái)了更多的不便，通信的不暢既影響生產(chǎn)效率，又增加了工作強(qiáng)度，尤其是在惡劣的天氣環(huán)境下。這迫使我部必須在短時(shí)間內(nèi)徹底解決合金庫(kù)的通信不暢的難題，以保證生產(chǎn)作業(yè)的正常進(jìn)行。

2014年10月9日我們組織協(xié)調(diào)各方技術(shù)力量，對(duì)目前正在使用的原料站調(diào)度室調(diào)度基地電臺(tái)和機(jī)車機(jī)控器的安裝、設(shè)備工作狀態(tài)、設(shè)備的使用，以及與合金庫(kù)的通信環(huán)境進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)考察和問(wèn)題分析、會(huì)診，并跟車進(jìn)行了調(diào)車通信試驗(yàn)。在現(xiàn)場(chǎng)考察過(guò)程中，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些影響通信距離和效果的屬于設(shè)備本身和設(shè)備安裝的一些問(wèn)題，并制定出對(duì)應(yīng)的解決方法：

1）同軸電纜饋線接頭的問(wèn)題：

與原料站調(diào)度基地電臺(tái)相連接的同軸電纜（SYV-50-7）接頭型號(hào)為SL16，電纜的外屏蔽層與SL16接頭的外屏蔽套的焊接不符合工藝要求，其實(shí)物外觀示意圖如圖2，這種不符合制作工藝要求的接頭的駐波比必然大于1.5，將帶來(lái)較大的信號(hào)損耗，不利于調(diào)度基地電臺(tái)信號(hào)的接收與發(fā)射，按正規(guī)的工藝要求制作的SL16電纜接頭的外觀視圖如圖3所示。

2）全向天線的安裝不符合要求：

原料站調(diào)度基地電臺(tái)的全向天線安裝不合格，現(xiàn)場(chǎng)安裝實(shí)際情況如下圖4左視圖所示，超過(guò)一半以上的天線體與金屬抱桿重疊，這使得該天線嚴(yán)重失諧于調(diào)度基地電臺(tái)的工作頻率，相當(dāng)于天線的增益大幅下降，使電臺(tái)的通話距離大幅縮減，通話效果大幅惡化。正確的全向天線安裝方式及要求請(qǐng)見圖4的右視圖。如果覆蓋距離較遠(yuǎn)，天線的饋線較長(zhǎng)，建議選用1/2"S低損耗饋線。

3）機(jī)車上的機(jī)控器天線安裝位置不符合要求：

約10公分長(zhǎng)的全向天線直接安裝在機(jī)控器頂部的天線端口，由于機(jī)控器放置在不礙事且較低的位置，前后金屬阻擋嚴(yán)重，造成了通信信號(hào)弱的問(wèn)題。建議將天線安放在玻璃窗旁，在天線體的四周20公分的范圍內(nèi)都不得有金屬物質(zhì)尤其是鐵質(zhì)物質(zhì)。最好是將天線吸附在車頂最高的位置，以利于信號(hào)的接收和發(fā)射。

4）平調(diào)手持機(jī)保養(yǎng)問(wèn)題：

手持機(jī)天線座上的污垢嚴(yán)重影響了天線口的阻抗匹配，使通信距離縮短約10%～50%。故障現(xiàn)象為：以前遠(yuǎn)距離通話或阻擋、屏蔽嚴(yán)重的兩個(gè)地點(diǎn)之間通話效果良好，現(xiàn)在通話效果變得較差或很差。遇到這種情況時(shí)，可以取下天線檢查天線底部接頭的環(huán)繞天線芯線周圍的白色塑料圓環(huán)處是否沾滿黃銅粉污物，以及手持對(duì)講機(jī)天線座環(huán)繞天線芯線的白色塑料圓環(huán)處是否沾滿黃銅粉污物，如沾滿黃銅粉污物，就一定會(huì)影響到手持對(duì)講機(jī)的通信距離和通話效果，用棉簽粘無(wú)水酒精將污物擦拭干凈，待擦拭點(diǎn)干燥后，再將天線重新裝上就可以恢復(fù)到原來(lái)的通話效果。天線座內(nèi)的黃銅粉污物是由于頻繁取下天線而造成的接頭摩擦而掉下的黃銅粉和聚集的粉塵的結(jié)合物，需要定期檢查和清潔。

現(xiàn)在我們來(lái)計(jì)算一下在原料站調(diào)度電臺(tái)使用10dBi高增益全向天線和1/2"S低損耗饋線是否可以達(dá)到預(yù)期的使用效果：通過(guò)理論計(jì)算我們來(lái)預(yù)估使用了新的天饋系統(tǒng)后原料站調(diào)度基地電臺(tái)與合金庫(kù)內(nèi)的手持對(duì)講機(jī)通訊的接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)值。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，一般當(dāng)?shù)竭_(dá)接收機(jī)天線口的最小場(chǎng)強(qiáng)值≥-90dBm時(shí)，都能接收并解調(diào)出較清晰的話音。

原料站調(diào)度基地電臺(tái)發(fā)射功率為16W左右，折合為42dBm，其天饋系統(tǒng)的1/2"S同軸電纜饋線長(zhǎng)度為10米，其損耗指標(biāo)為5dB/100米，故10米的1/2"同軸電纜損耗為0.5dB，其高增益全向天線的增益為10dBi。平調(diào)手持機(jī)（或機(jī)控器的天線增益為2dBi，平調(diào)手持機(jī)的發(fā)射功率為5W，折合為37dBm。平調(diào)手持機(jī)在合金庫(kù)內(nèi)接收原料站調(diào)度基地電臺(tái)發(fā)射的信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)值：

Ph（dBm）=基地電臺(tái)發(fā)射功率-饋線損耗+高增益天線增益-空間傳播衰減-多路徑衰減-合金庫(kù)房的阻擋屏蔽損耗+手持機(jī)天線增益； （1-1）

因原料站調(diào)度室與合金庫(kù)之間有高爐和廠房的阻擋，無(wú)線電波必須通過(guò)多徑傳播才能到達(dá)接收機(jī)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，其多路徑衰減約為25dB，合金庫(kù)屋頂金屬彩鋼瓦和四周的金屬彩鋼瓦墻的屏蔽阻擋損耗約為13dB。

從上述計(jì)算結(jié)果來(lái)看，通過(guò)使用高增益天線和低損耗饋線，以及正確的全向天線安裝方式，完全能使內(nèi)原料站調(diào)度電臺(tái)與合金庫(kù)內(nèi)的平調(diào)手持機(jī)及機(jī)控器進(jìn)行正常通訊。

在按上述方案對(duì)原料站調(diào)度基地電臺(tái)的天饋系統(tǒng)進(jìn)行改造后，以及對(duì)機(jī)控器的天線安裝位置進(jìn)行調(diào)整和平調(diào)手持機(jī)的天線座進(jìn)行清潔后，現(xiàn)在原料站調(diào)度電臺(tái)與合金庫(kù)內(nèi)的平調(diào)手持機(jī)能進(jìn)行正常的調(diào)度通信，且通話效果良好。

如果將這套方案推廣到我部所有調(diào)度基地電臺(tái)以及平調(diào)機(jī)控器和手持機(jī)上或者其他存在類似使用情況的兄弟單位，將會(huì)使廠內(nèi)的通信盲區(qū)大大減少，甚至基本消除。這是一個(gè)投入小見效大的優(yōu)選方案，值得大力推廣應(yīng)用。

[責(zé)任編輯：田吉捷]