無線通訊系統在石化裝置信號屏蔽環境中的解決方案

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構建筑，其中的遠程操作人員和廠區現場操作人員的溝通主要靠采用無線通訊技術的無線對講機進行。在建廠初期，企業建立了一套中型的無線模擬信號室內外通訊系統，基本可以滿足廠區和中央控制室之間無線通訊的需求。但伴隨著廠區的不斷擴建，現場鋼結構裝置不斷增加，操作人員也不斷增加，由于廠區部分鋼結構框架和中央控制室本身對無線通訊系統的電磁信號產生屏蔽效應，而造成整個廠區無線通訊系統通訊質量大幅下降。主要體現在廠區不少區域無線通訊系統語音和視頻通訊信號識別率低，信號性質與信號涵蓋區域不能滿足需求等。同時，使用人員的增加也使該套系統不堪重負。針對現場出現的各種問題，中國成達工程有限公司進行了專業工程改造，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字式無線通訊基站系統

無線通訊基站系統由基站服務器、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的基站天線等設備構成。依托四載頻8 個信道單元，整個系統可以最多容納全廠200 多部終端手持設備，從數量上滿足了廠區的無線通訊需求。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的要求。

為了便于管理，整個無線通訊系統的核心端設備，諸如核心服務器、核心路由器、數據交換設備、管理調度工作站、錄音系統等設備，也設置在中央控制室。

2.2 通過光纖直放站和分布式天線解決廠區現場電磁信號屏蔽環境區域的無線通訊問題

通過無線通訊系統的基站能夠解決廠區絕大部分區域的無線通訊問題，但少數區域諸如抗爆墻結構的單體建筑和鋼結構非常密集的裝置，存在對電磁信號屏蔽的現象形成所謂的信號盲區。通過設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核心端設備的一端，遠端機則安裝在廠區現場電磁信號屏蔽的場所，兩者之間通過光纖傳輸的方式連接起來。根據配置，一個近端機可以連接一個或多個遠端機。遠端機一側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域，完成信號掃盲的工作。

整個無線通訊系統的拓撲圖見圖1。

圖1 無線通訊系統拓撲圖

3 無線通訊系統設備安裝調試

3.1 無線通訊系統基站設備和核心端設備安裝調試

基站設備如基站服務器、信道單元、雙工器單元等都集中設置于同一機柜內，機柜本身由UPS 不間斷電源供電，在廠家指導下完成各設備間的接線，并完成機柜內設備的單機調試。基站天線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。基站天線與基站設備之間的饋線長度最好不超過100m。同時向當地政府申請無線通訊系統使用的無線頻段，將獲得批準的無線頻段寫入手持終端內。核心端設備同樣設置于一個機柜內，在廠家指導下完成各設備間的接線，并完成機柜內設備的單機調試。一切完成后開始系統調試，基站設備上電后手握手持終端至全廠每個區域進行信號測試，當某個區域信號低于規定值（按照廠家意見設定為90db）時，可以認定該區域為電磁信號屏蔽區域，需要進行信號掃盲工作。

3.2 電磁信號屏蔽區域的設備安裝調試

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

在現場電磁信號屏蔽區域內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；如屏蔽區域面積過大，可安裝若干個分布式天線來達到全區域覆蓋的目的。分布式天線和遠端機之間通過饋線穿管的方式連接起來。所有設備安裝完成后進行調試，因為電磁信號屏蔽區域本身信號受干擾較大，所以在調試和后期的使用過程中可以將相關設備的功率適當調大。

4 無線通訊系統最終測試結果

整個系統搭建完成后，經過數次的測試，整個系統各個位置指令暢通、語音明確，并能夠充分滿足現場每個操作者的使用要求。

整個廠區內無線信號屏蔽的問題主要是通過以上辦法得以徹底解決，系統也滿足了各個生產崗位的無線通訊需求。需要強調的是，企業在無線通訊系統實際使用過程中，應長期監控系統的使用情況，微調系統的配置，確保系統的使用符合生產需要。