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(chǎn)、調(diào)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(xiàn)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(nèi)的無縫覆蓋也成為了一個重要的課題[1]。

2 抗爆結(jié)構(gòu)室內(nèi)覆蓋方案分類

抗爆結(jié)構(gòu)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(jīng)常會發(fā)現(xiàn)抗爆結(jié)構(gòu)建筑內(nèi)通信效果得不到保障，通信內(nèi)外互通困難，為了實現(xiàn)廠區(qū)的整體覆蓋，需要解決抗爆結(jié)構(gòu)室內(nèi)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(jié)構(gòu)建筑在基站的附近（200m 范圍內(nèi)），可將基站的信號分流出一部分到室內(nèi)，采用室內(nèi)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(jié)構(gòu)，即可實現(xiàn)內(nèi)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(nèi)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(jié)構(gòu)之間的距離不超過200m。

最適合區(qū)域：

抗爆結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)建筑，可在建筑內(nèi)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(nèi)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(jié)構(gòu)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(nèi)。

此方案因為采用多信道中轉(zhuǎn)臺，中轉(zhuǎn)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(xiàn)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(nèi)依然屏蔽嚴重，需要加入直放站來保障中控室內(nèi)外的互通。

抗爆結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)內(nèi)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(nèi)分布系統(tǒng)，解決室內(nèi)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(wǎng)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(shù)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(jīng)過光纖模塊將電信號轉(zhuǎn)化為光信號后，通過光纖鏈路傳輸?shù)竭h端機，遠端機將接收到的光信號轉(zhuǎn)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?shù)赝ㄔ捹|(zhì)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(xiàn)覆蓋范圍更大的星型組網(wǎng)方式，適用于狹長隧道覆蓋或室內(nèi)信號覆蓋。

基站信號增強器（直放站）結(jié)構(gòu)圖如圖4。

近端機：施主天線接收基站信號后經(jīng)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(zhuǎn)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(jīng)光模塊將光信號轉(zhuǎn)換為射頻信號，由于線路損耗，需經(jīng)過驅(qū)動模塊將信號放大到功放模塊有效地接收電平范圍內(nèi)再交給下行功放進行功率放大，最后經(jīng)雙工器濾波到重發(fā)天線，實現(xiàn)盲區(qū)的覆蓋。

圖4 結(jié)構(gòu)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(xiàn)廠區(qū)呼叫、中控室內(nèi)外呼叫。

采用此種方式比多信道室內(nèi)覆蓋方式的基站選址更加靈活，因為多信道室內(nèi)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(zhuǎn)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(nèi)外的互通。

3 擴展

本抗爆室內(nèi)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(jié)構(gòu)。以上幾種方案可以根據(jù)不同情況和需求進行組合使用。

4 結(jié)束語

專網(wǎng)無線通信系統(tǒng)是信息化建設的一部分，是廠區(qū)生產(chǎn)調(diào)度和維護工作中不可缺少的通信手段，也是有線調(diào)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(wǎng)是建設構(gòu)架基礎，而解決無線通信信號在抗爆結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物內(nèi)無縫覆蓋則是其中的重點和難點。