石化厂抗爆结构无线通信覆盖解决方案

罗 楠，王晓菡，郝梦桥

（中石油华东设计院有限公司，山东青岛 266000）

1 概述

无线通信在石化厂区的生产、调度、消防、安保等众多领域有着广泛的应用，在应急救援、火灾抢险等方面也发挥着重要的作用。现代石油、化工企业越来越多地意识到专业无线通信的重要性。如何保障无线电信号在厂区内的无缝覆盖也成为了一个重要的课题[1]。

2 抗爆结构室内覆盖方案分类

抗爆结构的建筑材料采用钢筋混凝土，厚实的外墙会对无线电信号屏蔽严重，建设了无线通信系统后，经常会发现抗爆结构建筑内通信效果得不到保障，通信内外互通困难，为了实现厂区的整体覆盖，需要解决抗爆结构室内覆盖的问题。

2.1 信号耦合分流方案

2.1.1 原理介绍

如果抗爆结构建筑在基站的附近（200m 范围内），可将基站的信号分流出一部分到室内，采用室内分布天线的方式来解决，如图1。

图1 信号耦合分流方案

可采用耦合器将基站信号进行分流，分流出一部分将信号引入抗爆结构，即可实现内外的互通。

2.1.2 设备基本配置及主要设备介绍

耦合器、功分器、室内天线等

优点：

采用此种方案设备简单，成本低，安装施工方便。

缺点：

因为馈线对信号有衰减，所以耦合分流后馈线长度不宜过长（200m），一般要求基站与抗爆结构之间的距离不超过200m。

最适合区域：

抗爆结构在基站附近。

2.2 基地台通信方案

2.2.1 原理介绍

对于抗爆屏蔽结构建筑，可在建筑内安装基地台，基地台连接一根长馈线后将天线置于室外，可保障厂区内基站与此基地台的通信，如图2所示。

图2 基地台方案

2.2.2 设备基本配置及主要设备介绍

基地台

优点：

采用此种方案设备简单，成本低，安装施工方便；

基站与抗爆结构的距离无限制；

缺点：

基地台为固定设备，不可移动。

最适合区域：

机柜间面积小；

无需人员走动的环境。

2.3 基站信号增强器方案

此方案在基站部分与上节介绍的有基站多信道系统是相同的，区别在于，通信基站的选址一般选择在制高点之上，所以，基站的地点往往不会像上一节介绍的那样架设在大楼或中控室内。

此方案因为采用多信道中转台，中转台的功率较大（45W）且室外天线架设位置较高，可对厂区实现大范围的覆盖，一般通信范围在10～15km 左右。但是无线信号在中控室内依然屏蔽严重，需要加入直放站来保障中控室内外的互通。

抗爆结构损耗中，最严重的区域是钢混外墙，所以一旦能有设备可以穿透此钢混外墙，将能有效保障抗爆结构内的信号强度，这种设备就是基站信号增强器，基站信号增强器也叫直放站，是一种双向的信号放大器，提供对讲机和基站之间的双向通信。它既可以应用于室外，有效补充基站覆盖范围，解决信号盲区问题；也可以作为信号源应用于室内分布系统，解决室内信号弱的问题。该设备采用近、远端机分体式设计，可选择射频电缆和光纤链路等多种信号传输方式，组网方式灵活，满足不同条件区域的补盲需求，基站信号增强还具有极佳的兼容性，可以广泛应用于常规通信系统、模拟集群通信系统、TETRA、iDEN、APCO25等数字集群通信系统[2]，解决方案如图3所示。

图3 基站信号增强器方案图

施主天线（图3中的八木定向天线）接收到基站信号后，近端机的低噪放模块将信号进行放大，经过光纤模块将电信号转化为光信号后，通过光纤链路传输到远端机，远端机将接收到的光信号转化为射频信号后再放大，最终通过重发天线将增强后的信号辐射到服务区，改善当地通话质量。

无线接收基站信号稳定；采用光纤传输，损耗小、成本低；近、远端机之间光纤最远可拉20km，有效改善天线隔离度问题；一台近端机最多可连4台远端机，可实现覆盖范围更大的星型组网方式，适用于狭长隧道覆盖或室内信号覆盖。

基站信号增强器（直放站）结构图如图4。

近端机：施主天线接收基站信号后经双工器滤波再交给低噪放将有用的弱信号直接放大，供选频器选频或推动功放功率，选频器选取有用的射频信号后再发送给光纤模块将射频信号转换为光信号，最后通过光纤将信号传输给远端机。

远端机：双工器接收到近端机光信号后，先经光模块将光信号转换为射频信号，由于线路损耗，需经过驱动模块将信号放大到功放模块有效地接收电平范围内再交给下行功放进行功率放大，最后经双工器滤波到重发天线，实现盲区的覆盖。

图4 结构图

2.3.1 设备基本配置及主要设备介绍

基站信号增强器一套、对讲机若干。

优点：采用此种方式比对讲机同频单工、基地台同频单工方式通信范围要远，可以保障实现厂区呼叫、中控室内外呼叫。

采用此种方式比多信道室内覆盖方式的基站选址更加灵活，因为多信道室内覆盖方式基站选择只能在中控室，而此方式可以将基站架设在任意一个制高点。

采用此种方式，因为直放站不断具有信号转发功能还具有信号放大功能，可更好地覆盖中控室，保障通信的效果。

缺点：多采用了一套直放站，设备成本会高一些。

2.3.2 最适合区域

可保障覆盖全厂区，基站的选址选择多且相当灵活，也可很好地保障中控室内外的互通。

3 扩展

本抗爆室内覆盖方案同样适用于电梯、轿厢等对无线信号具有屏蔽功能的建筑物或结构。以上几种方案可以根据不同情况和需求进行组合使用。

4 结束语

专网无线通信系统是信息化建设的一部分，是厂区生产调度和维护工作中不可缺少的通信手段，也是有线调度通信的有力补充，并且随着科技发展，在此基础上建设炼厂一体化信息平台进行智能化、物联化管理。因此，建立一个高速畅通的无线通信专网是建设构架基础，而解决无线通信信号在抗爆结构构筑物内无缝覆盖则是其中的重点和难点。