无线通讯系统在石化装置信号屏蔽环境中的解决方案

郑 觅

中国成达工程有限公司 四川成都 610041

1 背景介绍

兖矿内蒙荣信DMN 项目的中央控制室是一座完全采用钢筋混凝土抗爆墙建造，有墙无窗的全封闭框架结构建筑，其中的远程操作人员和厂区现场操作人员的沟通主要靠采用无线通讯技术的无线对讲机进行。在建厂初期，企业建立了一套中型的无线模拟信号室内外通讯系统，基本可以满足厂区和中央控制室之间无线通讯的需求。但伴随着厂区的不断扩建，现场钢结构装置不断增加，操作人员也不断增加，由于厂区部分钢结构框架和中央控制室本身对无线通讯系统的电磁信号产生屏蔽效应，而造成整个厂区无线通讯系统通讯质量大幅下降。主要体现在厂区不少区域无线通讯系统语音和视频通讯信号识别率低，信号性质与信号涵盖区域不能满足需求等。同时，使用人员的增加也使该套系统不堪重负。针对现场出现的各种问题，中国成达工程有限公司进行了专业工程改造，收到了较好效果。

2 解决方案

2.1 在中央控制室新建一套四载频数字式无线通讯基站系统

无线通讯基站系统由基站服务器、信道单元、信道分路器、信道合路器、双工器、路由器，以及安装在中央控制室楼顶的基站天线等设备构成。依托四载频8 个信道单元，整个系统可以最多容纳全厂200 多部终端手持设备，从数量上满足了厂区的无线通讯需求。同时，该基站的无线信号最远传输距离能达到5km，达到了无线信号覆盖整个厂区的要求。

为了便于管理，整个无线通讯系统的核心端设备，诸如核心服务器、核心路由器、数据交换设备、管理调度工作站、录音系统等设备，也设置在中央控制室。

2.2 通过光纤直放站和分布式天线解决厂区现场电磁信号屏蔽环境区域的无线通讯问题

通过无线通讯系统的基站能够解决厂区绝大部分区域的无线通讯问题，但少数区域诸如抗爆墙结构的单体建筑和钢结构非常密集的装置，存在对电磁信号屏蔽的现象形成所谓的信号盲区。通过设置光纤直放站和分布式天线能够有效地解决该问题。

光纤直放站分为远端机和近端机。近端机安装在中央控制室整个系统核心端设备的一端，远端机则安装在厂区现场电磁信号屏蔽的场所，两者之间通过光纤传输的方式连接起来。根据配置，一个近端机可以连接一个或多个远端机。远端机一侧接入若干分布式天线，每个分布式天线能在电磁信号屏蔽区域覆盖20～30m 左右的范围，多个分布式天线足以覆盖整个电磁信号屏蔽区域，完成信号扫盲的工作。

整个无线通讯系统的拓扑图见图1。

图1 无线通讯系统拓扑图

3 无线通讯系统设备安装调试

3.1 无线通讯系统基站设备和核心端设备安装调试

基站设备如基站服务器、信道单元、双工器单元等都集中设置于同一机柜内，机柜本身由UPS 不间断电源供电，在厂家指导下完成各设备间的接线，并完成机柜内设备的单机调试。基站天线安装在中心控制室屋顶，可以制作一个小型铁塔框架，将基站天线固定于框架之上。天线需做好防雷措施。基站天线与基站设备之间的馈线长度最好不超过100m。同时向当地政府申请无线通讯系统使用的无线频段，将获得批准的无线频段写入手持终端内。核心端设备同样设置于一个机柜内，在厂家指导下完成各设备间的接线，并完成机柜内设备的单机调试。一切完成后开始系统调试，基站设备上电后手握手持终端至全厂每个区域进行信号测试，当某个区域信号低于规定值（按照厂家意见设定为90db）时，可以认定该区域为电磁信号屏蔽区域，需要进行信号扫盲工作。

3.2 电磁信号屏蔽区域的设备安装调试

在中央控制室安装好光纤直放站近端机，在现场电磁信号屏蔽区域安装好光纤直放站远端机（远端机需安装在防风防雨的非防爆区域），两者之间通过敷设光缆连接起来。

在现场电磁信号屏蔽区域内选择合适的地点安装分布式天线，单个分布式天线的信号覆盖半径为20～30m；如屏蔽区域面积过大，可安装若干个分布式天线来达到全区域覆盖的目的。分布式天线和远端机之间通过馈线穿管的方式连接起来。所有设备安装完成后进行调试，因为电磁信号屏蔽区域本身信号受干扰较大，所以在调试和后期的使用过程中可以将相关设备的功率适当调大。

4 无线通讯系统最终测试结果

整个系统搭建完成后，经过数次的测试，整个系统各个位置指令畅通、语音明确，并能够充分满足现场每个操作者的使用要求。

整个厂区内无线信号屏蔽的问题主要是通过以上办法得以彻底解决，系统也满足了各个生产岗位的无线通讯需求。需要强调的是，企业在无线通讯系统实际使用过程中，应长期监控系统的使用情况，微调系统的配置，确保系统的使用符合生产需要。