石化厂无线通信分类简述

罗 楠，王晓菡，杨晓光

（中石油华东设计分公司，山东 青岛 266000）

1 无线通信解决方案分类

1.1 方案一——点对点解决方案

点对点解决方案是指对讲机同频互通无线通信方式，该方式广泛应用于是初期无线通信[1]。

图1为结构原理图。

1.1.1 方 式

采用同频单工直通方式，对讲机与对讲机之间直接呼叫。

对讲机采用同频接收和发射。

对讲机发射功率5 W以下，一般为4 W（防爆对讲机一般为3.5 W，本安型3 W以下）。

1.1.2 优 点

（1）组网简易方便，维护成本低。

（2）一台呼叫，同频功率覆盖范围内所有对讲全能收到，调度便捷。

1.1.3 缺 点

（1）通信覆盖范围1～3 km，无法更大范围相互通信。

（2）对讲机之间点对点的呼叫无法加密，通信无私密性。

（3）易受干扰，受干扰时无太好的方法解决。

（4）无调度管理功能。

1.1.4 设 备

对讲机、车载台及基地台等。

1.1.5 适用项目

当一个项目面积小、无抗爆结构、人数规模少，可直接配备相应防爆终端。防爆终端一般传输距离1～2 km，不同防爆级别传输距离不同，主要在于IIC与IIB终端功率大小不同。使用要求具体如下：

需要通话点位人数少、不需复杂分组；

项目环境平坦，无大的凸起或遮挡物；

无建筑密集或屏蔽结构，如地下室、钢混墙壁厚的构筑物通信效果会变差。

1.2 方案二——单信道中转台解决方案

中转台解决方案是采用中转台转发实现对讲机之间通信的方案。

图2为结构原理图。

1.2.1 方 式

对讲机发起呼叫后，首先由中转台基站接收，中转台接收到该对讲机呼叫信号后立即转发至接收对讲机，接收和发射信号为同对异频，对讲机接受和发射通信频率之间相隔10 MHz。

功率大的中转台，一般通信距离可达到10～20 km。

1.2.2 优 点

（1）相对于对讲机通信系统，扩大了覆盖范围（10～20 km）。

（2）组网简单、快捷。

（3）一呼百应，调度方便。

（4）部分屏蔽结构可穿透。

1.2.3 缺 点

（1）单信道通信。

（2）无法私密通信。

（3）管理功能简单。

（4）不同的中转台之间由于频率不同无法直接互通。

（5）间距不能超过20 km的范围，不适合大范围、异地区域组网。

1.2.4 设 备

中转台、对讲机、车载台、基地台、馈线（电缆）及天线等。

1.2.5 适用项目

当一个项目面积较大、有2～3个抗爆结构、人数规模少、分组少，预算有限可按照中转台方案进行设计，中转台可多可少，需要根据分组而定；项目内抗爆结构或地下室楼层不多可穿透、楼内信号可保障。

1.3 方案三——多信道中转台解决方案

多信道中转台系统，是指采用多台中转台，拥有多个无线信道，可同时支持多路常规对讲机通信的方案。图3为结构原理图。

多信道中转台方案一般在有多个部门要求通信的情况，一般每个部门采用一个中转台（即利用一个中转台信道进行通信），不同部门之间不要求相互通信，即使要求相互通信，中转台之间也不能直接互联（需要增强其他设备）。

如果将不同部门的中转台分开架设，每一套中转台都需要一套天线、馈线，往往造成浪费，在室内走线也不方便，所以采用此种方案时，往往会利用分路器、合路器、双工器等设备整合馈线和天线，图4是一个四信道常规中转台的设备配置图。

图4 四信道常规中转台设备配置图

1.3.1 方 式

每个部门内部通信，对讲机发起呼叫后，首先由中转台基站接收，中转台接收后立即转发出去，再由对讲机接收，接受和发射通信采用同一对异频。

因为中转台功率大，一般通信距离可达到10～20 km。

1.3.2 优 点

（1）相对于单信道中转台通信系统，通信容量由单信道扩大到多信道。

（2）常规通信模式，成本较低。

（3）一呼百应，调度方便。

（4）部分屏蔽结构可穿透。

1.3.3 缺 点

（1）无法私密通信。

（2）管理功能简单。

（3）仅限内部通信，不同部门之间无法直接互通（因为中转台之间无法直接互通）。

（4）信道利用率不高，不同中转台可能闲忙不均，但无法调节。

（5）不适合大范围、异地区域组网（超过20 km）。

1.3.4 适用环境

（1）通话范围大的装置、厂区。

（2）使用部门多，每个部门内部通信，不同部门不要求互通。

（3）地下室楼层不多可穿透、楼内信号可保障。

多信道常规中转通信系统，设备简单，大区制通信，成本低，根据频率划分信道，适用于对通信系统调度功能要求不多，对系统故障弱化能力和应急通信能力要求不高的厂区。

1.4 方案四——MPT集群通信系统解决方案

集群系统通信是无线通信发展的高级阶段，相对于常规通信系统（对讲机互通、单中转台系统、多中转台系统），集群系统从节省频率资源、提供信道利用率到提高智能化的管理功能、调度功能等诸多方面都有极大的提升，结构原理如图5所示。

MPT集群系统动态地管理和分配一组无线信道，即多用户、多部门共用同一信道，同时系统对该信号资源进行统一管理和分配，将信道的利用率达到最好。该种方式实际上建立了一个移动通信系统，专用于指挥调度通信，图6形象地说明了集群系统与常规系统的区别[3]。

图6中，常规系统（包括多信道中转台系统）一般是每个部门采用一个中转信道，并且每个部门的信道是固定不变的，这就造成了不同信道间的闲忙不均、不同部门间互通困难等弊端，而在MPT集群系统中，将信道分为信令信道和话务信道，信令信道专用于传输控制信令，话务信道传输话音，并且每个话务信道都没有指定给具体那个用户来使用，而是采用动态分配的方案来分配使用。

图5 MPT集群系统配置图

图6 集群系统与常规系统的区别

1.4.1 优 点

（1）共享功能。

频率共享：建立专有频率，并分配信道，达到资源集中共用效果。

范围共享：通过灵活互联各个基站或系统，可以得到更大的通信覆盖区域。基础设施共享：频率共用基础上，可集中管理分建的控制中心和基地台等设施。

（2）灵活接入，无时延，接入时间短，同时可快速脱离信道。

（3）兼具管理控制、信号交换、转发功能。

（4）便于与其他系统共享信息资源，网络管理智能化。

（5）可通过计算机辅助调度。

（6）调度指挥功能灵活，可定义用户级别，可多级别进行分组，高级别用户优先分配信道。

（7）通信保密性和安全性好，可进行话音加密。

（8）具备故障弱化功能。

（9）管理功能多样，可生成详细的管理报告。

集群通信系统具有接续快、频谱利用率高、传输质量好、抗干扰能力强、业务种类丰富、保密性和安全性好等优点，同时系统组网功能强、易于同其他网络互联互通，具有漫游、位置登记和越区切换等功能，可跨区域组织全国连网[4]。

1.4.2 适用项目

（1）通话范围大的装置、厂区。

（2）使用部门多，用户数量大，分组复杂，要求组内通信。

（3）因为常规系统无法便捷地实现单呼、组呼、全呼等，在需要单呼、组呼、全呼的地方可采用集群系统。

（4）需要采用指挥中心统一调度管理的地方。

2 展 望

目前，通过依托现有无线通信系统平台，除了建立基本通信功能外，还可以建立一体化信息平台实现炼厂智能化平台和管理，如快速定位和统计资产情况，实时追踪人员情况及人力科学调配等，使工业生产及管理实现智能化、物联化管理，这是今后无线通信的发展方向。

3 结 论

专网无线通信系统是信息化建设的一部分，在厂区生产调度和维护工作中不可缺少，同时也是有线调度通信有力补充。如何选用经济、合理、合适的无线通信解决方案是每一个设计工作者首要解决的问题，而在此基础上进一步建设工厂一体化信息平台进行智能化、物联化管理将是未来几年发展的必然趋势。