 |
|||||||
|
|||||||
|
|
|||||||
|
|||||||
|
|
一、前言
用無線電臺方式實現遠程數據采集、監視與控制，相對于架設專用電纜（或光纜）、租用電信專線等，具有造價低廉、施工快捷、運行可靠、維護簡單等優點。
深圳烽火公司iNET系列網絡電臺采用數字信號處理、糾錯編碼、軟件無線電、數字調制解調和表面貼片一體化設計及跳頻等技術，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強等特點，電臺提供一路以太網接口，兩路RS232/485數據接口可直接與計算機、網絡攝像機及PLC、RTU、智能儀表、GPS接收機等數據終端等連接，空中速率可達1024kbps，誤碼低于10E-6（接收電平-101dBm時），發射功率0.5-25瓦可調節，任何型號電臺可設置為主站或遠程站使用，無中轉通信距離達50公里以上，能適應室內或室外的惡劣工作環境。并具有遠程診斷、測試、監管功能，滿足各行業調度或控制中心與眾多遠方站之間的數據采集和控制。
二、系統結構
iNET300/900電臺該設備采用先進的跳頻擴頻技術,設備抗干擾能力非常強。采用特殊加密措施，安全性能強。電臺工作于336-344/902-928頻段，頻點低，具有很強的繞射能力和穿透能力，傳輸距離遠，同時由于該電臺采用數字信號處理技術與FEC前向糾錯技術，可使其具有較高的信號接收靈敏度并能保證信號的可靠傳輸，使其更適應城市無線環境比較惡劣的情況下應用。電臺空中傳輸速率可達512kbps，能過滿足一般圖像的要求，同時設備提供一個以太網口、兩個串口，配合視頻服務器及其他設備，可以同時提供圖像、話音、數據的解決方案。
針對iNET300/900電臺傳輸速率不是很高的情況，而且需要同時傳送PLC等終端數據及云臺控制信號，我們建議選擇H.264壓縮格式的視頻服務器，這種服務器采用視頻傳輸領域中的技術，具有非常高的圖像壓縮能力，而且該技術針對無線傳輸容易丟包、誤碼等特點提供相應的修正工具。
基于iNET300/900電臺具有以上的特點，我們可以在中心的高塔上放置一副8.5dBi的全向天線，移動車輛上放一副5.6dBi的車載天線，在視距情況下可以保證50KM的傳輸距離，如果有一定阻擋情況下，保證將方圓幾公里到十幾公里內的現場圖像實時的傳送回指揮中心。實現了移動視頻系統的機動性和圖像傳輸的實時性，提高了指揮中心對現場的指揮效率。同時，現場人員也可以通過這套無線專網系統實時的訪問內部網，查詢相關數據文件，實現現場辦公，大幅度提高工作效率。
1、系統結構：數據部分
a、上位機（或昆侖通態等觸摸屏）與PLC（如西門子）
b、主從PLC
2、系統結構：圖像部分
a、固定無線圖像傳輸系統
b、工業以太網傳輸網絡（視頻、語音、數據）
三、 通訊距離與天線高度、發射功率關系
1、理論計算
相距較遠的兩個點之間能不能通？通了以后誤碼率是多少？抗干擾穩定性有多強？在理論上取決于如下兩個因素。
A、視距傳輸
電波信號的傳輸根據工作波長（頻段）的長短不同具有地面波傳輸（長波）、電離層反射傳輸（短波）、空中傳輸（超短波、微波）三種方式，我國無線電管理部門將專用無線數據傳輸業務主要分配到220～240MHz頻段（另外還有800MHz、2.4GHz等頻段），這個頻段的電波傳播是通過空中進行的。由于地球曲率的影響，兩個點（天線高度分別為H米和h米）之間可視距離D公里為
D=4.12×（√H+√h）
假設主站天線架設在辦公樓頂（高約100m），遠程站天線架設在平房頂上（高約4m），則
D=4.12×（√100+√4）=49.44公里
考慮到230兆頻段電波具有一定的繞射能力，該種假設架設天線，理論上最遠可以通到50公里左右。
同樣假設主站和遠程站天線高都是1米（如手持），則理論上傳輸距離為6公里左右。
因此天線架設的相對高度是決定通訊距離的因素。
B、接收場強
電波從電臺發出，經過饋線和天線，通過空中向遠方傳播，信號受到衰減，到遠端接收機時，場強電平為
Pr=Pt+Gt+Gr-Lt-Lr-Lo
Pr：正常接收電平（dBm）
Pt：發信功率（dBm）
Gt、Gr：收發天線增益（dBm）
Lt、Lr：收發饋線損耗（dBm）
Lo：自由空間損耗（dBm），Lo=32.45+20logf (MHz) +20logD (Km)
電波信號到達接收機的場強不同，解調輸出信號的信噪比亦會不同，從而影響系統的判決造成誤碼。如果場強太小，即使距離再近接收機亦收不到。所以接收場強是決定通訊距離的第二因素。
接收場強Pr與接收機的門限電平（即在BER小于10-6時，接收機要求的場強電平值，不同的電臺，該指標不同，一般為-110dBm）差距即為衰落儲備。Pr與接收門限電平差距越大，衰落儲備越多，抗干擾能力越強，誤碼越少，一般要求衰落儲備在20dB以上。
2、實際測試
由于現場的實際環境不可能是平坦的，如有山丘、建筑物、樹木，不同程度和方式影響電波的傳播。因此，在工程實施前，必須進行現場電波傳播和接收場強測試（準確到多少dBm），以便根據現場環境和工作要求，確定主站和各遠程站電臺的功率、天線類型、架設高度等參數，使上下行信號達到足夠的抗干擾能力，才能實現有效可靠的無線數據傳輸。
四、產品技術指標
烽火iNET300/900網絡電臺與上位機之間提供雙向透明高速可靠傳輸通道，電臺配有電源、天線、饋線、避雷器（天線架在室外時）。電臺及相應配套設備，根據地形和通訊范圍及應用檔次要求，有多種型號供選擇。
有關技術指標如下：
1、 iNET300/900型網絡電臺
1.1工作特性
數據速率：256/512/1024Kbps以太網，1200-115200bps串口
頻 段：336-344/902-928MHz歐美ISM
擴頻方式： 跳頻擴頻（FHSS）
傳輸距離：40公里
運行模式：接入點/遠端雙網關--提供以太網口和串口聯接，可設置為接入點或遠端雙網關。
遠端串口網關--提供2個串口。
遠端以太網橋--提供以太網口，允許聯接多個終端設備。
1.2物理接口
以太網：Ethernet 10BaseT,RJ-45
串 口：RS-232/485/V.24,DB-9F,DCE
RS-232/485/V.24,DB-9M,DCE/DTE
天線接口：TNC母頭
指示燈：Lan，Coml，Com2，Power，Link
1.3通信協議
無 線：CSMA/CA沖撞檢測/避免
以太網：IEEE 802.3
Spanning Tree (Bridging)
IP(DHCP，ICMP，,UDP，TCP，ARP)
Mobile IP
串 口：異步串口，支持多點串口協議，包括Modbus， DNP3,DF1,BSAP
1.4電臺
載波功率：0.1 to 5 watt/5-25watt(選配)
輸出阻抗：50 Ohms
占用帶寬：312.5KHz
調制方式：CPFSK
接收靈敏度：-92dBm@512Kbps with 10-6BER
-101dBm@256Kbps with 10-6BER
網 管：HTTP (embedded web server)
SNMPv1,MIB II,Enterprise MIB
1.5使用環境
工作溫度：-40℃ to +70℃
濕 度：95% at 40℃ 非冷凝
輸入電壓：10.5-30Vdc (13.8 Vdc)
耗 電：Rx: 2.8W(10.5-24Vdc)
Rx:3.5W(24.5-30Vdc)
Tx:8W(10.5-24Vdc)
Tx:9W(24.5-30Vdc)
沖擊振動：美國軍標MIL STD 202F，810E，202D
1.6物理特性
機 殼：鑄鋁
尺 寸：3.15×17.2×11.2 cm
重 量：908克
外接接口：BluNET，CDPD
安裝選擇：平面安裝支板，導軌，19’機架
2、 開關電源（臺灣名緯）
2.1、環境條件
2.1.1、工作溫度：-20℃～+55℃
2.1.2、貯存溫度：-40℃～+80℃
2.1.3、相對濕度：5%～95%
2.1.4、海拔高度：≤3000m
2.1.5、大氣壓力：70～106KPa
2.1.6、散熱方式：自然傳導散熱
2.2、輸入特性
2.2.1、輸入額定電壓值：220Vac
2.2.2、輸入電壓范圍：165Vac～285Vac
2.3、輸出電氣特性
2.3.1、輸出額定直流電壓：+13.8Vdc
2.3.2、輸出電流范圍：+13.8Vdc / 0A～6A
2.3.3、穩壓： ≤±2%
2.3.4、負載調整率：≤±2%
2.3.5、源調整率： ≤±1%
2.3.6、輸出紋波：+13.8Vdc / ≤100ｍV
3、主站全向天線
頻率范圍：330～350MHz
帶寬：9MHz
增益：8.5dBi
電壓駐波比：≤1.5
標稱阻抗：50Ω
極化：垂直
功率：150W
接頭型號：SL16或N座
垂直面波瓣寬度：14.5°
長度：4.4m
重量：3.5kg
抗風強度：60m/s
注：玻璃鋼分上下兩段。
4、從站定向天線
頻率范圍：330～350MHz
帶寬：16MHz
增益：9dBi
電壓駐波比：≤1.5
標稱阻抗：50Ω
極化：垂直或水平
功率：100W
接頭型號：SL16或N座
波瓣寬度：E面：48° H面：54°
前后比：≥14dB
長度：1m
重量：2kg
抗風強度：60m/s
5、饋線（珠海漢勝）
6、避雷器（天線架在室外時）
產品型號： CA-23RP
頻率范圍：DC～2500MHz
電壓駐波比：<1.5
標稱阻抗：50Ω
接頭型號：N-J
峰值功率：200W
放電開始電壓：DC230V
插入損耗：0.1dB
外形尺寸：74×4.25×20（mm）
重量：100g
五、設備配置及參考價格（略）
系統方案所需設備配置及價格如下：
1、 上位機主站
含：
A、網絡電臺（iNET300型, 5W，512Kbps）
B、電源（臺灣名緯產NES-50-12型，13.8V/4A）
C、全向天線（廣東產TQJ-300型）
D、低損耗饋線（-7DFB，50歐姆）
E、電纜頭
F、避雷器（日本鉆石CA-23RP型）
2、分站
含：
A、網絡電臺（iNET300型, 5W，512Kbps）
B、電源（臺灣名緯產NES-50-12型，13.8V/4A）
C、定向天線（廣東產TDJ-300型）
D、低損耗饋線（-7DFB，50歐姆）
E、電纜頭
F、避雷器（日本鉆石CA-23RP型）
