主頁（http://www.130131.com）：淺談上海港國際客運(yùn)中心SB-9號樓無線對講系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)

上海和源通信工程有限公司 郭小會

摘   要

本文通過對上海港國際客運(yùn)中心SB-9號樓無線對講系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)，實(shí)施過程中的方案來闡述我們對于無線對講系統(tǒng)集成項(xiàng)目的認(rèn)識。同時，敘述了樓宇內(nèi)無線對講系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)理念以及所采用相關(guān)設(shè)備的技術(shù)資料。

無線對講系統(tǒng)具有機(jī)動靈活，操作簡便，語音傳遞快捷，使用經(jīng)濟(jì)之特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度自動化和管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ)手段。

建設(shè)樓宇內(nèi)無線對講系統(tǒng)對于安全保衛(wèi)，設(shè)備維護(hù)，物業(yè)管理等各項(xiàng)管理工作將帶來極大的便利。可實(shí)現(xiàn)高效、即時的處理各種事件，最大限度地減少可能造成的損失。

系統(tǒng)包括但不限于最大有效功率、頻道空間、認(rèn)可頻道、頻率容忍度等的使用可能需要由當(dāng)?shù)?a target='_blank'>無線電委員會有關(guān)部門審批并發(fā)給之認(rèn)可證書。系統(tǒng)電磁場覆蓋面之強(qiáng)度優(yōu)于150ūV/m，沒有雜聲及干擾，或?yàn)楫?dāng)?shù)?a target='_blank'>無線電委員會認(rèn)可之強(qiáng)度。

關(guān)鍵字    頻段  半雙工  電波傳輸   空間場強(qiáng)

第一章    緒  論

1.1 引言

無線對講系統(tǒng)是一個獨(dú)立的以放射式的雙頻雙向自動重復(fù)方式通訊系統(tǒng)，解決因使用通訊范圍或建筑結(jié)構(gòu)等因素引起的通訊信號無法覆蓋，便于在何時何地精準(zhǔn)使用于聯(lián)絡(luò)如保安、工程、操作及服務(wù)的人員，在管理場所內(nèi)非固定的位置執(zhí)行職責(zé)。

1.2 電波傳輸

電波傳輸就是依靠空氣為媒介進(jìn)行信號傳輸。任何一種無線電信號傳輸系統(tǒng)均由發(fā)信部分、收信部分和傳輸媒質(zhì)三部分組成。傳輸無線電信號的媒質(zhì)主要有地表、對流層和電離層等，這些媒質(zhì)的電特性對不同波段的無線電波的傳播有著不同的影響。根據(jù)媒質(zhì)及不同媒質(zhì)分界面對電波傳播產(chǎn)生的主要影響，可將電波傳播方式分成下列幾種：

（1）地波傳播（沿地面?zhèn)鬏敚?/p>

（2）天波傳播（依靠電離層反射傳輸）

（3）視距傳播（無阻擋傳輸）

目前我們無線對講使用的頻段VHF和UHF,主要以視距傳輸為主，VHF和UHF略有地波傳播的特點(diǎn)，具有繞射能力，同時穿透效果也很明顯。

1.3 我國常用無線電頻段的劃分

1.4 無線電通訊方式

（1）單工通訊方式：無線電波單方向傳輸。例如：尋呼發(fā)射機(jī)、調(diào)頻廣播發(fā)射臺、調(diào)頻收音機(jī)的通訊方式均稱之為單工通訊工作方式。

（2）半雙工通訊方式：無線電波雖然雙方向傳輸。但同一時刻對于某通訊對象而言，發(fā)射時不能接收，接收時不能發(fā)射，例如：經(jīng)常使用的對講機(jī)和車載臺均稱之為半雙工通訊工作方式。（俗稱單工方式）

（3）雙工通訊方式：無線電波同一時刻雙方向傳輸。在接收的同時仍能發(fā)射，即能聽又能講。例如：中繼臺、GSM手機(jī)、有線電話等均稱之為全雙工通訊工作方式。

第二章   無線對講系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

2.1 工程概況

上海港國際客運(yùn)中心SB-9號樓坐落于黃浦江畔的北外灘。地下一層和地上20層,地上部分由A、B兩座塔樓組成.

2.2 需求分析

根據(jù)業(yè)主的招標(biāo)要求及上海國際客運(yùn)中心SB-9號樓對講機(jī)覆蓋系統(tǒng)建設(shè)的特點(diǎn)，我們認(rèn)為系統(tǒng)應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)：

- 設(shè)計(jì)的對講機(jī)覆蓋系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域?yàn)榇髽堑牡叵率�，裙房及塔樓�?biāo)準(zhǔn)層的公共走道及救生樓梯和電梯箱體內(nèi)；

- 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求具備兩組覆蓋頻率供安保部、工程部使用，兩個頻道互相可切換通信，并不會互相產(chǎn)生干擾;

- 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的頻率為當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理局獲得許可，并可在建成后獲得系統(tǒng)使用許可證；

- 整個對講機(jī)覆蓋系統(tǒng)采用室內(nèi)吸頂天線和同軸電纜組成的室內(nèi)無源分布系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)信號的覆蓋；

2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)

- 上海國際客運(yùn)中心SB-9號樓使用部門的要求；

- 國家無線電管理局室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范：

- 國家無線電管理委員會，國無管[1994]19號文《關(guān)于公眾數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)使用頻段的通知》；

- 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》（國標(biāo)GB8702-88）；

- GB/T 50311-2000建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范；

- YD/T 5082-99建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)施工圖集；

- 參考以往大量室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的案例基礎(chǔ)上，并結(jié)合五月花生活廣場區(qū)域的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，盡力避免了以往設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，采用可靠的技術(shù)和材料以提高此次設(shè)計(jì)中系統(tǒng)地合理性和穩(wěn)定性。

第三章   無線對講系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

整個無線對講機(jī)覆蓋系統(tǒng)是包括信號源和天饋室內(nèi)分布系統(tǒng)兩部分組成。信號源作為系統(tǒng)的核心部件將接收到的對講機(jī)信號處理后，放大并回送到對講機(jī)終端，從而實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)外對講機(jī)之間的橋接作用，天饋室內(nèi)分布系統(tǒng)作為信號在建筑內(nèi)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，遍布建筑各個位置，通過室內(nèi)天線來發(fā)射和接收天線附近對講機(jī)終端的信息，室內(nèi)分布系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響到整個覆蓋區(qū)域的效果。

3.2 系統(tǒng)設(shè)備布局

信號源-中繼控制信道機(jī)設(shè)計(jì)安裝在上海港國際客運(yùn)中心SB-9號樓一層的弱電機(jī)房內(nèi)，由一個立式機(jī)柜構(gòu)成，所有信號都將在這里作匯接處理，并發(fā)散到整個上海港國際客運(yùn)中心SB-9號樓建筑內(nèi)部，中繼站經(jīng)過合路平臺后將信號輸出給室內(nèi)天線分布系統(tǒng)。輸出的主干線建筑的內(nèi)部橋架系統(tǒng)將信號傳輸?shù)礁鱾�層面的室內(nèi)天線上，并通過室內(nèi)天線將信號發(fā)送給移動中的對講機(jī)終端。

3.3 頻道的規(guī)劃與使用

我們通過調(diào)查進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣：調(diào)查人員分為四組,在兩小時內(nèi)分別對安保、工程、管理及保潔人員使用對講機(jī)的時間進(jìn)行統(tǒng)計(jì),然后計(jì)算出各部門的使用對講機(jī)的概率,如下圖表：

通過數(shù)據(jù)采樣結(jié)果,我們可將覆蓋整個上海港國際客運(yùn)中心SB-9號樓內(nèi)部的頻道為兩個，可提供給上海港國際客運(yùn)中心SB-9號樓安保、工程、管理及保潔人員使用，考慮到安保部門的工作頻率非常高，必須獨(dú)享一個頻道，工程部可考慮和管理部、保潔部這些非繁忙部門合用一個頻道，另外有些臨時人員，可考慮采用脫網(wǎng)的頻道進(jìn)行短距離通信，既節(jié)約了有限的頻率資源，有不受干擾的通信。

3.4 天線的布放

室內(nèi)分布系統(tǒng)的天線布放雖簡單但重要，是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。我們遵循“小功率，多天線”的原則，保證信號均勻覆蓋整個目標(biāo)建筑物。采用小功率的優(yōu)點(diǎn)是信號易于控制，輻射小，對外干擾小。根據(jù)物業(yè)管理人員工作區(qū)域,我們將上海港國際客運(yùn)中心SB-9號樓的無線對講覆蓋的區(qū)域劃為客梯、消防電梯、樓梯和公共區(qū)域(包括設(shè)備機(jī)房)四大部分。各區(qū)域的點(diǎn)位分布如下表:

客梯和公共區(qū)域是管理人員日常巡檢的重要區(qū)域,而消防電梯和樓梯又是應(yīng)急事件發(fā)生后的重要疏散通道,保證這些區(qū)域通信暢通,不僅可以預(yù)防惡意事件的發(fā)生,而且還可以及時有效對應(yīng)急事件進(jìn)行處理。

3.4.1 電梯的覆蓋

由于電梯井道墻壁較厚、電梯橋箱為金屬體、電梯高速運(yùn)行等等這些因素都給磁波的空間傳播帶來了很大有阻礙。電梯的覆蓋方式通常有兩種:一種是在電梯井道內(nèi)壁貼裝定向天線;另一種是在電梯廳內(nèi)吸頂安裝全向天線。

針對上海港國際客運(yùn)中心SB-9號樓電梯的特點(diǎn),我們經(jīng)過分析,搭建測試模型,最終采用電梯廳吸頂安裝全向天線的方式進(jìn)行覆蓋。原因主要有以下幾點(diǎn):

1. 電梯井道空間狹小,天線安裝在里面不利于信號發(fā)散,多徑衰減大大增加,天線的覆蓋效果大大降低;

2. 電梯井道內(nèi)施工屬于高空作業(yè),線纜布放、天線安裝的都很困難,不利于成本控制;

3. 施工完成后,電梯正常運(yùn)行,沒有辦法進(jìn)行施工驗(yàn)收,若施工工藝不合格,很可能會導(dǎo)致電梯不能正常運(yùn)行,給樓宇管理帶來安全隱患;

上海港國際客運(yùn)中心SB-9號樓電梯布局如下,A、B塔樓均有一個消防電梯和四個并列的客梯組成。

針對上海港國際客運(yùn)中心SB-9號樓電梯布局,我們搭建了一現(xiàn)場個模擬測試平臺, 測試過程中一名技術(shù)人員用模擬信號源在9層的客梯和消防電梯廳內(nèi)發(fā)射信號,另一名技術(shù)人員用專業(yè)設(shè)備在各樓層進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣.測得數(shù)據(jù)如下:

通過以上測試數(shù)據(jù),我們得出在消防電梯廳內(nèi)布放天線,可向下覆蓋三層,向上覆蓋兩層,所以我們每隔五層在消防電梯廳布放一根室內(nèi)吸頂全向天線;在客梯內(nèi)布放天線,可完全覆蓋四個電梯上下各一層,所以我們每隔一層在客梯廳內(nèi)布放一根室內(nèi)吸頂天線。

3.4.2 樓梯的覆蓋

上海港國際客運(yùn)中心SB-9號樓塔樓的樓梯為剪刀梯,初步設(shè)計(jì)時,我們設(shè)計(jì)每隔五層在在樓梯內(nèi)安裝室內(nèi)吸頂天線,施工過程中發(fā)現(xiàn)在樓梯內(nèi)不具備安裝條件,我們通過先進(jìn)的設(shè)備進(jìn)行多次模擬測試,最終將天線調(diào)整到樓梯前室,施工方便的同時也保證了樓梯內(nèi)的信號覆蓋。

3.4.3 公共區(qū)域的覆蓋

無線對講覆蓋系統(tǒng)屬于隱蔽工程,天線為無源器件,一般都安裝在吊頂內(nèi), 而上海港國際客運(yùn)中心SB-9號樓公共區(qū)域幾乎全是鋁扣板吊頂,鋁扣板對電磁波的衰減是石膏板的幾十倍(參考數(shù)據(jù)見下表),業(yè)主擔(dān)心無線對講信號經(jīng)過鋁扣板衰減后達(dá)不到覆蓋要求,也不想將天線安裝于吊頂外,造成整個樓宇裝潢的不協(xié)調(diào)。我們同樣通過現(xiàn)場模擬測試,測得天線信號經(jīng)過鋁扣板衰減后,場強(qiáng)可以達(dá)到-80dBm(即話音質(zhì)量可以達(dá)到3分以上),解決了業(yè)主的后顧之憂。

3.5 信號場強(qiáng)推算

天線末端的信號推算

根據(jù)無線電管理局的設(shè)計(jì)要求，天線末端的最大信號強(qiáng)度不能高于15dBm，根據(jù)自由空間損耗公式1：

L = 32.4 + 20log (F) + 20Log(D)

不同材料穿透損耗經(jīng)驗(yàn)值:（400MHz）

因此，建筑內(nèi)天線能覆蓋的半徑遵循以下公式：

                                P-15-12-8-L < -80dBm 

                                P=10dBm

                                L=55dB

代入公式1算得天線能覆蓋的半徑為

                                D=32M

由此得出，設(shè)計(jì)天線端口增益為10dBm的情況下，在開闊的公共區(qū)通過建筑的墻體，隔板和管道的衰減后，到達(dá)32M處的信號可保持在-85dBm以上。

3.6 本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的達(dá)到的覆蓋效果

本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)對上海港國際客運(yùn)中心SB-9號樓作完全的覆蓋，主設(shè)備發(fā)射功率在40W,終端設(shè)備發(fā)射功率設(shè)定在3W，整個上海港國際客運(yùn)中心SB-9號樓樓內(nèi)通信的質(zhì)量都達(dá)到話音3分以上標(biāo)準(zhǔn)，并無斷續(xù)，建筑內(nèi)95%以上的區(qū)域信號場強(qiáng)高于-85dBm，建筑外紅線外100米范圍以外信號場強(qiáng)低于-105dBm，符合當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理局對企業(yè)對講機(jī)對外界電磁泄漏的規(guī)定，同時也很好的保證企業(yè)的調(diào)度保密性。

3.7 使用合法的頻率及獲得系統(tǒng)許可證{403～430MHz}

此次無線對講機(jī)覆蓋系統(tǒng)所使用的頻率是為上海港國際客運(yùn)中心SB-9號樓專門申請的頻率。所選擇的頻率是由上海市無線電管理局指派的，并發(fā)放頻率使用許可證。考慮到信號在封閉空間的傳播特性，我們建議申請的頻率在以上注明的頻率范圍內(nèi)。同時，我們將有責(zé)任采用技術(shù)措施來避免在合法頻段上來外界的頻率干擾。并避免建筑內(nèi)的信號向外界泄漏。所以在頻率申請前后我們將在現(xiàn)場監(jiān)測并建議合適的頻率給用戶方向有關(guān)部門提出申請。

第四章    系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)評價

4.1 系統(tǒng)的測試過程

測試時間：2010年07月5日，2010年07月10日
測試地點(diǎn)：上海港國際客運(yùn)中心SB-9號樓

測試設(shè)備：駐波比測試儀、場強(qiáng)儀、寫頻電腦、手持終端

人員配備及分工

1、技術(shù)工程師1名

負(fù)責(zé)設(shè)備調(diào)試，各樓層的駐波比測試及情況判斷。

2、施工技術(shù)員1名

測試時若技術(shù)工程師提出需對饋線部分做出修改時進(jìn)行及時變更。

測試設(shè)備及工具

1、駐波比測試儀

測試檢查饋線系統(tǒng)信號駐波比，可判斷線路通常與否及對信號的實(shí)際衰減。

2．鉗子，接頭等其他必要工具

3、場強(qiáng)儀

測試樓層內(nèi)的各個點(diǎn)位，信號覆蓋強(qiáng)度是否達(dá)到要求。

測試情況說明：

經(jīng)過安裝與調(diào)測、設(shè)置，完成了各個平面樓層的天線安裝。

測試環(huán)境：

各平面樓層測試數(shù)據(jù)：

在上海國際客運(yùn)中心SB-9號樓無線對講覆蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,我們針對其建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),考慮到其電梯、樓梯以及吊頂方式等等因素,采用先進(jìn)的設(shè)備和有效的測試方案,搭建了一套從技術(shù)、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)各方面均達(dá)到了優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目,為上海港國際客運(yùn)中心SB-9號樓安全保衛(wèi)工作提供了有力的保障。

此作品來源于2011摩托羅拉解決方案大獎賽