無線通信監控技術研究

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無線通信監控技術研究:人防工程中無線通信監控技術淺析

摘 要：伴隨人防工程的建設開發，監控系統在其安全管控中體現了綜合優勢價值。無線通信手段的快速發展應用則逐步變為各類監督管控體系的主體鏈路模式。本文就人防工程中無線通信監控技術展開探討，對提升工程建設水平，創設顯著效益，有重要的實踐意義。

關鍵詞：人防工程；無線通信；監控技術

引言

人民防空通信系統是國防戰備的重要組成部分。人民防空通信系統是隨著城市防空襲斗爭的出現而產生和發展的。人民防空通信系統也是人民防空的重要組成部分。人民防空通信系統保障人民防空指揮機構對人民防空襲斗爭實施穩定 可靠暢通和不間斷的指揮，是一項群眾性的國防戰略工作。軍隊有關部部門應向人民防空部通報空中情報，軍隊通信部門對人民防空通信負有保障和業務指導任務，戰時防空，城市防衛，要地防空，野戰防空都要運用各種通信手段建立協調通信、與其它通信相比較，人民防空通信具有軍事價值，也是進一步突出了人民防空的特色。

一、人防通信工程基本特征分析

1、波段特征：無線通信為人防通信應急應用體系的核心構成內容，借助空間點播傳輸特征以及既定規律完成通信。包括長波、短波以及中波通信、高頻還有特高頻通信等。各類通信均可完成數據通信。其中短波通信也可叫做高頻通信，其顯著特征在于，通信傳輸距離較遠，基于中繼系統為電離層，因而其距離可由數公里至數萬公里。

2、施工特征：施工架設相對簡單便利，移動處理快速，可應用移動天線實現動中通信。倘若想發揮更佳的性能水平，則可應用固定天線。該線路架設施工通常位于野外環境中也僅需要數分鐘便可完成。

3、對講聯絡系統靈活：人防工程與他類專用通信系統之中，進行超短波的傳輸通信通常為常規對講通信聯絡以及集群通信體系等。當前常規對講聯絡系統為全球用戶廣泛應用的服務形式之一。基于應用便利靈活、維護管理簡單，該類常規應用體系將始終為超短波通信應用最為常見流行的技術。系統中實現基礎通話以及接聽功能的基礎上，還具備更豐富的他類功能。集群通信便為系統體現的可用信道功能，可為整體用戶的集成應用，發揮了自動優選信道的良好功能。可實現資源的全面共享以及費用承擔，并可令信道設施整體共用，實現多功能的應用服務，高效快速的無線調度與優質的通信傳輸。

4、該系統特征在于實現了頻率共用，可令原有配合單位專用頻率實現全面集成，并供各方一同應用。其中共用設施基于頻率實現的共用，因此有可能令各個分建管控中心以及基站工作設施進行匯集建設。同時，共享覆蓋范疇可實現各個附近覆蓋范疇網絡的全面互聯，進而獲取更為廣泛的覆蓋地區。再者，共享應用的通信系統業務，可基于網絡系統，進行有序的組織傳輸各類專業豐富的信息資訊，為各方服務應用。短波通信體系以及超短波間利用專用設施完成互聯，構建了靈活豐富、高效、多功能的無線通信應用網絡系統。

二、人防通信工程無線通信技術

當前，人防工程項目中普遍應用的無線手段包括數傳電臺、通用分組無線服務技術、CDMA、衛星通信、短波技術以及無線網橋手段等。CDMA以及通用分組無線服務技術為移動與聯通公司承載的主體數據傳輸服務項目，數據傳輸過程中具有明顯優勢，也就是信號的覆蓋范疇廣泛。另外，通過測試該兩類技術可

符合傳輸較小數據量的標準，卻不能承載大容量數據的信號。例如大容量的視頻信號等，無法實現遠程無線的高效傳輸。數字電臺通常為點對點以及點至多點的服務運行環境，可同計算機系統、PLC系統數據終端完成直接高效的互聯，進而實現快速的透明無線傳輸。數傳電臺其應用傳輸距離通常為二十至五十公里，體現了優質的抗干擾性能以及靈敏的接收能效。該技術相對成熟，且規范統一，普遍應用在數據采集、遙測以及監控工程中。當然，伴隨移動、聯通公司無線通信技術的逐步成熟化發展，令各類設備成本費用下降，并令較多數傳電臺實現了更新發展，其將向著更加智能、高速率、敏捷、高帶寬的方向不斷邁進。加之自身誤碼率較小、通信信道安全可靠特征，令數傳電臺勢必發展為人防工程以及他類行業通信服務的優質手段。

三、人防通信工程中短波通信的分析

短波通信是唯一不受網絡樞紐和有源中繼體制制約的遠程通信手段，一但發生戰爭或災害，各種通信網絡都可能受到破壞，衛星可能受到攻擊。無論哪種通信方式，其抗毀能力和自主通信能力與短波無可相比。在山區、戈壁、海 洋等地區主要依靠短波，與衛星通信相比，短波不用付費，運行成本低。近年來短波通信技術在世界范圍內獲得飛躍發展。短波通信被廣泛地用于政府、軍事、人民防空、氣象、導航、水利等部門，用于傳遞語言、文字、網像、數據等信息。短波通信始終是人民防空遠距離指揮通信和應急通信的重要手段之一。

短波通信是戰略通信網的重要組成部分。也是人民防空通信的重要組成部分。短波通信設備相對簡單、體積小，機動靈活，成本低，可用較小的發射功率進行遠距離通信。所以一直是重要的通信手段，特別是實現遠距通信的主要手段。

短波通信戰時比衛星通信更可靠。設備相對簡單，造價低，體積小、容易部署、機動靈活。傳播損耗小，以較小的功率進行遠距離通信。可迅速組織近、中、遠程距離通信。短波通信的性能在很大程度上取決短波信道的特性，短波信道是一種典型的隨機參量信道，它靠天波和地波兩種傳播數據方式進行傳播。地波傳波較隱定。但傳播距離在幾十公里.天波靠電離層的反射傳播而電離層的特性是隨時間、空間及無線電波的頻率隨機變化的，因此短波信道的參數及其對信號傳輸的影響也是隨機變化的。在我國短波通信網是戰略通信網之一。是戰時作戰指揮通信的“殺手锏”.也是人民防空防空襲斗爭的“殺 手銅”，它必然在未來防突襲斗爭中發揮著無與倫比的作用。

四、人防工程無線網橋技術應用

人防工程建設階段中，可通過無線網橋設施實施科學測試與服務應用。可利用四路視頻監督管控系統，借助無線網橋搭建鏈路，完成通信。可位于平臺一方應用視頻服務器令視頻模擬形成可位于網絡系統中應用傳輸數據流，而后令信號從無線網橋逐步傳輸至監控一端。接下來，可利用無線網橋完成接收，并通過監控服務器的高效匯集處理，令視頻信號完成錄像以及快速的儲存，基于網絡實現。監督管控工作人員則可就具體的權限標準位于局部網絡系統中實現視頻信息的瀏覽查閱、錄像等處理。建成通訊鏈路，可位于遠端進行設備參數布設，提升維護管理便利性。監控應用視頻信息持續、清楚，可符合監督管理核心標準。由系統鏈路總體冗余性不難得出，其測試應用傳輸距離可達到無限網橋手段應用服務的最大化標準。由系統整體可靠穩定性標準審視，倘若應用距離繼續擴充，進行類似監管服務，則應秉承審慎細致的態度應用該技術手段。總之，人防工程地下建設、環境相對復雜、具有一定干擾影響特征決定，布設無線通信系統、優質的運營服務具有一定難度。為此，我們只有配置優質良好的通信服務設施，應用現代化無線通信技術手段，開創優質高效的人防工程無線通信系統，方能提升總體應用服務效能，發揮無線通信技術綜合優勢，推進人防工程建設實現可持續的全面發展。

結束語

現如今，無線通信技術取得突破性發展，這些為基于新一代通訊技術的遠程監控系統的研制提供了技術支持和實現可能。人防通信作為多種通信技術的融合涉及有線通信、無線通信、衛星通信、人防警報通信、計算機網絡等多種技術要求維護人員具有較高的專業技術水平，因此也需要國家加大對其的投入支持力度。

無線通信監控技術研究:無線通信技術在地鐵列車監控系統中的應用研究

摘要：近些年來城市軌道交通發展較快，在一定程度上也推進我國城市化進程，為了保證地鐵的安全運行，需要在地鐵列車監控系統之中應用無線通信技術，基于此，本文論述了無線通信技術在我國地鐵列車監控系統之中的應用。

關鍵詞：無線通信；地鐵列車；監控系統

引言

地鐵已經成為人們生活的重要組成部分。隨著地鐵事業的不斷發展，客運量不斷增加，地鐵安全問題受到了社會各界越來越廣泛的關注，保障地鐵安全運行，需要一套穩定、可靠、高效的監控系統支持。地下空間相對較窄，列車運行線路卻很長，沿途站點又多，需要地鐵列車與地面指揮中心進行很好的配合。因此，相互通信顯得尤為重要。無線通信技術的快速發展，為地鐵列車高質量、高速率的安全運行提供了良好的契機。

1、無線通信技術定義

無線通信主要包括微波通信和衛星通信。微波是一種無線電波，它傳送的距離一般只有幾十千米。但微波的頻帶很寬，通信容量很大。微波通信每隔幾十千米要建一個微波中繼站。衛星通信是利用通信衛星作為中繼站在地面上兩個或多個地球站之間或移動體之間建立微波通信聯系。

2、無線通信技術原理

任何導體中電流強弱的變化都會產生電磁波。利用這一物理現象，通過調制可將信息加載于電磁波之上。當電磁波通過空間傳播到達收信端，電磁波引起的電磁場變化又會在導體中產生變化的電流，通過解調將信息從電流變化中提取出來，就達到了信息傳遞的目的。

3、無線通信技術的優點與缺點

無線通信技術有著有線通信技術無法比擬的優點，但基于現階段的技術，無線通信技術也有無法超越有線通信技術的缺點。下面我們通過比較。

優點一：使用無線通信方式組網，通訊系統建設周期短，安裝調試簡單、快捷，同時減少投資。有線通信方式的建立必須通過架設通信電纜或光纜，而信號纜的架設一般通過挖掘電纜溝或建設通信桿的方式。這種方式需要花費大量的人力和物力、建設時間長，一旦遇到特殊的應用環境，如山地、湖泊、林區等特殊地理環境或是移動物體等，布線相當困難。有線網絡的架構有很強的制約性。而無線通信方式只需在每個終端連接無線傳輸裝置和建設適當高度的天線即可。

優點二：無線通信方式擴展性好。如無線網絡已組網完畢，一旦需要增加新的用戶而擴大網絡，只需增加相應新的無線通信設備。而有線網絡首先需要重新布線，其次增加通信設備和接口，不但施工周期長，而且大大增加投資。并且無線通信方式可方便增加動態使用者，這是有線組網無法企及的。來說明兩者的優缺點。

缺點一：無線通信方式安全性較差，容易受到黑客攻擊。這一點是無線通信方式最大的不足。任何事物都有兩面性，無線通信方式就是因為有上述優點，就不可避免的容易被不法分子利用。例如，我們家庭利用無線網絡交換機組建的局域網，經常被鄰居“贈網”，即使通過設置密碼，現也有相應途徑破解。

缺點二：無線通信方式帶寬較低，通信速率短期無法超越有線通信。以3G無線通信網絡為例，3G無線通訊理論速率為：下行速度峰值理論可達3.6Mbit/s，上行速度峰值也可達384kbit/s。而光纖理論通訊速率為16Gbit/s以上，兩者相差甚遠。

3、無線通信技術在地鐵列車監控系統中的應用

3.1、地鐵列車監控系統中的無線網絡技術要求

在地鐵監控系統中，最明顯的客觀條件就是系統本身常常會受到很大的限制，因此，無線通信技術的應用非常重要。要想使列車監控系統的核心保持正常運行，就要運用高速穩定的無線通信技術。地鐵列車監控系統的要求有以下幾個方面：高數據傳輸速率、支持運動狀態、無線網絡覆蓋領域廣泛、需要利用漫游來進行切換、安全穩定性高等。

3.2、無線通信技術在地鐵列車監控系統應用中的結構

地鐵列車監控系統的無線通信模型如圖1所示

圖1地鐵列車監控系統結構

移動節點STA安裝在車上，列車速度可以達到120公里/小時，并且能夠沿著多個鋪設的AP向STA提供視頻和音頻數據服務，用于監控列車的運行狀態、控制速度等。在列車提速的過程中，需要多個AP進行快速的切換，由于切換過程中很容易產生丟包、延遲現象，都會對無線網絡的質量產生很嚴重的影響，甚至導致整個網絡溝通障礙，引起交通事故。因此，AP和STA之間信息的成功交換是無線通信技術在地鐵中應用的重要目標。

3.3、攝像頭模塊本系統

用于現場圖像采集的PTC08攝像頭是一款集視頻捕捉、圖像采集、拍攝控制、JPEG圖像壓縮、串口傳輸于一體的圖像采集處理模塊，其內置的高性能數字信號處理芯片實現了對原始圖像的高比例壓縮。攝像頭拍攝的圖片采用標準JPEG格式輸出，數據通過標準RS232串口與單片機相連，此外自帶的簡單圖像傳輸協議使得攝像頭可以方便地實現與電腦以及各種嵌入式系統的連接，并可以直接匹配標準PC機的串口電平。該串口攝像頭具有上電休眠功能，即上電時只有通信接口和圖片存儲器部分工作，耗電較多的圖像處理部分處于休眠狀態。向攝像頭發出拍照命令前應喚醒然后再發送拍照命令，圖像處理部分開始正常工作。正常工作后，除非接收到休眠命令，否則攝像頭不會自動進入休眠狀態。在異步串行接口中，一個字節數據由1個起始位，8個數據位和1個停止位組成。起始位始終為0，數據位低位先發，停止位始終為1，最后發送。單字節0X4B數據發送時序圖如圖2所示。

圖2RS232字節數據傳輸時序圖

3.4、GPRS通信模塊

GPRS是通用分組無線業務的簡稱，具有通信速度快、永遠在線、收費合理等優點，使得GPRS通信模塊在遠程無線通信控制中得到廣泛應用。本系統通過單片機控制GPRS通信模塊進行數據傳輸，一方面要求所用的GPRS通信模塊能夠連接到GPRS網絡，另一方面要求在GPRS通信模塊支持實現TCP/IP傳輸協議，以實現在Internet網絡的數據傳輸。本系統的GPRS通信模塊選用SIMCOM公司的SIM300S，尺寸小、功耗低、性能突出。該模塊內置TCP/IP傳輸協議，省去了外部繁瑣的編程，同時它集成了標準的RS232接口以及SIM卡，采用AT指令集通過串口對它進行初始化設置。

3.5、監控中心

監控中心主要由行車調度中心、車廠調度中心、視頻監控中心以及車站控制室共同組成。監控中心通過無線傳輸網絡接收列車傳輸過來的實時位置信息、車廂內的視頻圖像等，了解列車的運行情況。列車也可以按照監控中心發送過來的信號在監控中心的遠程控制下運行。

3.6、紅外探測模塊

為了滿足在出現非法入侵時自動對監控現場進行拍照的需求，本系統采用了HR？SR501紅外人體感應探測器。感模塊工作電壓范圍可在4.5～20V，靜態工作電流小于50μA，可通過跳線方式設置探測模塊工作在可重復觸發方式或不可重復觸發方式。當有人非法進入紅外模塊感應范圍時，紅外感應模塊輸出高電平，用以啟動圖像采集模塊進行拍照，并將所拍圖片通過GPRS通信模塊發往指定號碼的手機，實現遠程監控系統自動對現場的實時監控。

4、結語

隨著地鐵事業快速發展的要求，無線通信技術已經成為地鐵監控系統建設中一個重要的、關鍵的技術手段。無線通信技術克服了傳統有線網絡受制于列車快速運行，距離跨度大等客觀條件的缺陷，使地鐵列車監控系統更為方便、實時和高效。但與此同時，無線通信技術相比傳統有線網絡仍然存在著傳輸有延遲、穩定性不足等缺點，在今后的工作中，如何有效提高無線通信技術應用的穩定性和可靠性，將成為研究的重點方向。

無線通信監控技術研究:無線通信監控技術在油區運用探索論文

摘要：隨著油田的開發，偏遠油區的數據監控、視頻監控在油田的安全生產、管理中發揮著重要作用，而無線通訊技術的應用已逐漸成為各種監控系統的主要鏈路方式。本文對目前廣泛應用的幾種無線通訊技術的進行簡單介紹，分析偏遠油區的地理環境及生產環境對無線通訊技術應用的影響。并對應用無線網橋技術進行的平臺視頻監控項目中的成功應用做簡單介紹。

關鍵詞：無線通信；油田；監控系統

一、引言

在油田偏遠油區生產過程中，對相關生產參數及油井視頻進行遠程監控對偏遠油井的安全生產起著至關重要的作用。但由于偏遠油區裝置遠離油田總部，應用有線的通訊方式，施工困難且周期長、靈活性差。而無線通訊方式由于其建立物理鏈路簡單易行，成本低，可以根據現場需求及時調整項目方案，靈活性好，系統的功能擴展方便，因此特別適合偏遠油區對通信鏈路的要求。

二、常用的無線通訊技術

目前在油田現場廣泛應用的無線通訊技術主要有GPRS/CDMA、數傳電臺、擴頻微波、無線網橋及衛星通信、短波通信技術等。

其中GPRS和CDMA技術中國移動和中國聯通公司的主營數據傳輸業務，在數據傳輸方面有著很強的優勢，即信號覆蓋范圍廣。對于陸上油田生產區域基本完全覆蓋。但由于海上油田地理位置特殊，遠離陸地的基站，因此很多海上生產平臺還無法為GPRS/CDMA信號完全覆蓋。此外經過測試，GPRS的平均速率為20kbit/s～40kbit/s，CDMA的平均速率為80kbit/s～100kbit/s，可以滿足傳輸小數據量的生產數據要求，但無法滿足大數據量的信號（例如視頻信號）遠程無線傳輸。雖然有利用CDMA技術進行視頻信號傳輸的案例，但效果并不理想。

數字電臺用于點對點或點對多點的工作環境，能夠提供標準RS-232接口，可直接與計算機、RTU、PLC等數據終端連接，實現透明傳輸。數傳電臺的傳輸速率從1200～19.2Kbit，傳輸距離20～50公里。具有抗干擾能力強、接收靈敏度高等特點。數傳電臺技術比較成熟，標準統一，一直以來廣泛用于油田的數據遙測/數據采集與監控(SCADA)項目中。但隨著GPRS/CDMA技術的日漸成熟，相應的設備價格的降低，使得在很多應用場合中數傳電臺被GPRS/CDMA所取代。但同時，數傳電臺的相關技術也在不斷發展，智能化、網絡化、高帶寬的數傳電臺也不斷涌現。結合數傳電臺誤碼率低、信道可靠的特點，數傳電臺必將成為海上油田通信技術應用的可靠選擇。

擴頻微波和無線網橋技術是近幾年興起的一門數據傳輸技術。擴頻微波最大優點在于較強的抗干擾能力，以及保密、多址、組網、抗多徑等，同時具有傳輸距離遠、覆蓋面廣等特點，特別適合野外聯網應用。而無線網橋是無線射頻技術和傳統的有線網橋技術相結合的產物。無線網橋是為使用無線（微波）進行遠距離數據傳輸的點對點網間互聯而設計。它是一種在鏈路層實現LAN互聯的存儲轉發設備，可用于固定數字設備與其他固定數字設備之間的遠距離（可達50km）、高速（可達百Mbps）無線組網。這兩項技術都可以用來傳輸對帶寬要求相當高的視頻監控等大數據量信號傳輸業務。

例如，對于遠離陸地且無法進行中繼的海上平臺，通訊鏈路只能通過衛星通信和短波通訊。其中衛星通信范圍大，只要衛星發射的波束覆蓋進行的范圍均可進行通信。不易受陸地災害影響，建設速度快，易于實現廣播和多址通信等等優點。但其運行費用相對昂貴，且系統維護要求高。短波通訊以往只在軍事通信、專業通信、業余通信中發揮著極為重要的作用，因其傳輸速率低、噪聲大，電離層反射天波為主，通常不能穩定的使用固定頻率工作等缺點，因此在其他領域已慢慢淡出人們的視線。盡管短波通信存在一些缺陷，但對于海上油田而言，短波通訊作為可靠性高、覆蓋區域廣的通信方式，用于海上平臺的緊急通信及小數據量傳輸應該是一個比較好的選擇。

三、環境因素對技術應用的影響

偏遠油區的環境因素以以海上油田最為特殊。海上油田除了考慮信道帶寬，傳輸數率，傳輸距離，發射功率，天線要求等通信設備本身的技術參數外，在應用無線通訊技術的過程中，還必須全面地考慮海上平臺獨特的地理環境與地理條件對無線通信技術應用的影響。

3.1對信號傳輸的影響

可以通過選取性能好的設備或應用抗干擾措施以減少甚至避免干擾。但無線通信過程中的信號衰落問題則是普遍存在的，而且是不可避免的。由于海上油田遠離陸地，與陸地之間的廣闊的海域、多變的氣候使得在陸上應用效果很好的技術在海上應用時沒有了用武之地。

微波在空間傳播中將受到大氣效應和地面效應的影響，導致接受機接受的電平隨著時間的變化而不斷起伏變化，我們把這種現象稱為衰落。從衰落的物理因素來看，可以分成以下幾類：吸收衰落、雨霧衰落、K型衰落、波導型衰落、閃爍衰落等等。在各種衰落因素中，吸收衰落、雨霧衰落及K型衰落對海上油田的無線通信應用影響較大。

3.2對技術應用的影響

各項通信技術在海上油田應用中還存在的另外一個問題就是其獨特的現場環境。海上平臺一般空間狹小，還要考慮海上多風，平臺最高點一般較低的特點。

首先是對天線安裝的限制。海上微波通信受地形地貌影響，相同的通信距離要求兩端天線的高度更高。對于衛星通信、擴頻微波、短波通信等天線體積較大的應用，由于海上風力較大，抗風性的要求也使得設備在小平臺的安裝變得十分困難。

此外，對于無人值守的平臺，設備必須具有高可靠性、可自動維護、參數遠程設置等功能。而對于衛星通信、短波通信等要求平臺上配備專業管理操作人員進行設備的管理維護，這一特點也為技術的應用帶來一定的限制。

四、無線網橋技術在海上平臺視頻監控中的應用

在實際的現場應用中，我們選取了基于5.8G無線網橋設備進行了現場應用測試。測試地點為淺海油井，測試內容為4路視頻監控圖像的傳輸。該系統具體解決方案是利用摩托羅拉Canopy5.8G無線網橋建立通信鏈路。在平臺一側首先通過視頻服務器將模擬視頻信號轉化為可在網絡傳輸的IP數據流，之后由無線網橋將信號傳輸到陸地端。陸地端一側通過無線網橋進行接收后由視頻監控服務器處理后，對視頻信號進行錄像存儲及Web。相關用戶可依據相應權限在局域網內進行視頻圖像的瀏覽、錄像等操作。

系統通訊鏈路建立后，可遠端對設備參數進行設置，設備維護方便。監控視頻圖像清晰、連貫，滿足監控要求。從系統的鏈路冗余可以看出本次測試的應用距離已接近5.8G無線網橋技術在海上應用的最遠距離。從系統的穩定性出發，在更遠一些的類似應用中應謹慎選擇這項技術。公務員之家

結論

無線通信技術在偏遠油區的應用已逐漸成為各種監控系統的主要鏈路方式。在選取相關技術時除了要考慮包括傳輸距離、信號帶寬、天線安裝條件、發射功率、設備功耗、系統成本等各方面因素外，同時還要充分考慮環境對通信的影響。信號的衰弱會使很多通信技術達不到理論標定的距離，因此無法適應現場需要。面對大量的數據傳輸管理的需求，在選擇無線通信技術手段方面還應統籌計劃。特別是要對采用技術的先進性、可靠性及系統的可擴展性等多方面進行綜合考慮。

無線通信監控技術研究:談無線通信技術的移動視頻監控系統

摘要：本系統針對當前變電站固定式視頻監控系統的不足，在監控前端采用移動式巡檢設備，對日常的巡視巡檢、倒閘操作以及現場工作進行視頻錄入，并在后臺搭建內外網專用通信服務器，通過無線通信技術將視頻數據傳輸到遠程后臺電腦上，便于監控人員在遠程實時的對變電站現場進行監護監督，減少了人力成本，提高了工作效率。

關鍵詞：無線通信；移動；實時

1概述

隨著科技的發展，可穿戴設備技術、人工智能技術、無線通信技術等突飛猛進，在人們生產生活的方方面面發揮著不可替代的作用。但在電力巡檢裝備方面，綜合應用較少，如何將上述技術體現在電力生產及運維裝備的“物聯化”，研制出一套集成化、智能化的變電站移動視頻監控系統成為電力企業一直關注的重點。蕪湖供電公司擔負著整個蕪湖地區的電力發展規劃、電網安全經濟運行、電力設施建設維護等生產管理和電力營銷工作。如圖1所示，目前公司所轄變電站使用的是固定式視頻監控，前端監控現場根據變電站具體情況安裝相應數量的攝像機，以及相應的報警器（比如紅外報警器、煙霧報警器等），把攝像機視頻線纜、控制線纜等都連接到網絡視頻服務器上，網絡視頻服務器有網絡接口，可以直接連接到交換機上，把圖像及相關數據傳送到內部網絡上［1］。然而，由于固定式視頻監控系統存在距離遠、視角差以及清晰度低等方面的原因，導致現場工作中存在以下幾方面的不足：（1）現場布線復雜、監控盲區多、不能清晰、靈活的覆蓋整個區域；（2）對設備工況的巡視巡檢工作不能實時的進行視頻回傳，無法直接上傳到管理人員辦公桌電腦熒屏上，更不可能上傳到管理人員手機上；（3）對大型倒閘操作和大型工作現場在遠程缺乏有效的視頻監控手段，現場情況反饋不夠及時準確，指揮人員難于快速決策；（4）設備費用高，維修不便。在目前電網龐大復雜、安全可靠性要求不斷提高以及“運維一體化”不斷推進的背景下，怎樣能使作業流程不斷優化、作業效率不斷提高、安全監督不斷加強，是公司研究的重點。移動視頻監控系統裝備攜帶方便，現場部署后將作業人員的雙手解放出來，工器具的使用將更加便捷，巡視巡檢監督監控過程會更加流暢，各種工具儀器的配合也得心應手。本系統支持集成GPS全球衛星定位功能，可支持后臺快速定位移動視頻監控的變電站位置。實時采集的數據圖像等信息可傳回后臺存儲分析，對于應急突發事件的處理更加及時，可大量縮短作業時間、故障修復和消缺的時間，減員增效。本系統支持遠程指揮［2］，雙向對講，可以遠程督導變電站作業人員操作，實現變電站作業精益化指揮、保存現場第一手影像資料，可大大降低勞動強度和作業風險，提高了裝備的智能化水平，在保證效率和質量的前提下滿足當前電力企業對應急處理突發事件能力和響應速度的要求［3］。

2系統構成

移動視頻監控系統由移動式巡檢裝備、無線通信專網和后臺管理中心三個部分組成。（1）移動式巡檢設備移動式巡檢裝備由智能巡檢攝像頭（支持音頻輸入／輸出）、手持單兵主機（安卓平板型）、多功能網關、光電互補續航電源四個部分構成，如圖2所示。攝像頭的體積小巧、安裝架設方便、圖像回傳清晰，能適應于各種天氣條件，移動狀態下畫面不失真。手持單兵主機便于現場巡檢操作人員使用，便于監控智能巡檢攝像頭布設場景。在智能巡檢攝像頭抵近監控時，通過對手持單兵主機的操作，巡檢操作人員有較為靈活、適宜和安全的工作環境，可進行智能巡檢配置，可單手掌握，不妨礙巡檢操作人員的工作。光電互補續航電源的光電轉換率高，能保證巡檢裝備的電力供給。（2）無線通信專網聯通公司的3G無線傳輸網絡采用歐洲成熟的WCDMA技術，經過10多年的發展，其具有上網速度快和信號覆蓋率高等特點，WCDMA可以很好地支持語音、圖像、數據以及視頻通信。從上述同業對標分析可以看出，在3G無線數據傳輸基礎運營商中聯通的WCDMA是性能最好的。由于4G網絡的覆蓋情況及穩定性和3G網絡還是有很大的差距，而變電站一般建設在比較偏僻的地方。因此，基于3G的無線通道和無線數據傳輸網絡的實用性和性價比綜合考量，選擇聯通3G網絡對于流動性強、分支機構多、安全性要求高的電力用戶為最為理想的移動組網方式。（3）后臺管理中心后臺管理中心是一套基于專用防火墻接入的部署在專用服務器上的遠程智能統一監控平臺，通過其實現遠程對多個設備的高頻通道狀態監視，直接進行遠程高頻通道試驗并同時觀察試驗結果，實現對站內一、二次設備工作的監督，及時糾正不安全的工作行為等功能。圖3為該系統組網拓撲圖，變電站移動視頻監控設備終端通過3G／4G的無線方式接入基站后，經運營商內部設備交換機進入為專屬用戶（電力用戶）分配的專用APN，普通用戶不能進入該APN，只有專網SIM卡號白名單才能進入該APN網絡，防止其他非法用戶的進入（VPN或VPDN隧道技術）。后端采用物理專線接入方式，專線網絡接入變電站后臺的“移動巡檢系統管理平臺”，最后轉換為以太網接口后通過專設移動視頻監控接入防火墻，連接入電力內網，通過電力內網與供電公司的遠程智能統一監控平臺聯通。在遠程智能統一監控平臺下部署變電站移動視頻監控系統后臺管理中心。

3功能應用

該系統的應用主要包括：設備巡視巡檢、大型操作監護指導、大型工作現場安全監督三個方面。（1）設備巡視巡檢傳統的設備巡視巡檢中，巡視結論、試驗結果、異常缺陷以及設備狀態情況往往是通過紙質記錄、口頭描述匯報給調度及領導，不僅效率低下，而且匯報的準確性也不能確保。在使用該系統后，可以將現場需要記錄匯報的設備情況通過視頻更直觀、更實時地展現給遠程調度和領導，大大提高工作效率。圖4為巡視過程中設備狀況通過視頻傳回遠方的直觀圖像。（2）大型倒閘操作監護指導當變電站有大型倒閘操作（如主變操作、母線操作等）時，班組長、工區領導或公司領導通常會到達現場進行監護指導，在變電站越來越多、停送電操作越來越頻繁而人力有限的今天，也存在效率低下、覆蓋面不足的缺點。在使用該系統后，領導可以在遠方電腦在線實時進行監護，糾正不安全行為，在操作碰到疑難問題時，也能第一時間進行解答指導，確保了操作的安全性和準確性。圖5為倒閘操作中遠程進行操作監護的直觀圖像。（3）大型工作現場安全監督當變電站有大修或技改項目（主變大修、更換壓變等）時，現場安全措施是否布置到位、工作人員是否規范施工等是保證工作安全完成的重點，因此，每項大型工程都必須指派到崗到位安全，監督人員到現場監督整個工作過程。在工作現場越來越多的今天，該系統能達到減員增效的作用，設置好移動視頻監控系統后，能實現全程班組、工區、公司三級安全監督，及時糾正工作人員不安全行為，確保工作安全進行。圖6為遠程對工作現場的安全監督圖像。

4創新特點

移動視頻監控系統打破了常規視頻監控模式，具備以下幾個特點：（1）靈活分布、易安裝該移動視頻巡檢設備無需布線，施工方便，機隨人走，不受距離限制，擴充能力強，可隨時隨地移動監測。（2）跨平臺聯動該系統可以融合視頻監控、智能視頻偵測、安防監控、智能跟蹤、自動化在線監測、消防、智能門禁、環境監測、生產運維等多個系統，實現跨平臺統一聯動。（3）監控方式多樣在智能通信設備不斷發展的今天，可在本地或遠程通過電腦顯示器或手機瀏覽監控畫面。只要有網絡覆蓋，便有“看得遠”的用武之地，無需架設專線，就可以與現場實時互動，方便指揮決策。（4）數據集中、易管理基于無線通信接入技術，改變了原有分級上傳處理方式，只需一個統一平臺就可以對站內一、二次設備工作進行監督，及時糾正不安全的工作行為，集中管理，極大地提高了效率，降低了傳輸成本。不用親臨現場，便可及時準確把握情況，工作效率大幅度提高。

5總結

移動視頻監控系統的應用將大大提高工作效率，減員增效，并能解決傳統視頻監控系統盲區較多、清晰度低的缺陷，讓工作人員能及時傳輸巡視巡檢結果，倒閘操作能得到更有效的監護，工作現場安全監督更加全面。該系統的應用和推廣將有助于提高電網的安全、穩定運行性，保障企業、居民用電，提升供電公司服務形象和服務質量，提升經濟和社會效益。

作者：余嘉文 魏慶衛 張楊光 單位：國網蕪湖供電公司變電運維工區

無線通信監控技術研究:煤礦井安全監控的無線通信技術

摘要：在我國目前的能源結構中，煤炭仍然占據較大的比例。安全問題是煤炭產業中最重要的部分，但就目前而言，我國的煤炭生產環境不容樂觀，在救援方面也相對落后。所以，應當把煤炭產業與現代的信息技術相結合，利用這些新技術，提高井下生產的安全性以及保證救援的及時性。文章就煤礦安全這一課題展開了針對性的研究，結合井下生產的實際情況，提出把無線通信技術運用到煤炭產業的各個環節，以加強對礦井下的安全監控。

關鍵詞：安全監控；煤炭產業；無線通信技術；礦井

1煤礦井下安全監控無線通信技術的重要性

在最近的幾年里，我國的煤礦事故時有發生，這不僅意味著財產的損失，更重要的是威脅到了井下工作人員的生命安全。就目前而言，我國的煤炭產業的安全生產情況仍然和世界上的發達國家存在較大差距，2012年，我國每生產100萬噸煤炭的人員死亡率為0.37，而同年美國的這一數據為0.03，澳大利亞為0.05；2016年，我國每生產100萬噸煤炭的人員死亡率為0.156。從這些數據中可以看出我國在煤礦安全生產上仍然有許多不足的地方，與世界發達國家的差距也比較大；也可以看出，隨著我國的發展，安全問題也在逐漸得到改善，但仍然與發達國家之間存在差距，這說明我們國家在煤炭行業中仍然可以改進。煤炭事故不僅對國家和人民的財產生命安全造成威脅，其同樣也是一個社會問題，人民時刻關注這個問題。因此，我們國家也對煤礦的安全生產越來越重視。這使得我國煤礦安全事故得到一定程度的控制，但煤炭的安全生產仍然存在問題，人們對其中的一些具有代表性的煤礦事故展開分析，發現這些事故的原因大部分是因為地面的工作人員不能與井下的工作人員進行實時溝通，地面工作人員也不能實時監控井下工作人員所處位置和工作狀況，這就造成一旦發生事故，不能及時發現井下工作人員所在位置導致救援效果不理想，這是其中的一個問題[1]。另一個問題是由于人為疏忽造成的安全問題，比如，負責瓦斯監測的工作人員由于不負責任或疏忽沒有及時發現瓦斯超標所造成的安全事故。通過以上的分析，如果在煤礦的生產監管過程中可以實現及時有效的信息傳輸，那么煤礦的安全問題將會得到一定的改善。而無線通信技術可以對此提供幫助。

2煤礦井下生產現狀以及煤礦產業對無線通信的需求

我國是世界上最大的煤炭生產國，煤炭產量大約占據世界總產量的1/3。但我國的煤炭生產卻存在很多的安全隱患，在我國，幾乎每年都可以看到有關煤礦事故的新聞，這些事故無一不在說明我國的煤礦生產現狀仍然不容樂觀。在煤炭產業中，最重要的問題就是安全生產。在我國一些大中規模的煤礦中，在一口井下工作的各類工作人員能夠達到千余人，大量的工作人員和工作設備分布于礦井中，在實際的生產過程中，井下的工作人員需要和地面人員進行溝通，實時地將井下監控數據傳遞到地面安全人員，以便地面工作人員對這些數據進行查看分析。如果發生事故，監控人員也需要將事故信息傳遞到相關人員手中，以便對采取及時有效的救援。目前，我國煤礦的地面通信網絡建設已達到實際需求，但井下通信仍然需要繼續加緊建設。煤礦的通信方式主要分為兩類，一類是有線通信，一類是無線通信。在過去，井下通信主要依賴有線通信，而且，由于技術受限，每個通信系統都需要專門鋪設電纜來實現溝通，這就意味著各個通信系統并不能實現互聯互通。這種情況使得信息不能進行及時傳遞，而且，維護這些通信系統也需要耗費大量的精力。在后來，光纖技術的出現雖然解決了一些問題，但總體提升空間不大[1]。而無線通信技術就可以完美地解決這些問題，如果將無線通信技術應用于煤礦的安全生產，那煤礦的安全問題就可以得到很大程度的改善。

3煤礦安全監控以及無線通信技術

3.1實現井下工作人員的位置監控

煤礦一旦發生事故，井下的工作人員位置信息將成為關鍵信息，如果能夠實施監測到井下工作人員的位置，將會對救援工作起到巨大的作用。在地面上，要定位一個人大多采用全球定位系統（GlobalPositioningSystem，GPS），但在井下，GPS信號無法進行全覆蓋，因此GPS的效果不是特別好[2]。在目前的煤礦井下，一般使用無線射頻識別（RadioFrequencyIdentificationDevices，RFID）等無線通信技術來實現井下工作人員的位置監控，但這些技術在進行精確定位時有些力不從心，因此，人們應該結合井下的實際工作環境，開發出一套適合井下的無線通信技術，實現對井下工作人員的精確定位，這樣一旦發生事故，地面救援人員就可以精確定位到受困礦工并對其進行及時、有效的救援。

3.2實現井下安全隱患預警

我國的煤炭儲量豐富，但我國的大部分煤礦都屬于高瓦斯煤礦，這種煤礦的開采難度比較大，危險系數也比較高，要想提高煤礦安全性，就需要對這些安全隱患進行監測預警。比如在瓦斯的監測方面，如果對這類監測開發一套實施監測預警系統，能夠對瓦斯的含量做到實時監測并對其進行預警，那這類事故的發生將會得到大大緩解。目前在煤礦的安全系統中都有監測預警功能，但有些還做不到對數據進行實時傳輸和預警，難以滿足實際的安全需求[3]。這也需要將更有效的無線通信技術融入煤礦安全監測系統中，爭取實現煤礦的安全生產。

3.3運用無線通信技術實現井下信息的實時監測和傳遞

（1）將多個功能集合在一起通過RFID或者Wi-Fi發到監控中心，比如說將定位功能和監測瓦斯的功能結合在一起，攜帶定位識別設備的工作人員每走到一個地方都可以實時了解這個地方的瓦斯濃度，以便判斷能否進入該區域，同時，將預警功能也整合到這個設備當中，這個設備將該工作人員所在位置的信息實時傳遞到監控中心，監控中心實時對這些數據進行監測分析，一旦發現異常情況立即通知井下工作人員并給出解決方案；（2）在工作區域建立基站，將定位功能和地壓監測功能整合到一起，使得這些數據可以實時傳遞到監測中心，并由這些數據分析得出是否會出現危險；（3）將煤礦的監控系統與政府監控網互連，這樣不僅可以讓政府及時了解到煤礦生產情況，也可以對煤礦生產情況進行實時監測，一旦發生危險，政府就可以調動最大力量去參與救援，以確保礦工的生命安全。這些功能的實現都要基于無線通信技術，有了無線通信技術的支持，信息才能及時、有效地進行傳遞[4]。

4結語

煤礦的生產安全是一個永恒的主題，為了實現這一目標，要堅持發展煤礦安全技術，基于煤礦井下實際需求，結合現代先進技術，開發有效的安全措施。無線通信技術對煤礦的安全生產起到了決定性的作用。在無線通信的基礎上可以實現很多功能，例如，井下工作人員的位置監控、井下安全隱患的實時預警等，這些功能都將對井下的安全生產起到巨大的作用[5]。同時，在實際應用上，有些技術達不到實際需求，這就需要人們繼續努力鉆研，開發出合適的方法來確保井下生產的安全性，進而達到保障井下工作人員的生命安全和國家財產安全的這一目標。隨著技術的發展，無線通信在煤礦中將得到更大范圍的運用，同時也將取得更大的效果，人們要用自己最大的努力不斷完善和發展煤礦井下的安全技術，爭取將煤礦事故發生率降到最低。

作者:陶崗 單位:云南省宣威市電子政務網絡管理中心