城市地下综合管廊无线覆盖系统

一、前言背景

城市地下综合管廊监控，即在城市地下建造一个隧道空间，将污水、电力、综合通信，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，实施统一规划、设计、建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。它是实施统一规划、设计、施工和维护，建于城市地下用于铺设市政公用管线的市政公用设施。目前国内的综合地下管廊建设还处于初期发展阶段。

综合管廊无线覆盖提供管廊内部各工作面之间移动通信手段，无线信号覆盖整个管廊的线路区域和管理区域。系统应能够在管廊内维修、抢救、巡逻等人员与控制室管理人员之间建立灵活的通信联络而设计的，它可以通过控制中心的调度基地台对管廊内工作人员传送信息、通知及命令等，对突发事件及时进行命令和人员调度。

综合管廊因其特殊的环境结构，对其智慧化的运营管理也提出了更高的要求。因此需

要部署一系列的传感器用于实时监测，以及巡检机器人和手持PAD的移动巡检等等，为此需要一套稳定可靠的无线传输系统用于业务数据的承载。管廊运维管理中心将依靠视频监控平台、语音调度平台、数据监测平台、WiFi人员定位等进行管理运维。

二、需求分析

(1)信息化管理：因为地下管廊结构复杂，长度较长，所以需要对地下综合管廊进行全面信息化管理，为此部署了大量监测传感器，通过无线实时获取传感器数据，全面监测市政隧道内各类能源设施设备状态，防患设备故障隐患，提高管廊管理效率。

(2)网络的可靠性：为了保证监测数据的稳定回传和机器人控制数据的实时下发，需要管廊内的无线覆盖实现快速无缝漫游，防止因切换时网络丢包过多而造成的业务中断。

(3)网络的可管理性：在机器人巡检的同时也定期进行人工巡检，巡检人员手持PAD移动巡检需要实时回传数据，同时也需要对该人员进行定位管理，方便及时排查解决故障点。

(4)WIFI定位：通过Wi-Fi定位技术，获取管廊内流动人员以及工作人员的实时位置，实时监控人群数量及方向变化，在封闭环境中，一旦出现高危情况时，可以有效的协助管理人员统一指挥，将用户基本位置信息在系统进行统一显示。

(5)网络具有扩展性：为了能够应对今后行业对于无线网络的更多的需求，例如增加传感器和机器人等等，这需要我们保证在当前实际以及可见的未来发展的基础上建设高性价比的WLAN，为了保证无线网络的可扩展性，避免将来的二次建设，需要在方案构架，这样不仅能充分保护原有资源，而且具有较高的性价比。

系统设计使用无线信号对管廊内的管理区域及人员经常活动区域进行无缝覆盖，使整个系统达到无盲区、覆盖均匀，信号清晰，稳定可靠；系统设计采用的产品保证以上要求，以满足综合管廊的内部管理、使用和维护，以及保安、消防、紧急通信之要求等，使其内部管理、维护以及保安、消防人员之间方便、快捷地保持联系、通讯，达到良好的通讯效果。

上海兆越根据综合管廊项目的实际需求、图纸情况和现场勘查情况，结合目前市场上无线通信技术，为本项目无线覆盖系统进行设备选型和无线覆盖方案提供技术支撑。以下为综合管廊断面图：

根据图纸所示及现场勘查，需要对管廊的污水仓、电力仓及综合仓，污水仓、电力仓、综合仓及燃气仓进行无线覆盖。

三、方案设计

3.1整体覆盖方案设计

根据需求分析和无线产品现场环境测试，上海兆越的基于IEEE802.11a/b/g/n/ac通信标准的工业无线AP对管廊覆盖，可以满足管廊无线覆盖方案设计要求；下图为组网结构图：

无线AP与设备仓的环网交换机连接，再通过无线的方式对管廊进行无覆盖，使之与管廊内的手持移动终端连接，监控机房核心交换机外挂无线AC，对管廊内的所有无线AP进行集中配置与管理。

上海兆越MWP-6620-T一体化工业无线AP采用2400MHz WIFI通信制式，具备终端设备兼容性高、传输带宽大，通信技术成熟等优势，是目前综合管廊最常用的无线通信方式。管廊内部属于纯净的空间，不存在外界的无线干扰，2.4G频段WIFI现场实施可以采用1、6、11三个常规信道进行交叉布置，可以避免信道间的同邻频干扰。

根据综合管廊的直线长条式内部结构，管廊内部采用一体化无线AP设备，一体化AP

内置小角度定向天线，每个仓里放2台AP的方式进行两侧线性化覆盖，有效的保证了覆盖

距离，根据现场模拟测试，此种方式完全符合信号覆盖要求，具体方式见下图：

为最大实现好的覆盖效果，避免天线的后波瓣干扰，建议向同一方向覆盖的方式，在管廊中间位置放置另外一台AP，并根据管廊内部现场情况调整设备的输出功率和天线的下倾角，以多点位、低功率、滴灌式的覆盖原则确保管廊内部无缝覆盖。

3.2无线定位系统

从技术领域来讲，无线定位可以分为广域定位和短距离无线定位两种。广域定位技术又可以分为卫星定位和移动定位，包含GPS、GSM/CSMA/3G、基于移动通信网络辅助的GPS(A-GPS)等，其有基础设施支撑，主要应用在室外，技术相对比较成熟。短距离定位技术主要包括WLAN、RFID、蓝牙、UWB、超声波、红外线等，主要适用于室内环境，无需建立昂贵的基础设施，精度较高，部署灵活，成本也相对较低。

基于Wi-Fi网络的定位技术，这样既可以得到覆盖最广泛的网络，从而在更多的场景得到应用，又使得技术应用的门槛和成本较低，便于技术的规模应用。

目前基本的无线信号传输模型主要有确定性模型和经验模型。经验模型则基于某特定环境下的实际测量结果，在实际中信号源和接收端置于不同距离和位置，测量其功率损耗，通过采集大量数据导出功率损耗曲线及其函数。根据大量实测结果，经验模型更适合室内定位系统的建模。

进行定位时，移动终端将收集到的各个不同信号源在该点的信号强度数据发送给定位服务器，定位服务器根据信号强度的高斯分布的平均值和标准差，根据当前点实时测得的对应信号源的信号强度，去计算覆盖当前点的所有信号源的联合高斯分布概率。

定位系统如下：

定位系统详细说明：

定位服务器：提供Wi-Fi定位功能，收集AP传送来的终端信号，计算终端位置，保存终端位置；

工业无线AP：提供无线上网功能，提供探针功能，将扫描到的周边的Wi-Fi终端的信号强度传送到定位服务器，同时为手持终端提供语音数据回传服务。

工业无线控制器：无线控制器AC，配置和管理AP。

3.2工业AP安装

具体安装示意图如下：

安装方式：（壁挂式）