長距離蒸汽管道視頻監(jiān)控的無線信號傳輸

1視頻監(jiān)控系統(tǒng)概述

在長輸熱網(wǎng)領(lǐng)域,視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以對長距離蒸汽管道的重要部位進行監(jiān)控,保證蒸汽管道的安全運行,并且能夠有效實現(xiàn)防人為不利因素、防盜的監(jiān)控,因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)必將得到越來越廣泛的應(yīng)用。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)能將前方監(jiān)控點實時采集的視頻和監(jiān)測數(shù)據(jù)及時傳輸給電廠或熱力公司監(jiān)控室,實時動態(tài)地報告被監(jiān)測點的情況是否安全,運行維護人員就能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并進行處理。

1.1無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是熱網(wǎng)工程中最常見的監(jiān)控系統(tǒng)之一。因為無線傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)綜合成本較低,無須花費采購大量光纜及挖溝埋管等費用,只需一次性投資,所以特別適用于長距離蒸汽管道。

1.2視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸方式比較

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸有無線傳輸形式、有線模擬傳輸、有線視頻監(jiān)控這3種類型,其中無線傳輸形式利用無線擴頻信號進行傳輸,有線模擬傳輸利用有線視頻電纜進行傳輸,有線視頻監(jiān)控利用電話線、DDN、1sDN、光纖進行傳輸。這3種傳輸方式在施工、可擴展性、傳輸范圍、維護管理等方面存在較大差異,具體對比如表1所示。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的無線傳輸不受地形復(fù)雜和路徑長短的限制,而且布線工作量小,實施簡單,十分靈活和便捷,非常適用于在環(huán)境監(jiān)測重點區(qū)域建立的防控系統(tǒng)。

長輸熱網(wǎng)工程重點監(jiān)控區(qū)域的無線視頻系統(tǒng)由中心基站和多個就地槍機或球機監(jiān)測點構(gòu)成。監(jiān)控系統(tǒng)與各監(jiān)測點之間一般通過點對多點或點對點的連接通信方式,構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),實現(xiàn)現(xiàn)場圖像的實時無線傳輸。

2無線鏈路計算分析

2.1無線鏈路的衰落儲備

擴頻微波數(shù)據(jù)傳輸鏈路的站距主要是依據(jù)采用設(shè)備的各項參數(shù)、天線高度、電波傳輸所經(jīng)過的地形、電波路徑的氣象條件等各種因素確定的。

衰落儲備:

（1）要保證誤碼率小于l0^-8的數(shù)據(jù)傳輸鏈路指標,必須保證微波傳輸鏈路具有一定的衰落儲備,這是多年微波電路設(shè)計及運行經(jīng)驗所證明的。

（2）無線局域網(wǎng)應(yīng)用中經(jīng)常會遇到各種地形、地貌或者不一樣的氣象條件,這些條件將對微波數(shù)據(jù)傳輸鏈路造成不同的插入衰減。

（3）系統(tǒng)連通時,收發(fā)天線角度一般不可能是理想的最佳方向角,方向角誤差必然帶來一定的天線增益插入損耗。在移動局域網(wǎng)互聯(lián)時,應(yīng)保留一些儲備。

（4）計算機無線（局域網(wǎng)）接入網(wǎng)的鏈路設(shè)計、測試、試運行證明:收發(fā)鏈路在40km的站距條件下,保證5dB衰落儲備是必需的,最好有10dB的衰落儲備。

2.2無線視距信道上的傳輸特性

以上討論的自由空間傳輸,假定大氣是均勻和無吸收的,而且地面離傳輸路徑較遠,其反射可以忽略,但實際上,由于視距傳播的大氣效應(yīng),必須考慮大氣與地面的影響,對自由空間傳輸做必要的修正。就衰落而言,簡單進行如下理論分析:

(1）平衰落:這主要是由于直射波與地面反射波的相位干涉結(jié)果結(jié)合產(chǎn)生的衰落。如:企業(yè)、山地、森林反射系數(shù)為0.01～0.2,田野反射系數(shù)為0.3～0.5,水面反射系數(shù)為0.9～1。

(2）頻率選擇性衰落:對于頻帶只有十幾兆的微波射頻頻譜,可以近似考慮為平衰落:對于二三十兆寬帶微波射頻頻譜,應(yīng)考慮頻率選擇性衰落。

(3）一般來說,10GHz及以下的頻段,雨霧的散射衰減并不顯得特別明顯,通常只有幾分貝,不用考慮。

2.3路徑剖面圖

路徑剖面圖是路徑設(shè)計的有力工具。一般情況下,通過選擇無線設(shè)備的站址(確定站址海拔高度）,也可以適當調(diào)整天線高度,保證在視距范圍內(nèi)電波傳輸路徑上,就不會出現(xiàn)對擴頻微波信號的嚴重阻擋。

3系統(tǒng)設(shè)計方案

揚州某項目東部主干線長度約39km,南部主干線長度約16km。需要在蒸汽管道沿線布置15個視頻監(jiān)控點來監(jiān)控每個現(xiàn)場的環(huán)境情況,監(jiān)控中心在30km之外,通過光纖傳輸?shù)姆绞绞┕ぶ芷陂L,成本過高,不是理想的選擇,而基于無線傳輸在此類應(yīng)用中的巨大優(yōu)勢,可以使用無線擴頻技術(shù)進行無線傳輸。

考慮到監(jiān)控點和監(jiān)控中心之間距離較遠,中間可能有障礙物遮擋,先在沿線采用點對點的方式將15個監(jiān)控點集中起來,監(jiān)控點采用傳輸距離5km的sl3030,然后在周圍選擇一個高點作為中繼點,在監(jiān)控中心一端也選擇一個高點作為中繼點,分別采用兩套設(shè)備做中繼,傳輸中繼鏈路采用能傳10km距離的sU3030,然后在兩個中繼點之間采用s800外接高增益拋物面天線做遠距離傳輸,將監(jiān)控視頻實時回傳到監(jiān)控中心進行監(jiān)控和存儲。具體網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖1所示。

根據(jù)環(huán)境來看,采用高帶寬電信級無線設(shè)備,其安全防護等級均支持lP68標準,能夠確保其在室外環(huán)境長時間使用的需要,符合環(huán)境監(jiān)測無線傳輸使用的實際情況。

4結(jié)語

針對長距離蒸汽管道,采用無線擴頻傳輸技術(shù)可實現(xiàn)全方位、全過程的安全監(jiān)控。在今后視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺中要充分挖掘和利用其優(yōu)勢,為蒸汽管網(wǎng)安全監(jiān)控提供更為有效的信息支撐。