城市地下综合管廊无线覆盖系统

1、 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

2、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

3、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，

4、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

5、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

6、-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

7、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。

8、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

9、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） 安装方式：（抱杆式）注：根据管廊内部结构，无线 AP 采用侧壁挂式安装四、产品介绍4.1 MWP-6620-T 室外一体化 2.4GHz 工业无线 AP MWP-6620-T 是一款支持 IEEE 802

10、.11b/g/n 工业级室外一体化无线 网桥/AP；可支持单频模式，采用 2R2T 的架构，最高速率可达 300Mbps，无线发射功率最高 500mw，内置18dBi 双极化定向天线，天线角度 30，在空旷环境下，覆盖距离可达 200300 米。MWP-6620-T 支持 FAT AP/FIT AP 工作模式，冗余的无线连接方式，保证了整个无线网络的可靠性；MWP-6620-T 工业级无线 AP 符合行业标准，包括工作温度、电源输入电压、浪涌保护，ESD 保护和抗振性。MWP-6620-T 工业级无线 AP 在电源使用方面，提高了供电可靠性，支持 POE 受电。MWP-6620-T 可以作为无

11、线热点用于室内外的 WLAN 信号覆盖和无线网桥，主要应用于电力、油田、森林防火、智能交通、轨道交通、无线城市、智能制造等工业领域。产品特点： 内置内置 18dBi 双极化天线，天线角度 30 支持 IEEE802.11b/g/n（2T2R） 高速无线连接，传输速率最高可达 300 Mbps 支持 AP、Station、AP WDS、Station WDS 等多种工作模式，适应不同网络应环境需求 支持信道自动选择，配合 MIMO 技术，抗干扰能力强 最大发射功率 500mw，且功率可调 IP68 防护等级及工业级设计，设备坚固耐用，适用于工业环境 工作温度-4075 支持 220V AC &

12、48V PoE 受电 规格参数：属性MWP-6620-T1x 10/100/1000M接口2 个 WIFI 射频 N 型接口1O/1OO/1000M 自适应，3/4/5 类双绞线,支持最大传输距离 100mIEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3abIEEE802.11b/g/nRF 工作频段2.4122.484 GHzDSSS: CCK / DQPSK / DBPSKRF 调制OFDM: / BPSK / QPSK / 16QAM / 64QAM / 256QAM300Mbps18dBm双极化30Multi-SSID每个 Radio 最多支持 8 个 ESSID安全基于

13、MAC/IP/Protocol/端口过滤技术64 位和 128 位 WEP，WPA /WPA2(IEEE 802.1X/RADIUS, TKIP and AES)RF TX 功率500mw802.11n (2.4GHz)：-67dBmMCS7（HT20）-64dBmMCS7（HT40）RF RX 灵敏度802.11a：-91dBm6Mbps -72dBm54Mbps802.11g：-91dBm6Mbps -72dBm54Mbps802.11b：-91dBm2Mbps -87dBm11MbFAT AP/FIT APWebTelnetAC 集中管理SNMPWEP Encryption-64/128

14、 bitWPA/WPA2 PersonalWPA/WPA2 Enterprise安全PoE 受电电源工作环境安装方式外形尺寸防护等级宽高深：26526569mmIP67 防护等级 质保期5 年IEEE802.3：CSMA/CDIEEE802.3i：10Base-TIEEE802.3u：100Base-TIEEE802.3ab-1000Base-TIEC61000-4-2(ESD) 8kV(contact),15kV(air)IEC61000-4-3(RS) 10V/m(80MHz2GHz)IEC61000-4-4(EFT) Power Port:4kV;Data Port:2kVIEC6100

15、0-4-5(Surge) Power Port:2kV/DM,4kV/CM;Data Port:2kVIEC61000-4-6(CS) 3V(10kHz150kHz);10V(150kHz80MHz)IEC61000-4-16(共模传导) 30V(cont.),300V(1s)EMC4.2 MWA-512 工业无线控制器（AC）MWA-512 产品采用先进的网络处理技术和交换式总线技术，具有强大的硬件转发能力和灵活的协议处理能力，并加强了用户管理、网络安全、计费、网管等方面的处理，使之既有以太网接入经济、成熟的特色，又有非常高的用户管理和运营能力。MWA-512 产品可以提供丰富的接入上网方式

16、，支持用户的多种方式接入，提供丰富的网络协议、灵活的计费方式。提供灵活的接口配置，提供缜密的网络安全机制，尤其是防止针对本设备的大流量数据攻击，同时具有安全手段的带外网管，以及丰富的网管方式，使得网络易于管理。产品特点： 可管理 512 个 AP 支持静态路由、RIP、OSPF、BGP、策略路由等路由协议 PPPoE/IPSEC/SSL 透传 支持 AP 集中管控，统一配置、管理、升级等 支持支持远程管理 AP 支持 LAN 口下接 AP 零配置接入，由网关集中管理 支持 220V AC规格参数MWA-51244.5mm (H) x 482.6mm (W) x 440mm (D)5.6Kg长期

17、工作温度：5C40C，湿度：5%85%（无冷凝）短期工作温度：-5C50C，湿度：5%90%(无冷凝) 存储温度：-40C70C，32000 并发15 万小时可用度99.999%MTTR30 分钟6 个 10/100/1000M 自适应接口、6 个 SFP 接口、2 个串口、1 个 USB90264 V AC47-63Hz70W1 个 RMI XLS416 处理器内存4GB buffer onboard DDR2 内存1 个 bootloader 启动专用的 16MB norflash 芯片4GB芯片CF基于 CAPWAP 协议的集中式管理无线集中控制SSID 与 VLAN 绑定AP 接入用户

18、数限制基于 MAC/IP 用户限制多 SSID 支持AP 广播自动发现 AC AP 通过 DNS 发现 ACAP 通过 DHCP option43 发现 ACAP 自动配置下载自动功率调整非法 AP 检测AD-HOC 网络检测智能 RF 自愈合射频管理信道冲突检测与调整基于用户的负载均衡基于流量的负载均衡链路聚合VRRP 备份支持支持 IPV4/V6网络与高级应用内置 DHCP Relay802.11i 安全（WPA、WPA2）802.1x、MAC 地址认证EAP(PEAP、TLS、TTLS、SIM)支持内置/外置 Portal 认证方式支持 Radius 认证、本地认证认证与安全 支持 Radius Server 切换与备份支持计费与认证分离支持 AP 限制最大接入用户数支持长用户名认证P2P、IM 阻断；业务识别支持多个白名单、黑名单配置支持多个 Portal 服务无线用户二层隔离（单播和广播）ARP 攻击/欺骗防护CPU 攻击防护DOS 攻击防护管理与维护设备告警与邮件通知UL 60950-1CAN/CSA C22.2 No 60950-1