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水井巷中央商务区一期智能化工程方案主要针对物业、保安、商业、管委会等管理部门使用的对讲机设备在园区内的通信信号覆盖而设计,主要目的是提供用户一份可供参考的对讲机覆盖实施方案。
国家通信行业标准,YD5039-97《通信工程建设环境保护技术规定》;
中华人民共和国国家标准《电磁辐射防护规定》(国标GB8702-88);
GB/T50311-2000建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范;
YD/-1997大楼通信综合布线系统第一部分:总规范;
YD/T5082-99建筑与建筑群综合布线系统工程设计施工图集;
现场网络勘察资料及场强模拟测试数据;
此项目工程实际需要中用户需要建立八个独立的覆盖频道,主要为保证项目里需要全区域工作的人员如保安、工程、管理等人员等的对讲机在园区内主要工作区域通信畅通,通过建立了此套无线对讲机覆盖网络系统(以下简称WTCS),以保障人员的协调配合工作。
设计的覆盖范围:
地面公共区域
主要的设备机房区域(噪声低于80dBm的区域)
要求通联地点
1)覆盖网络应考虑的几个重点:
针对建筑身处繁华商业圈的位置,:
覆盖网络必须对外界的干扰小,并且不易受到其他同类设备的干扰:
在周围大量存在无线覆盖网络和对讲机应用的闹市地段,不仅要考虑通信的覆盖面,同时也要考虑到无线电干扰的存在性,毕竟同时使用的用户太过集中,必须依靠更合理的设计来避免互相的干扰问题.
地下室内的信号覆盖必须均匀分布:
必须采用分区域覆盖的方法来实现信号的均匀性,由于地下室结构错落复杂,信号很容易在其中衰减,所以将通过多套天线系统来将地下室划分成多个独立的覆盖区域,保证在每个区域中都获得最佳的接通率.
覆盖的重点区域:
对讲机覆盖系统主要服务于物业管理部门,所以更多的要考虑管理人员经常出入的区域如:保安巡逻的消防楼梯、和消防电梯、地下层的大型设备机房、设备层、物业管理办公室、监控消控机房。这些区域的话音质量和接通率是考量一个成熟的对讲机覆盖系统的重要标准。
系统具备可扩容性:
可在增加系统主机设备后,接入室内分布系统实现多个频道在园区内的覆盖,不需要更改天馈系统。
设备必须美观大方:
采用的天线外露设备将采用美观大方的小型隐藏式天线,必要时完全置入天花板内部,以提高整体美观性.
2)设计原则及造价
在必须保证系统的质量的前提下,尽可能降低工程造价成本。
施工的难度:
尽量考虑施工过程中,原器件安装牢固,馈线的铺设简便、易行,保证施工不破坏楼宇结构和美观,同时考虑施工比较容易实现及施工效率,确定合理的走线方式。
场强与信号情况
设计中尽量作到室内场强均匀,并有足够的边缘信号强度合理选择天线的类型和规划天线的输出功率及布放位置,使在满足设计要求达到良好的均匀覆盖同时采用的天线数量最少。
控制信号泄漏
为建立较完美的无线覆盖网络,在设计时兼顾边缘场强的计算,保证不会产生明显的信号泄漏同时覆盖网络必须对外界的干扰小,并且不易受到其他同类设备的干扰,在周围大量存在对讲机的洁净室内,不仅要考虑通信的覆盖面,同时也要考虑到无线电干扰的存在性,必须依靠更合理的设计来避免互相的干扰问题。
3)工作范围
此次提交给用户的设计方案包含了wakie-talkie系统所必需的所有设备器件,并包含了从勘测设计、采购、安装、调试开通、培训及售后服务在内的所有内容。—Talkie对讲机覆盖系统设计方案
1)Walkie-talkie室内分布系统设计:
该工程的WTCS系统设计采用四套数字主站来保障八个频道的通信覆盖,主站负责园区内各工作组的的通信转发,主站安置在消控机房内,采用标准19英寸机柜安装。通过建筑的桥架和弱电井将主干1/2英寸电缆分别引到各栋楼内,各楼层的信号覆盖是通过分布在楼层内的吸顶天线将信号发射出来,吸顶天线能覆盖平面上20-22米半径的范围。整个系统由通信电缆,耦合/分配器及吸顶天线组成的网络结构,称为室内分布天线系统(DAS)。独立的DAS系统保障了信号的均匀分布,并实现了整个园区内无干扰的100mW的低辐射功率控制,对室外的信号泄漏低于标准要求的50米以内。在地下室区域采用吸顶室内天线来实现狭小区域的信号覆盖,每套天线覆盖的区域互相连接,从而实现信号的无缝隙覆盖。
2)八信道覆盖的设计及必要性
根据该项目业态的要求特点,分配八个信道,通常需要及时响应和讲究团队效应较强的部门是工程部和保安部、管理等,他们往往需要在第一时间对情况作出反映和调派,同时这叁个部门的人员又具有高流动性的特点,所以对讲机通信的距离和效果就成为他们效率提升的有力支持,为他们提供独立的频道,并且保证在建筑内的各个部位通信清晰,特别是他们的工作区域。成为评估对讲机覆盖系统质量的重要标准,所以我们此次设计为双信道覆盖系统,是工程部门和安保部门可能不收干扰的在建筑内任意位置实现双向无线对讲机的及时通信,从而协助他们更好的完成工作。
3)室内分布天线系统(DAS)
分布于建筑内部的天馈系统(DAS),最大程度上的改善和扩展了400MRF射频信号在室内狭隘空间内的覆盖面,DAS系统由同轴电缆、耦合器、分路器、合路器、超柔跳线、微细胞天线组成。波纹管同轴电缆主要为主站馈送大功率RF信号到微细胞天线,然后由超柔跳线从不容易弯曲的同轴电缆上将信号送入吸顶天线,室内信号的覆盖是基于吸顶天线的数量和布局,合理的布局可大大减少天线的数量并能达到最佳的性能价格比。整个DAS系统可灵活调节末端输出功率和天线数量以适应不同的环境需求。所以DAS系统提供了一个室内信号的无间隙覆盖环境。
4)建筑内天线位置的布防
室内分布系统的天线布放虽简单但重要,是设计的关键点。我们遵循“小功率,多天线”的原则,保证信号均匀覆盖整个目标建筑物。采用小功率的优点是信号易于控制,辐射小,对外干扰小;缺点是会提高整个室内覆盖系统的总造价,因此需要在布放原则和经济性之间寻找最佳平衡点。由于室内传播环境的复杂性,所以进行天线布放前进行模拟测试。天线的布放与建筑物结构紧密相关,需要根据模拟测试效果选择天线布放位置,同时考虑不同楼层结构的差异性。
系统设计根据以上原则,将在建筑内隔层安装室内天线,天线安装于房间外的走廊内,天线端增益在+2~+10dBm,对室内做穿墙覆盖,对于消防电梯和机房等位置独立布放天线。(具体位置参见平面图)
地下层的机房众多,分布较广,同时,隔断和屏蔽很严重,考虑采用一个天线覆盖周边区域的机房间;
5)天线的辐射功率控制(设计考虑的双向对等原则)
考虑到无线电发射的电磁干扰对办公和辅助设备以及人体的影响,层内的场强和功率必须控制在最低的范围内,(根据无线电管理局的要求,室内信号不能对室外区域造成干扰)以先前同类建筑的设计经验,在层内天线功率将在100~500mw等级下,系统的覆盖功率将远远低于对讲机设备,不会造成对设备和人体的干扰现象,(参见辐射功率控制)。方案设计是以提高接收灵敏度来代替高发射功率辐射的方法。具备以下优点:
系统的发射效率高于对讲机,往往造成对讲机可以接收到较好的音质,但来自对讲机的信号却因为建筑衰减而模糊不清,所以设计必须增加在工作区域特别是建筑结构复杂的区域的系统天线数量,经由靠近对讲机工作区域的系统天线接收到的信号将更为清晰,系统的发射功率也可大大降低。
考虑到掌上型对讲机和微细胞天线对设备和人体的电磁干扰问题,我们将严格控制在各层内的发射功率,同时为了避免在屏蔽机房内的信号减弱问题,设计将做到在针对主要的大型机房提供专门的覆盖天线。
在室外部分,我們将不设计任何天线,以免对周围区域产生干扰,对地面上的建筑边缘区域,将控制室内天线的功率来做到覆盖建筑外边缘50米范围.
辐射功率的下限:
>-70dbm距离建筑内墙2米处;
>-90dbm地面建筑外围区域;
6)系统的可扩容性
我们在设计时考虑到今后可能为系统增加更多的频道,到时,重新辐射电缆来增加覆盖点是不可能的,故在设计时为以后作了考虑。同时,机房区域的设备也设计为可扩容的模块式结构,可直接通过加装合路模块、分路模块就可接入更多的信道来共用一套天馈系统。
系统设备扩容后连接示意图:
信号强度的推算
天线末端的信号推算
根据无线电管理局的设计要求,天线末端的最大信号强度不能高于15dBm,根据自由空间损耗公式1:
L=+20log(F)+20Log(D)
墙体类型
混凝土墙
(100mm)
砖墙
玻璃
混凝土楼板
(80mm)
天花板管道
穿透损耗(dB)
12~15
5~12
5~10
10~13
8
不同材料穿透损耗经验值:(400MHz)
建材(厚度mm)
木板(15)
石膏板(7)
砖(60)
砖(含水)
瓦(15)
隔热玻璃纤维
损耗(dB)
因此,建筑内天线能覆盖的半径遵循以下公式:
P-15-12-8-L<-80dBm
P=10dBm
L=55dBm
代入公式1算得天线能覆盖的半径为
D=32M
由此得出,设计天线端口增益为10dBm的情况下,通过建筑的墙体,隔板和管道的充分衰减后,到达32M处的信号可保持在85dBm以上,单根天线的覆盖半径为32M。
信号泄漏分析
方案设计时充分考虑了信号的泄露问题,通过控制天线口的辐射功率和天线的安装位置(采取暗藏或靠墙角安装)及数量,使信号辐射到建筑外15米处的信号电平降为-100dBm左右,保证此分布系统不会造成对其他系统的干扰。
电磁辐射防护分析
根据中华人民共和国国家标准《电磁辐射防护规定》,即国标GB8702-88,电磁辐射的限值为:
公众照射,在一天24小时内,环境电磁辐射的场量参数在任意连续6分钟内的平均值应满足功率密度<(频率为30~3000MHz)。
职业照射,在一天8小时工作时间内,电磁辐射功率密度的平均值(连续6分钟)应<2W/m2(频率为30~3000MHz)。
对电磁辐射源豁免的要求为:
输出功率等于或小于15W的移动无线通信设备,频率为3-300000MHz时,电磁辐射体的等效辐射功率小于100W。
本工程天线口最强信号电平小于15dBm=32mW,设人员活动范围为距天线一米以外,,电磁辐射满足公众照射防护要求。
频率
主站频率范围:400~470M,136~174M
所选择的频率是在考虑到信号在封闭空间的传播特性,我们建议用户申请的频率在以上注明的频率范围内。同时,我们将有责任采用技术措施来避免在合法频段上来自其它区域的频率干扰。并避免用户的信号向外界泄漏。所以在频率申请前后我们将在现场监测并建议合适的频率给用户向有关部门提出申请。
频道分组:
设计为全区无缝隙覆盖提供八个异频转发组,若干直通频率
1频道---8频道为中继频道,也称为放大频道,通过系统实现全区域的覆盖,9频道—16频道为直通频道,不通过系统,实现局部通话,无法和1-8频道一样实现全区域通话。
天馈线系统的布放和安装
所有天线和耦合器等均安装在室内,在施工时天线的位置可根据室内结构作适当调整。为了不影响装修的美观,吸顶天线尽量安装在天花吊顶内,条件无法满足时可安装在天花吊顶下。各层天花吊顶内馈线固定于吊顶内的龙骨铁架,没有吊顶的地方可靠墙固定安装。馈线的布放要求整齐、美观、不得有交叉、扭曲、裂损的情况。弯曲半径应符合馈线的技术指标。馈线应用扎带、馈线座或走线梯、馈线夹加以固定,固定的间距如下表:
<1/2”线径馈线
水平走线
垂直走线
天线和设备的连接采用D10-FB软馈线连接,以满足同轴电缆转弯曲率半径的要求。
馈线每隔1米须加固一次,转弯处应适当增加加固点。设计中提供的各站馈线长度仅供参考,施工中应根据现场的具体测量数据剪裁下料。
电源系统
各站点室内分布系统有源设备安装均使用220V+20%,50HZ+10%交流电源。交流容量应满足本次工程的需求,容量不够时需安装不低于10A的熔丝,如条件允许应配有不间断电源,以便在断电情况下可继续供电。
接地系统
分布系统的前端或有源器件加装馈线接地件,接地件应与大楼地网良好相连。要求接地线的弯曲角度大于90度,曲率半径大于130mm,接地电阻小于5Ω。
室内分布系统有源设备机身需作良好接地,室内馈线应在信号源设备射频输出口外作良好接地。
标签的粘贴
每个设备和每根电缆的两端要帖上标签,根据设计文件的标识注明设备的名称、编号和电缆走向。各种设备标签的标号如下: