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電梯井道內如何實現網絡信號可靠傳輸及五方對講數字化解決方案隨著現代高層樓宇的開發建設,電梯成為一個必不可少的工具,在日常生活中扮演著越來越重要的作用。 誠然,電梯極大地提高了人們的行動效率,但是由于電梯內人員流動大,空間封閉狹小,一直以來都是社會治安問題的多發地帶,因此多數高層樓宇都采取在電梯內安置監控攝像頭24小時不間斷監視電梯內的一舉一動,防止或應急處理各種危險情況。 但是目前電梯網絡監控攝像機信號傳輸存在以下三種難題: 一是電梯運行的井道環境干擾非常嚴重,如何在井道內實現網絡信號的有線傳輸,長久以來都是一個難題; 二是如何挑選合適的電梯專用網絡信號傳輸設備; 三是從電梯轎廂內到監控室信號傳輸距離遠,無法穩定清晰的將信號傳輸到監控室。 一、如何在井道內實現網絡信號的有線傳輸 現今,甲方多采用網絡數字攝像機作為轎廂(前端)監控信息采集器,通過隨行電纜傳輸網絡信號到電梯機房的網絡端口并網,物業監控中心就可直接通過網絡來實時訪問電梯攝像機(電梯困人報警時和客戶雙向溝通用)。這種做法可以大幅度提升視頻的清晰度和可利用價值(存儲、回放和人臉比對等)。 既然網絡數字監控在電梯監控中可以發揮這么好的效果,那為什么沒有被廣泛采用呢?其實,很多用戶在實際運用中遇到了困難而不得不放棄并采用視頻線鋪設或無線傳輸設備,以做臨時替代方案。困難有: ①電梯轎廂是一個上下移動的載客終端,其沒有一定可靠的網絡接入端; ②電梯隨行電纜里面沒有設置網線,即使想捆綁網線,其也不符合電梯安全(百萬次彎折后,不折損、不斷裂)標準; ③光纖,不適合在隨行電纜上布設,其很容易折斷。 那么怎么辦呢?采用網絡數字攝像機+電力線載波設備(PLC),以上遇到的問題就能得到較好的解決。隨行電纜里面自帶的通訊線纜、雙絞線或視頻線就可以被利用,隨行電纜的抗彎曲,壽命長等優點被很好的利用起來。
那么電梯井道環境里面的變頻電機、強電線纜、高頻信號發生器等造成的干擾環境,是否會對網絡信號傳輸也有干擾呢?實際測試中,網絡數字信號是以數字字位形式來顯示視頻圖像的,信號在傳輸過程當中也會受到電磁波的干擾,但電磁波和感應電流只會影響數字信號的強度(感應電流不能編解碼)導致信號有輕微閃爍。那么只要保證信號強度,干擾就不是問題了。實測報告也證明,電梯井道內的復雜干擾環境不會影響網絡信號延伸設備的效果。當然,也有其他技術規避干擾的方法,下文再予以介紹。
二、如何挑選合適的電梯專用網絡信號傳輸設備 樓宇集成商客戶由于建筑結構已經定型,在電梯監控模擬信號向數字信號升級改造的過程中,對我們提出了解決視頻傳輸過程中的遠端有源模塊的供電要求。我們結合一款外銷機型(可遠程供電)電力線載波(用于網絡信號傳輸作用)設備,淺談下選型注意點: 1.傳輸 電梯環境復雜,機械噪聲和變頻器噪聲等工業噪聲,頻率較高,可以達到5MHz。這些電梯運行中產生的大量的電磁噪聲,對外圍電子設備產生干擾。 OFDM技術是一種多載波的調制方式,可以看做一種調制技術,也可以看做是一種復用技術,此技術已經被數字音視頻廣播、無線局域網通信、有線電話網等領域廣泛應用。電力線載波OFDM技術具有以下明顯優點: ①抗衰減能力強。OFDM通過多個子載波傳輸用戶信息,對脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力很強。同時,通過子載波的聯合編碼,OFDM實現了子信道間的頻率分集作用,也增強了對脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力; ②頻率利用率高。OFDM允許重疊的正交子載波作為子信道,而不是傳統上利用保護頻帶分離子信道的方式,因此提高了頻率利用效率;
③適合高速數據傳輸。OFDM的自適應調制機制,使不同的子載波可以根據信道情況和噪音背景的情況選擇不同的調制方式。OFDM技術非常適合高速數據傳輸; ④抗碼間干擾能力強。碼間干擾是數字通信系統中除噪聲干擾之外最主要的干擾。造成碼間干擾的原因有很多。實際上,只要傳輸信道的頻帶是有限的,就會造成一定的碼間干擾。由于OFDM采用了循環前綴,因此,對抗碼間干擾的能力很強。所以,傳輸設備物理層采用HomgPlug AV(OFDM)的芯片是首選。
2.軟件 普通的電力貓軟件,一般的載波頻率維持在:2-28MHz,考慮到電梯變頻器電機主要在100KHz-5MHz有干擾,實際傳輸的頻帶有限,會造成碼間干擾乃至階段性死機(需要人工關閉電源后予以重啟,恢復工作)。我們通過高通公司授權,自主研發軟件,將信號頻段擴容并控制在7.6-67.5MHz之間(錯開了電梯干擾源),通信吞吐量和設備抗干擾能力得到了保證,使得電力線載波設備可長期、穩定工作。
3.施工安裝 電梯轎廂攝像機電源取電,不方便,采用可遠程供電的電力線載波傳輸設備,簡化取電,方便施工。當然,機房電源位置,單獨配12V電源,更經濟些。電力線載波傳輸設備額外提供速度狀態燈,工作人員方便安裝維護。
三、電梯用無線五方對講頻段干擾分析及數字化解決方案 甲方經常會問這樣的問題,“你們這個電梯無線五方對講能夠通多遠?” 老實講,每次被問及這個問題時都會有很難解釋的感覺。那是因為在無線通信的專業里,沒有距離這個技術參數,因為能夠影響無線信號能傳播多遠距離的因素實在太多。常用的無線電對講機一般使用VHF144-148Mhz和UHF430-440Mhz兩個頻段,這兩個頻段也是國家法律允許個人或單位使用的頻段范圍。市場上,行業主流供應商多半采用144/430雙頻段,來回切換,爭取盡量保障通話效果。以上兩個波頻都是直線傳播的,在城市中使用的話,障礙物是對信號傳播距離影響較大的因素。這兩個波段的可使用情況,簡述配圖如下: 2m頻段(144-148Mhz)屬于VHF頻段,是一個非常活躍的本地移動通訊頻段。對這個頻段的信號電離層基本不產生反射,電波以直射波視距傳播為主,傳輸中遇到有大樓房或山體等,會產生反射波,故只能作為近距離的通訊。這個頻段的天線是業余無線電愛好者制作率最高的,很擁擠,使用環境環境經常會出現各種高增益的定向和全向天線,還有車載移動鞭狀天線、小巧的手持機天線等等。這個波段非常適合爬山愛好者使用。
0.7m頻段(430-440Mhz)屬于UHF頻段,直射波傳播比2m頻段更甚,反射和折射現象比2m頻段更明顯,但同時空氣的衰減比2m頻段大,更加不適合于作遠距離通訊。變通解決的方法是把發射功率達到5瓦的轉發臺架設在高樓頂層處,借助轉發臺差轉信號,電波在大氣三層溫度突變層間來回折射,可衰減很小地傳到較遠方,這就可大大增加通訊范圍(理論上是5公里,實際能達到2公里+)。這個波段近年來逐漸取代2m頻段,成為主要的本地移動通訊頻段。當然,任何廠家都不可能預知終端用戶周邊每天的實際使用環境狀況,如車載、手持電臺的量級涌入(如上圖所示,多少個無線終端在這兩個頻段中共存)、惡劣的天氣狀況隨發(和特朗普一樣,根本沒法預測的)和各類電磁干擾的突入(變頻器、電磁爐啥的)等等,噪音干擾,不可避免。 您也可能會經常聽到物業客戶類似的這樣投訴,諸如“咋監控室到電梯超過1公里,就信號不靈了呢?”或者“下雨天,話機里為啥老整出吱吱的噪音呢?”等等,這些都是有其原因的。 利用電力線載波技術,無須改變原有電梯隨行線纜,即可搭建電梯機房和物業監控中心之間的,基于有線網絡基礎上的視頻監控+語音通訊的應用組網(如下圖)。
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