智慧邊防——無線通信系統解決方案

2022-04-07 09:32:57

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一、行業背景

2021年10月14日全國邊海防基礎設施建設工作推進會議在廣州召開。中央軍委委員、國務委員兼國防部長魏鳳和出席會議。會議指出,黨的十八大以來,在以習近平同志為核心的黨中央堅強領導下,我國邊海防基礎設施建設實現跨越式發展。會議強調,要深入學習貫徹習近平總書記關于邊海防工作重要論述,著眼服務備戰打仗,加快推進邊海防基礎設施體系建設,狠抓“十四五”規劃任務全面落實,著力提升科技控邊水平,在智能高效管控、數據融合共享、體制機制配套上求突破、見成效,不斷提高綜合防衛管控能力,努力建設強大穩固的現代邊海防。

我國共有陸地邊界線約22000多公里,分別與14個國家接壤,其中有2/3的邊境線是高山大漠。針對我國邊境線出入境人流量大,走私偷渡等犯罪活動嚴重的情況,客觀上要求邊防部門執行任務的距離遠,反應的速度快。傳統的邊防監控多以人工監控的方式進行、比如站崗、瞭望、 巡邏等。但由于邊防區域地理位置復雜,無人值守邊防站現場、出入境口岸現場等邊境監控重點區域分布較廣,且與監控中心距離較遠,造成有線網絡利用上的不便,使得傳統監控一直未能很好地滿足邊境監控的需求。

在邊防區域,地理位置復雜,邊境線漫長,無人值守邊防站需要覆蓋到更廣泛的重點區域覆蓋,將無線傳輸系統引入到邊防沿線管理系統是比較符合當前的項目需求,建立一套完整的邊防無線巡航無線傳輸系統,能極大節省人力物力方面的消耗,針對邊防管理,科技化、信息化、現代化勢必是一個大趨勢。

 

二、方案難點

(一)自然環境  

邊防項目施工地一般位于山區,森林覆蓋率高,常年處于高溫高濕,晝夜溫差較大等自然環境惡劣環境的區域以及無線設備可能會遭遇自然界的雷擊現象以及桿塔自身產生的感應電和靜電都會對設備造成損壞,所以對設備的抗強脈沖、靜電保護、防護等級及穩定性提出了非常高的要求。

 

(二)無線組網鏈路容災能力  

邊防沿線距離遠,有山體遮擋個別區域需要無線多級中繼,因此無線組網鏈路容災能力在項目中至關重要,要求通信網對偶發的故障具有一定的備份鏈路容災能力,確保無線鏈路穩定運行傳輸。

 

(三)可靠性要求  

指揮中心需要24小時查看個監控點位視頻信息,因此對線路上的無線設備的要求平均無故障工作時間(MTBF)應不低于 25000小時;年均數據缺失率應不大于 1%。所以對設備的穩定性和使用壽命提出了很高的要求。

 

(四)施工要求  

邊防監控區域地勢險峻,道路崎嶇不平,路況差的特點,對項目施工造成了很大的不便。同時也對無線通信設備的體積、重量以及安裝有了嚴苛要求,不宜太大、太重,且安裝要簡單、方便。

 

(五)功耗要求  

無線系統采用太陽能加電池的方式供電的,較高的功耗會使太陽能的耗能增加,造成整體太陽能成本及重量較大,不便于后期安裝維護。因此對設備功耗提出較高的要求,需要具有較低功耗水平。

 

(六)傳輸距離要求  

邊防監控沿線距離長,距離可從幾十公里到上百公里不等,接收靈敏度較低,沒有針對長遠距離通訊進行針對性優化的無線設備會增加項目預算,增加施工難度。因此對無線設備的無線接收靈敏度和發射功率以及無線通信算法方面提出較高的要求,需要有較高的的接收靈敏和發射功率以及高效的無線算法支撐。

 

(七)集中監管要求  

邊防項目監控點位多,配套的無線設備及太陽能供電系統較多,指揮中心/邊防站無法及時有效掌握無線設備及太陽能供電設備的狀態信息,因此一款可對無線設備和太陽能供電設備進行設備管理、狀態檢測、故障告警功能的集中監管平臺顯得尤為重要。

 

三、方案詳情

(一)方案組網示意圖  

(二)設備連接示意圖  

(三)方案優勢  

1.雙鏈路備份

基于項目環境及系統的穩定性考慮,在方案設計之初就賦予無線通信網系統一定的容錯能力,所有的骨干網都有備份鏈路,在主鏈路出現故障后,可及時的將數據轉移至備用鏈路,秒級切換,使整個網絡抗災害能力更強,根本上避免了一處故障導致整體網絡癱瘓的問題的產生!

2.后期可擴展性

方案設計之初就考慮到了后期擴展方面的需求,在設計每個點位時都有一定的接口與頻點預留,主干鏈路與中繼回傳鏈路也預留了足夠的帶寬,為后期的設備及功能擴展留出空間,整套系統具有較強的后期擴展能力。

3.邊防專用無線設備

針對邊防行業的特殊性性,如晝夜溫差大,濕度高,雷擊等惡劣環境,設備采用了IP68級(防塵防水等級標準的最高級別)的超高防設計,同時到第三方專業檢測機構,對無線設備的電磁兼容性,高低溫,浪涌,靜電保護等做了權威的檢測,并全部通過。

4.安裝方便、便捷

所有無線設備均為邊防行業定制,采用標準RJ45接口;每臺設備上均有二維碼,掃描即可獲取安裝指導,安裝方式簡單易學,即使沒有安裝經驗也可快速上手;方案設計合理、清楚,按圖安裝,通電后數據即可完成回傳。

5.超遠的傳輸距離

設備最大發射功率1W,搭配高增益拋物面天線以及專門針對長遠距離無線傳輸優化的LD(Long Distance)協議,實際傳輸距離可達150KM以上時,仍有100Mbps以上的帶寬。

6.支持本地/云管理平臺

多倍通無線設備及配套的風光互補供電系統搭配銳云管理平臺,可實現對無線設備的設備管理、狀態檢測、電子拓撲生成/發現、電子地圖、故障告警(微信、短信);同時可對太陽能控制器進行監控,實現電量檢測、電器開關、電量告警等功能。

7.先進的通信技術

產品采用最新無線協議,例如,MIMO(多入多出)與OFDM(正交頻分復用)技術相結合而應用的MIMO OFDM技術,提高了無線傳輸質量,也使傳輸速率得到極大提升;并且在主干傳輸鏈路中采用了先進的802.11ac技術,采用了2T2R的構架,無線頻寬支持20/40/80MHz,最高帶寬可達866Mbps。本案通信技術的優點是:高帶寬;5GHz頻段存在干擾少,13個不重疊信道,具有更高的部署靈活性,保證了邊防網絡的穩定。

8.安全可靠性

目前邊防項目全部采用信息化處理,因此其安全性則是重中之重。為了搭建安全的網絡環境,在無線系統方案設計中,所有多倍通無線設備不僅支持802.11標準協議與WPA/WPA2等加密協議,同時,也需驗證客戶端MAC或者登錄口令,禁止其它客戶端的非法連接,并實現后臺統一管理,以及日志存儲,實現對網絡做到實時監測、記錄安全事件審計,從而大大提高了邊防無線網絡拓撲的安全性,為安全監管提供了堅實的基礎。

9.靈活性原則

無線設備具有多種WLAN組網方式,方便靈活,用戶可以根據需要靈活選擇,能勝任從只有幾個用戶的小型局域網到上千用戶的大型網絡,并且能夠提供像"漫游(Roaming)"等有線網絡無法提供的特性。另外,在方案設計過程中,在有線網絡中,網絡設備的安放位置受網絡信息點位置的限制,而一旦WLAN建成后,在無線網的信號覆蓋區域內任何一個位置都可以接入網絡。由于有線網絡缺少靈活性,這就要求網絡規劃者盡可能地考慮未來發展的需要,這就往往導致預設大量利用率較低的信息點,并且一旦網絡的發展超出了設計規劃,又要花費較多費用進行網絡改造,而WLAN可以避免或減少以上情況的發生。

10.組網結構更加合理、科學

依據多年行業經驗,綜合各方面因素,統一規劃方案,在保障穩定、可靠、可容錯、可自愈、可恢復的同時,預留足夠的帶寬及頻點保障系統的可擴展性,以及整套系統應對惡劣天氣的能力,整個方案可實施性強,可行性更強,也更加的合理、科學。

11.完備專業的技術團隊做實時技術保障

經過在邊防行業的浸泡,打磨出了一支擁有扎實基礎、專業能力強、行業經驗豐富的技術團隊,7*24小時技術支持,系統方面的任何問題都可在第一時間得到專業的技術指導與解決,使客戶在后期使用上無后顧之憂。

 

(四)太陽能供電系統  

1.方案特點

高率的太陽能供電產品解決方案具備良好的安全性、穩定性與易部署性,是一種不依賴電網而獨立運行的發電系統??删徒l電,就近使用,充分利用了太陽能廣泛存在的特點,通過太陽逆變一體機給負載供電,同時給蓄電池組充電,并且避免了集中建設的場地環境限制因素,具有建設靈活的特性。

2.收益價值

可高效、安全、穩定的構建“發儲供”一體化的太陽能離網供電系統,為邊防、水利、電力、農業等應用領域,處于偏僻山區、海洋島嶼等基礎設施建設較差的無電或供電困難地區,提供清潔可靠的電力能源借給,不僅可有效減少碳排放,還從根源上解決了特定場景下的能源供應問題。

3.產品優勢

· 雙波峰或多波峰追蹤技術,當電池板有遮擋或部分損壞時,仍能準確追蹤到最大功率點;

· 內建大功率追蹤算法,能量利用率較傳統PWM充電高15-20%左右;

· 支持多種類型電池充電程序,具有溫度補償功能,自動調整充放電參數,提高蓄電池使用壽命;

· 支持標準modebus協議,滿足不同場合通訊需求;

· 支持云管理,上電連通網絡后可直接遠程控制;

· 高透光率低鐵鋼化玻璃與電池片的表面制絨技術使其在弱光環境下獲得優異性能;

· 采用高質量的抗老化EVA,精良耐候性背膜,陽極化優質鋁合金邊框。

 

四、銳云管理平臺

銳云管理平臺是威銳股份自主研發的一款設備智能管理平臺,專注于為客戶提供全面運維整合服務, 集設備管理、運維管理、場景管理、可視化大屏、實時拓撲監管、云管控等軟硬件相互結合來實現一體化系統運維。打造智能化運維與自動化管理,遵循用戶使用習慣,以管理為導向,提供全方位多維度智能化管理服務。

 

(一)系統架構  

以智慧平臺為控制中樞,實現多方位智能化聯動,助力生產運營數字化升級。

銳云管理平臺系統架構

 

(二)核心功能  

1.支持二次開發及多臺設備對接

提供適用于APP、Web、云服務開發的API和SDK,可滿足各類行業應用二次開發,自動調度優化計算資源的使用;

2.本地/云部署

支持AP與管理服務器跨路由部署、分布式部署、云部署等適用于各種網絡環境及應用部署;

3.不斷進化(第三方拓展)

提供安全穩定的設備通信通道、靈活兼容TCP、UDP、HTTP/HTTPS等多種常用傳輸協議。滿足太陽能供電、傳感器、攝像機等各類設備接入及管理;

4.智能運維

具有精準故障排除功能,簡化客戶人員干預并降低維護成本,如:無線鏈路干擾優化、帶寬/延遲檢測、設備日志查詢、計劃任務巡檢等;

5.全系監管

自動識別并監管威銳股份無線通信及新能源供電設備;

6.集中管配

可集中管理設備,如修改配置、加密、升級等一鍵設置;

7.網絡拓撲

支持區域拓撲電子地圖,實時展示設備運行狀態,如:無線通信設備的信號強度、帶寬速率、故障告警等,新能源供電設備充電狀態、負載類型、告警級別等;

8.告警系統

動態監控管理設備運狀態,及時發現運行中設備存在隱患,實時郵件/微信推送告警信息,快速定位并診斷設備故障;

9.報表統計

支持多圖表統計功能,全方位展示設備及系統狀態,對項目的運行情況做一系列的風險評估并進行故障預料。對可能出現的故障采取相應的應對措施。

 

五、相關案例

     

某邊防支隊無線監控傳輸方案

 

六、關于我們

上海威銳電子科技股份有限公司是國家級高新技術企業,圍繞工業無線通訊、風光互補發電兩大業務領域,形成了“基于銳云管理平臺的無線通訊與新能源供電兩大系統化解決方案”。威銳股份旗下有多倍通、快立通和高率三大品牌??蓮V泛應用于智慧物流、駕考駕培、森林邊防、礦用本安、軌道交通、隧道管廊、電力組網、油氣化工、工業互聯、海事船舶、水利河道、港口碼頭、應急通訊、平安城市等領域。

  • 關鍵詞:
  • 邊境
  • 邊防
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