加強(qiáng)無線電管理技術(shù)設(shè)施建設(shè),構(gòu)建一個(gè)性能穩(wěn)定、使用便捷、功能完善、布局合理的監(jiān)測(cè)信息基礎(chǔ)平臺(tái),是無線電管理部門管好用好頻率、服務(wù)好社會(huì)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。湖北省無線電管理部門在1999年開始武漢地區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)規(guī)劃工作,2000年開始有計(jì)劃、分階段地進(jìn)行武漢地區(qū)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的建設(shè)工作,2004年建成分布于武漢三鎮(zhèn)的五個(gè)遙控站、一個(gè)固定站和一個(gè)控制中心,并配備兩臺(tái)移動(dòng)監(jiān)測(cè)車。經(jīng)過無線電監(jiān)測(cè)網(wǎng)的建設(shè)、使用、維護(hù)和管理近6年的實(shí)踐探索,我們積累了一定的經(jīng)驗(yàn)和心得,現(xiàn)與大家交流學(xué)習(xí)。
監(jiān)測(cè)網(wǎng)站址的選擇及設(shè)備的選用與防護(hù)
1.1 固定監(jiān)測(cè)站
武漢市城區(qū)廣闊,中心站(包括一個(gè)固定站和一個(gè)控制中心)位于中心城區(qū)。我們把有人員看守的固定監(jiān)測(cè)站簡(jiǎn)稱為固定站,其天線架設(shè)在省無委辦大樓20層樓頂25米鐵塔上,附近1000m內(nèi)沒有比它更高的樓房。監(jiān)測(cè)天線采用HK309 垂直極化無源天線,覆蓋20 MHz~1300 MHz頻率范圍;HK902無源天線采用垂直極化和水平極化,覆蓋1000 MHz~3000 MHz頻率范圍,后期為彌補(bǔ)低端頻段水平極化監(jiān)測(cè)的空白,增設(shè)HE314A有源水平極化天線,覆蓋20 MHz~500 MHz頻率范圍;HF214無源水平極化天線覆蓋500 MHz~1300 MHz頻率范圍。
監(jiān)測(cè)接收機(jī)采用ESVN40測(cè)試接收機(jī),帶有CRT頻譜顯示功能,監(jiān)測(cè)時(shí)十分方便,信號(hào)可以通過不同的解調(diào)方式解調(diào)出聲音,同時(shí)可以通過其頻譜顯示找到信號(hào)的特征(如信號(hào)幅度、占用帶寬及與其它信號(hào)的相鄰間隔等)并觀察其出現(xiàn)的規(guī)律。這對(duì)干擾的初期鑒別與判斷起到至關(guān)重要的作用。
測(cè)向天線采用ADD150圓盤狀天線,對(duì)20 MHz~1300 MHz頻率范圍的垂直極化信號(hào)進(jìn)行測(cè)向,ADD070圓桶狀天線對(duì)1300 MHz~3000 MHz頻率范圍的垂直極化信號(hào)進(jìn)行測(cè)向,由于前者在天線孔徑上受限,對(duì)頻段低(20 MHz~200 MHz)的信號(hào)測(cè)向效果不太好,因此采用了ADD050測(cè)向天線對(duì)該段頻率的垂直極化信號(hào)測(cè)向進(jìn)行增補(bǔ)。
測(cè)向接收機(jī)采用了05M三通道相關(guān)干涉儀式測(cè)向機(jī),在測(cè)向時(shí)效、測(cè)向準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度上具有較大的優(yōu)勢(shì)。測(cè)向機(jī)啟動(dòng)后,捕獲信號(hào)快,示向準(zhǔn)確而穩(wěn)定,能對(duì)小信號(hào)和突發(fā)信號(hào)進(jìn)行捕獲測(cè)向。盡管測(cè)向天線陣是垂直極化方式,但對(duì)水平極化的廣播信號(hào)也能給出較好的示向。
1.2 控制中心
控制中心的主機(jī)采用雙機(jī)備份。設(shè)計(jì)思路是:一臺(tái)主機(jī)用無線網(wǎng)橋與各遙控站進(jìn)行指令和數(shù)據(jù)交換,另一臺(tái)主機(jī)通過路由器撥號(hào)上網(wǎng),使用ISDN線路形成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的專線鏈路。在兩種傳輸鏈路工作正常的情況下,這兩臺(tái)主機(jī)是同等地位,都能夠與開啟的固定站及遙控站一起完成聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)、聯(lián)合測(cè)向,可以在武漢全區(qū)的電子地圖上把交繪結(jié)果(被查找電臺(tái)可能存在的最大概率橢圓區(qū)域)顯示出來。
中心站是通過SA127遙控報(bào)警單元來控制各遙控站的開關(guān)機(jī),并監(jiān)視遙控站的火警、盜警和設(shè)備溫度及是否處于工作狀態(tài)。中心站主機(jī)利用Netmeeting軟件來觀看裝有攝像頭的遙控站機(jī)房?jī)?nèi)部情況,并可利用Netmeeting軟件的聲音傳輸功能把遙控站接收機(jī)的音頻傳輸?shù)街行恼。中心站設(shè)有NICECALL數(shù)字錄音機(jī),原有四通道錄音,經(jīng)擴(kuò)展可進(jìn)行八個(gè)通道錄音。
1.3 遙控站
我們把無人職守的固定監(jiān)測(cè)站稱為遙控站。第一期建設(shè)三個(gè)遙控站,都采用相同配置,監(jiān)測(cè)接收機(jī)采用ESMC和ESMC—FE,測(cè)向處理單元使用的是EBD190,監(jiān)測(cè)天線采用HK309和HF902,測(cè)向天線采用ADD190和ADD071,塔上安裝有ZS128A2射頻切換單元,機(jī)房裝有ZS128A1天線切換控制器。
測(cè)向機(jī)制采用的是單通道相關(guān)干涉儀原理,測(cè)向天線的正北指向誤差可以方便地進(jìn)行校正。
、贊h口站地處漢口商業(yè)鬧市區(qū)的漢港大廈22層樓頂20米鐵塔上,是需要電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域,加上又是武漢管理處所在地,方便日常的管理和使用。由于遙控站的操作特點(diǎn)為遙控使用,工控機(jī)關(guān)機(jī)后不能實(shí)現(xiàn)與供電線路的完全隔離,開啟UPS時(shí)不穩(wěn)定電流容易對(duì)電腦的電源和主板造成損害,我們?cè)谄溟g加裝了帶開關(guān)的插線板進(jìn)行物理隔離,避開供電初期的不穩(wěn)定時(shí)期。
②青山站位于武漢城區(qū)的東北角,臨近武漢鋼鐵集團(tuán),方便服務(wù)于重點(diǎn)廠礦企業(yè)。監(jiān)測(cè)天線架設(shè)在武鋼某研究所樓頂平臺(tái)鐵塔上,也是該地的制高點(diǎn),但由于該研究所的下一層平臺(tái)上安裝有移動(dòng)通信的基站天線,為避免對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響,在靠近基站天線的平臺(tái)上安裝了一道斜高2.5米的屏蔽金屬網(wǎng),使基站天線完全處于屏蔽網(wǎng)的屏蔽陰影下,而又不會(huì)對(duì)測(cè)向天線造成較大的遮擋。青山站的機(jī)房相對(duì)濕度能始終保持不大于85%,機(jī)房通風(fēng)狀況良好,房間溫度大部分時(shí)間可以保持在+10℃~+30℃范圍內(nèi),市電是通過交流凈化不間斷穩(wěn)壓電源為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供電,環(huán)境條件是五個(gè)遙控站中最好的一個(gè),因此,故障率最低,設(shè)備運(yùn)行最穩(wěn)定可靠。另外機(jī)房的門窗必須安全合縫,避免因?yàn)殚T窗間隙過大造成盜警誤報(bào)。
、坫缈谶b控站位于沌口經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)神龍汽車城附近,地處城區(qū)的西南角,周圍地勢(shì)開闊,監(jiān)測(cè)天線安裝在該地區(qū)最高的位置,在監(jiān)測(cè)測(cè)向方面具有極佳的效果,而且沌口開發(fā)區(qū)大型的體育場(chǎng)也在其監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)。不利的方面是由于該站在沌口顯得比較突兀,其使用的有源測(cè)向天線容易受到雷電的影響而損壞,因此必須采取防雷保護(hù)措施(詳情后述)。同時(shí)要求使用人員具有良好的防雷安全意識(shí),在沒有監(jiān)測(cè)任務(wù)的時(shí)候應(yīng)該關(guān)閉該監(jiān)測(cè)站,避免在雷雨陰天進(jìn)行監(jiān)測(cè)活動(dòng)。由于沌口站的監(jiān)測(cè)機(jī)房旁邊有一水箱房,機(jī)房?jī)?nèi)容易聚集潮氣,夏天氣溫較高,天氣濕度較大,對(duì)設(shè)備構(gòu)成了較大的威脅。除了應(yīng)該注意開窗通風(fēng)外,還采用了空調(diào)除濕調(diào)溫等辦法。
第二期建設(shè)兩個(gè)遙控站(古田站和關(guān)山站),監(jiān)測(cè)接收機(jī)均采用ESMB,帶有控制面板和顯示面板,測(cè)向處理單元為EBD195,測(cè)向天線采用ADD195和ADD071,監(jiān)測(cè)天線采用HK309和HF902。雖然測(cè)向仍然為單通道相關(guān)干涉儀原理,但由于ESMB是數(shù)字型接收機(jī),與ESMC及ESMC-FE的模擬掃描相比有較大的優(yōu)勢(shì),掃描速度得到提高,頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度也較好,而且ESMB使用網(wǎng)線控制,ESMC用GPIB總線控制,在后面板聯(lián)線方面顯得簡(jiǎn)捷明晰,易于檢查。在采用ADD195測(cè)向天線和EBD195測(cè)向處理單元后,測(cè)向速度也有了較大的提高。
、芄盘镎疚挥诔菂^(qū)的西北部,樓高七層,塔高30米,周圍沒有阻隔。但在其西面有一個(gè)調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái),對(duì)遙控報(bào)警用PSTN電話線路產(chǎn)生了串音干擾,致使中心站的遙控開關(guān)機(jī)指令不能穩(wěn)妥傳到古田站,因此我們把由樓下的端口盒到機(jī)房的電話線更換為屏蔽電纜線。
開始由于該電纜線為較粗的多股軟銅線,無法直接制作水晶頭,不能形成完全的屏蔽網(wǎng)層,還是有廣播信號(hào)串音現(xiàn)象,后來購(gòu)買了一個(gè)SA129Z2電話線濾波器,安裝良好接地,基本消除了遙控報(bào)警單元SA129中的串音現(xiàn)象。設(shè)備機(jī)房位于樓頂陽臺(tái)的一間臨街的鋁合金間隔室里,在夏季干燥悶熱,室內(nèi)溫度可高達(dá)40℃,應(yīng)開啟空調(diào)制冷以降低室內(nèi)溫度。
、蓐P(guān)山站位于市區(qū)東南角,臨近光谷高新技術(shù)開發(fā)區(qū),可為高新技術(shù)企業(yè)保駕護(hù)航。由于機(jī)房位于大樓頂層,夏季室溫會(huì)超出40℃,引起溫度過高報(bào)警,應(yīng)適時(shí)開啟空調(diào)降低室內(nèi)高溫。另外,室內(nèi)設(shè)備擺設(shè)朝西,而機(jī)房北面和西面的窗戶寬闊透明,強(qiáng)光也對(duì)設(shè)備的安全構(gòu)成了威脅,西面窗戶采取了遮陽措施,避免陽光直接照射到設(shè)備上。在關(guān)山站西面由南向北橫貫三根電力線,與天線鐵塔高度相同,在使用監(jiān)測(cè)設(shè)備過程中應(yīng)留意其是否會(huì)對(duì)某些頻率的測(cè)向造成一定的影響。
整體分析,武漢地區(qū)無線電監(jiān)測(cè)網(wǎng)站點(diǎn)的布局是合理的(見圖1),具有覆蓋面積大,監(jiān)測(cè)效果好的優(yōu)點(diǎn),還注重了社會(huì)服務(wù)效能。各遙控站日常維護(hù)的重心為防塵、除濕、保證室內(nèi)新鮮空氣的流通,并保持機(jī)房?jī)?nèi)溫度在+10℃~ +30℃范圍內(nèi),使設(shè)備運(yùn)行在陰涼干爽的環(huán)境中。管理人員每次檢查都?jí)蜃骱镁S護(hù)記錄和抄錄電表讀數(shù),處理好垃圾雜物,消除火情隱患。
構(gòu)建穩(wěn)定可靠的站間通信鏈路
遙控站和中心站之間的通信鏈路是控制中心(中心站)和各遙控站之間的重要紐帶。控制中心和各遙控站之間主要采用無線網(wǎng)橋,一般帶寬為2 Mbit/s,可以滿足ARGUS的通信需要。一旦建成穩(wěn)定可靠的物理鏈路基礎(chǔ),就可低成本、高效率完成監(jiān)測(cè)任務(wù),中心站對(duì)青山和漢口的兩組點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波通信采用的是跳頻技術(shù),進(jìn)入機(jī)房也是射頻電纜。采用的技術(shù)不是現(xiàn)在最先進(jìn)的,但是由于安裝人員的精心施工,工程質(zhì)量得到了保證。經(jīng)過兩年多的運(yùn)行,該網(wǎng)橋穩(wěn)定可靠,經(jīng)濟(jì)效益較好,能夠滿足監(jiān)測(cè)網(wǎng)的需要。
由于城市發(fā)展的加快,各種高層建筑不斷增多,微波的干路暢通不容易保證。而現(xiàn)在光纜入戶發(fā)展比較普及,穩(wěn)定性較高。電信的服務(wù)質(zhì)量好,其光纜抗干擾能力強(qiáng),又沒有經(jīng)過公網(wǎng),是用戶的一條專用通道,通信鏈路簡(jiǎn)明可靠。由于中心站和遙控站之間是兩臺(tái)電腦之間的互聯(lián),采用站點(diǎn)間的光纖連接,是通信鏈路的一個(gè)發(fā)展方向。有公司提議在中心站和遙控站主機(jī)之間加裝路由器,使其由原有的二層協(xié)議變?yōu)榈谌龑,筆者認(rèn)為通信鏈路主要追求穩(wěn)定和可靠,增加通信網(wǎng)絡(luò)的中間環(huán)節(jié),就會(huì)增加故障產(chǎn)生的幾率,而且通信鏈路由具有常年從事公眾服務(wù)的電信運(yùn)營(yíng)商來維護(hù)較為穩(wěn)妥,也不會(huì)造成相互推諉和延誤。
固定監(jiān)測(cè)站的防雷與接地保護(hù)
由于測(cè)向天線包與部分監(jiān)測(cè)天線是有源天線,在雷雨和閃電的天氣,容易受到感應(yīng)雷或直擊雷電的影響,因此必須采取防雷措施。
3.1 天饋系統(tǒng)的防雷
系統(tǒng)天線避雷采用避雷針,避雷針的接地裝置靠鐵塔接地(見圖2)。要求鐵塔的接地電阻小于10歐且越小越好,測(cè)向天線和監(jiān)測(cè)天線內(nèi)部有接地接線柱,需分別用16 mm2銅線可靠連接,并在鐵塔的最高一層平臺(tái)處匯接到35 mm2的主接地電纜上,再接到鐵塔基座入地點(diǎn),由于鐵塔的四個(gè)基柱內(nèi)的鋼筋是與樓房的主梁上的鋼筋焊接在一起的,而大樓的主鋼架是大地的良好接地體,經(jīng)接地電阻測(cè)試,阻值在2歐以下,可以滿足鐵塔和天饋系統(tǒng)的接地保護(hù)要求。
在雷電經(jīng)常發(fā)生區(qū)域的遙控站,測(cè)向天線的主射頻電纜的外屏蔽層也需要用卡箍或銅線與鐵塔地相連接,以避免感應(yīng)雷通過電纜這個(gè)途徑進(jìn)入機(jī)房。
3.2 機(jī)房?jī)?nèi)部的防雷
機(jī)房?jī)?nèi)部的防雷接地應(yīng)與室外鐵塔和天饋系統(tǒng)的接地線分隔開,應(yīng)能單獨(dú)入地,在室外的射頻電纜和控制電纜進(jìn)入機(jī)房的地方,要做好電纜入口處的防水密封,這樣也能防止老鼠、蟑螂進(jìn)入機(jī)房?jī)?nèi)部。
機(jī)房?jī)?nèi)部的防雷和防靜電的主接地線采用35 mm2的多股硬銅纜線,由機(jī)房?jī)?nèi)入地匯接點(diǎn)直接連接到大樓一樓的地網(wǎng)的出地點(diǎn),并作好防腐。機(jī)房設(shè)備后面板的接地點(diǎn)要用12 mm2的銅電纜匯接到35 mm2主電纜的銅條接線樁上。所有進(jìn)入機(jī)房的電纜匯集在機(jī)房?jī)?nèi)進(jìn)口處裝有的一個(gè)轉(zhuǎn)接板上,轉(zhuǎn)接成短軟饋線連接到機(jī)柜內(nèi)的天線選擇器和測(cè)向處理單元上,在室外電纜和室內(nèi)轉(zhuǎn)接電纜之間插接了一個(gè)防雷保護(hù)卡。
電纜轉(zhuǎn)接板上的接地柱要用16 mm2的銅電纜與35 mm2主電纜的銅條接線樁可靠相聯(lián)。在機(jī)房市電供電的進(jìn)線端,安裝電源避雷箱,中心機(jī)房由于設(shè)備較多,負(fù)荷較重,因此采用三相供電。避雷箱采用的也是三相避雷箱,其他遙控站采用的單相供電和單相避雷箱。在市電供電電路的感應(yīng)雷電涌瞬間變大時(shí),安裝在供電線上的避雷器就會(huì)通過旁路接地線把雷電流泄入大地。所有接頭處裸露的銅線應(yīng)用防水絕緣膠布包扎好。
機(jī)房的防雷工作要求使用及維護(hù)人員能夠?qū)Σ缓侠淼姆览自O(shè)施要及時(shí)進(jìn)行改造和完善,對(duì)已有的防雷接地裝置要定期檢查和維護(hù)(清潔,除銹,防雨)。防雷安全工作應(yīng)該日;,使防雷措施能長(zhǎng)期發(fā)揮良好作用。
工控機(jī)的軟硬件環(huán)境保護(hù)
保護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的工控機(jī)的軟硬件環(huán)境,使工控機(jī)運(yùn)行在健康和完備的狀況中。
4.1 硬件環(huán)境
監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用的工控機(jī)在性能方面比普通的臺(tái)式機(jī)要好,但仍應(yīng)把控制柜式空調(diào)的鍘刀開關(guān)更換為適當(dāng)容量的空氣開關(guān),保證空調(diào)的正常運(yùn)行。
控制中心使用的四臺(tái)工控機(jī)是臺(tái)灣研祥產(chǎn)品,其集成了CPU和網(wǎng)卡的長(zhǎng)條形主板與其它臺(tái)式機(jī)的PCI插槽的卡一樣豎插在底板上,由于太長(zhǎng),單靠機(jī)箱后部的固定螺絲和中部的卡條不能十分牢靠地使主板與底板精密固定,再加上設(shè)備機(jī)柜中主機(jī)不是水平放置,向下傾斜40度,容易使主板和底板出現(xiàn)接觸不良。我們采用調(diào)整固定螺絲位置和在中部卡條上安裝橡皮墊的措施,改善了這種狀況。工控機(jī)的正面有進(jìn)風(fēng)口灰塵過濾墊,保持三個(gè)月清潔一次,防止灰塵堆積妨礙排風(fēng)散熱。
4.2 軟件環(huán)境
保護(hù)軟件環(huán)境包括兩個(gè)方面:①WINDOWS系統(tǒng)健康完備,不隨意變更、刪除原有的系統(tǒng)文件;② ARGUS系統(tǒng)健康,不亂改配置文件,對(duì)原有的配置要做好備份保存,對(duì)一些原始的配置應(yīng)該加以記錄以便日后核對(duì)。
結(jié)束語
雖然在規(guī)劃和布局、構(gòu)建和維護(hù)等方面做了大量的工作,積累了一定的經(jīng)驗(yàn),但要建立一個(gè)穩(wěn)定、高效的無線電監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)平臺(tái),我們還要在實(shí)踐中不斷努力和創(chuàng)新,例如在如何構(gòu)建和改善監(jiān)測(cè)網(wǎng)站間的通信鏈路方面,就值得進(jìn)一步思考和探索。
因此,在工作實(shí)踐中去發(fā)現(xiàn)問題,將問題轉(zhuǎn)化為科研課題和科學(xué)實(shí)驗(yàn),那么一個(gè)與時(shí)俱進(jìn)的、高效優(yōu)質(zhì)的無線電監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)平臺(tái),就一定會(huì)在無線電管理工作中發(fā)揮更大的作用。