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野外地质灾害监测无线方案

点击次数:658 发布时间:2017-04-25

用户需求分析:

用户为某地质减灾监测部门,需要在野外某区域容易发生地质灾害的地方安装一系列的监测设备,同时需要将这些监测设备的数据传输到监测指挥中心去,监测指挥中心和现场距离大约40-50公里远。使用传输的有线方式将监测数据传输回去需要投入大量的人力、物力、财力。架设周期长,维护成本大,此种方案已经不太现实。因此用户需要使用无线的方式传输回去。现场的情况如下;

目的地点距离监控中心大约50公里的距离,且被监控所在地与监控中心无法直视(非视距),被监控所在地无4G覆盖,并且无电力供应;

需要监测目的地点水流数据,以便洪水来临时发出预警;需要监测山体滑坡数据;进行视频实时监控(由于视频监控的数据量较大,所占用的传输带宽较高,并且视频监控摄像头的耗电量较大,后期根据现场情况及太阳能供电量决定是否实施)。

 

无线方案思考与设计

根据以上用户现场的情况描述,使用无线传输的方式已经确定,但是由于现场没有4G运营商信号,不能使用4G设备进行传输,只能使用数字无线网桥的方式进行远距离传输,另外,前端的监测点及中继传输点都没有电力供应,所以在方案设计的时候供电需要采用太阳能供电的解决方案,必要的话还可以搭配风力发电机做电力补充。

在数字无线传输设备的选型上面,我公司针对此种应用现场推荐使用以下两款设备,SF-5040G系列产品和SF-5823WJ系列产品,根据用户的应用现场,改方案的无线传输拓扑图如下图所示:

深方方案拓扑图.jpg

根据上述方案图中所示,在前端河谷监测点和滑坡监测点上安装的无线设备由于一般情况下是安装在比较低的位置,不能直接看到远距离的监测指挥中心,所以在一些相近的监测点周围需要选取一个比较高的位置做为中继传输点,先把前端监测点的数据使用无线设备汇总到比较高的中继传输点,再使用一对远距离数字网桥传输到后端监测中心附近比较高的山上,然后通过有线的方式传输到监测指挥中心。

我公司推挤使用的两款数字无线传输设备可满足上述方案中的传输需求,SF-5040G是一款中近距离无线传输设备,适合把前端的监测数据传输汇总到中继传输点,做支线汇总设备使用。前端的监测数据汇总以后,由远距离设备SF-5823WJ这款设备搭配高增益定向天线将数据传输到50公里外的监测指挥中心。

节点所需设备:

水流监控点1、2、3 :SF-5040G、风光一体发电储存系统、水流数据采集传感器;

山体监控点1、2    :SF-5040G、风光一体发电储存系统、山体数据采集传感器;

无线中继点:SF-5040G-W、角度天线、SF-5823WJ、碟状天线、交换机、风光一体发电储存系统;

监控中心:SF-5823WJ、碟状天线

实现过程:

水流监控点、山体监控点使用SF-5040G将传感器采集到的数据传送到位于高点的无线中继设备点,无线中继设备点处有SF-5040G-W配合外置角度天线接收来自水流、山体监控点的传感器信息;然后通过交换机将信息对接到远距离无线网桥SF-5823WJ上发射,处于50KM之外的至高接收点设置一台同样的SF-5823WJ(配对SF-5823WJ设备的传输路径无阻挡),使用数据电缆或者光纤将接收到的信息传输到监控中心。

本方案中,如果后期考虑加入实时视频监控系统,可在现有无线网络基础上,在监控点增加摄像头,监控中心增加视频储存设备即可实现,无需额外的传输设备。

选用无线设备介绍

3.1  SF-5040G

产品外观:

SF-5040G.jpg

 

SF-5040G高功率室外型无线网桥,适用于野外恶劣环境的无线网路连结服务,提供部署企业、工业用户的高带宽网络连接和多媒体IP数据的传输需求,不仅适合网络传输也适合大型IP监控的需求。SF5040G高功率室外型无线桥接设备可利用内置18dBi增益天线将两个远距离的节点进行有效的网络连接,传输距离可以达到8km,传输带宽可达80-90Mbps,可提供不亚于有线网络质量的无线传输品质。

    SF-5040G高功率室外型无线桥接设备支持AP模式、WDS模式、 ClientBridge+Repeater AP 模式,不同模式之间的配合可实现不同的功效,可以做点对点传输、点对多点传输。在WDS模式下,可以实现1对8(填入8台不同的MAC地址)的链接形式,在AP模式下,理论可支持32个客户端。该设备支持中英文界面,操作简单,去掉了繁琐的操作方式,使调试更加快捷方便,有利于快速部署,非常适合工程技术人员的快速上手。供电采用DC12~24V宽电压输入设计,而且设备实际功耗<5W,在野外无市电的情况下可灵活搭配蓄电池、太阳能、风能等多种供电方式进行工作。

网络标准

IEEE 802.11a/n;IEEE802.3; IEEE802.3u

芯片组

Atheros AR7240+ AR9280

SDRAM

32 M Byte

Flash

8 M Byte

以太网接口

2 x 10/100 基础-TRJ45 接头

无线射频

OFDM

数据传输速率

802.11a:54, 48, 36, 24, 18, 12, 9, 6Mbps

802.11n:20-MHz 带宽: MCS 0~15 for支持的数据速率

40-MHz带宽: MCS 0~15for 支持的数据速率

工作频率

5.15~5.35 GHz

5.47~5.7 GHz

5.745~5.825 GHz

发送功率

Up to 29 ± 2 dBm

敏感度

-92dBm@11Mbps,-73dBm@54Mbps,-73/-69dBm@T20/HT40 MCS15

安全性

64-bit/128-bit/152-bitWEP encryption

WPA/ WPA2(-PSK using TKIP or AES) WPA/ WPA2 (-EAP using TKIP)

802.1x身份验证; 隐藏的SSID

天线端口

2 x MCX 接头

天线增益

内置18dBi双极化平板天线

操作模式

咨讯选择模式– AP/ Client Bridge/ WDS Bridge PtP andPtMP (up to 8 links)

通道选择 (Setting varies by Country)

步进功率1dBm step

工作环境

工作温度-30~+70℃,工作湿度10~90%

供电方式

POE供电:12~24V±5%

尺寸

270*270*80mm

重量

2.2Kg(不带包装);3Kg(带包装)

 

3.2  SF-5823WJ

产品外观:

SF-5823WJ.jpg

SF-5823WJ系列高容量远距离免许可频段点对点数字无线网桥,基于动态TDD的点对点专有无线协议,数据被封成大包进行传输,提高了传输效率(转发能力:35000 PPS),提高了带宽的利用率(频谱利用率:7.5bit/Hz)增加了系统的传输距离,吞吐量和PPS转发能力。系统64字节传输延时<2ms,能够实现语音、视频等数据的实时传输。采用 2×2 MIMO 突破性技术,实现吞吐量高达 220 Mbps(110 Mbps 全双工),具备的PPS 数据包处理能力和较高的抗干扰能力。

    SF-5823WJ系列产品可适用于电信级的点对点网络应用,是专线接入或回程应用(包括 VOIP 及其他小数据包传输应用)的理想设备。该系列产品通过将灵活的信道带宽(20或40MHz)和专门定制的远距离传输私有协议相结合,达到 7.5 bit/Hz 的极高频谱利用率。产品内置双极化天线(SF-5823WJ)或 配备2个N型接头(SF-5823WJ),坚固耐用的铸铝外壳达到IP-67防护等级。 

    SF-5823WJ/ SF-5823WJ-W产品融合了一系列先进的软件机制,可为高吞吐量远距离的链路应用提供点对点连接性能。专有的点对点通信机制利用动态时分双工(TDD) 技术为所需的传输方向动态分配带宽,从而提高链路效率,并显著降低传输距离对链路吞吐量的影响。我们的点对点产品还采用了选择性重传 ARQ 技术,增强纠错能力,优化数据流量,使得设备在大带宽、远距离甚至存在干扰的情况下仍然能够达到非常高的吞吐量。 

全新的WJ系列产品的内置射频模块发射功率达28 dBm(+/-2 dBm),并且在zui高调制模式(MCS 15)上仍可达23 dBm(+/-2 dBm),从而使用内置天线即可建立稳固的远距离链路。产品配备千兆以太网口,支持802.3af 标准,使用更加灵活方便。同时,内置符合IEC 61000-4-2(ESD)标准的静电防护,以及IEC61000-4-5(Surge)标准的浪涌保护。 

由于该产品具备的高带宽,高稳定性等特点,所以该设备广泛应用于森林防火,海岛监控,矿区、工厂大数据传输等领域。

无线规格

无线技术

专有点对点通信协议,2x2 MIMO 

工作模式

点对点 

无线频段

4.900 - 6.100 GHz

zui高发射功率

28(+/-2)dBm

天线

类型

内置定向平板天线(SF5823WJ)2个N型接头(SF5823WJ-W)

增益

(垂直/水平):23/23 dBi(SF5823WJ)

数据接口

物理接口

10/100/1000 Base-T 

接口类型

RJ45 

浪涌保护

内置 IEC6100-4-2(ESD)和IEC6100-4-5(Surge)

链路性能

吞吐量

220Mbps合计(110Mbps全双工)

zui高数据处理速度

60,000 包/秒 

数据包延时

2毫秒(64字节数据包)

推荐链路距离

35公里, 视距(SF5823WJ)

100公里, 视距(SF5823WJ -W+外置天线增益≥32dBi)

物理特性

尺寸

宽335毫米, 高335毫米, 深90毫米(SF5823WJ-W)

宽218毫米, 高218毫米, 深70毫米 (SF5823WJ)

重量

3.3 公斤(SF5823WJ) ;2公斤(SF5823WJ-W)

电源输入

9-48V直流, PoE

功耗

8W

环境

工作温度

-40°C ~ +65°C 

工作湿度

0 ~ 90 %(非凝露)

管理

安装辅助

OLED屏幕显示和声音提示

系统配置界面

用户友好 WEB图形界面, SSH   CLI, SNMP v1/2c/3,

中央远程控制管理系统 

管理系统

WNMS(无线网络管理系统)

防护等级

防护等级

IP-67

 

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