一、       項(xiàng)目背景

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，建筑和企業(yè)生產(chǎn)的特殊性，導(dǎo)致化學(xué)危險(xiǎn)品和放射性物質(zhì)泄漏以及燃燒、爆炸、坍塌的事故隱患增加，事故發(fā)生的概率也相應(yīng)提高。一旦發(fā)生災(zāi)害事故，消防員面對(duì)高溫、黑暗、有毒和濃煙等危害環(huán)境時(shí)，若沒(méi)有相應(yīng)的設(shè)備貿(mào)然沖進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)，不僅不能完成任務(wù)，還會(huì)徒增人員傷亡。8·12天津?yàn)I海新區(qū)火災(zāi)爆炸事故就是一個(gè)慘痛的教訓(xùn)。

消防機(jī)器人作為特種機(jī)器人的一種，在滅火和搶險(xiǎn)救援中愈加發(fā)揮舉足輕重的作用。各種大型石油化工企業(yè)、隧道、地鐵等不斷增多，油品燃?xì)狻⒍練庑孤┍?、隧道、地鐵坍塌等災(zāi)害隱患不斷增加。

此類災(zāi)害具有突發(fā)性強(qiáng)、處置過(guò)程復(fù)雜、危害巨大、防治困難等特點(diǎn)，已成頑疾。消防機(jī)器人能代替消防救援人員進(jìn)入易燃易爆、有毒、缺氧、濃煙等危險(xiǎn)災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、反饋，有效地解決消防人員在上述場(chǎng)所面臨的人身安全、數(shù)據(jù)信息采集不足等問(wèn)題。現(xiàn)場(chǎng)指揮人員可以根據(jù)其反饋結(jié)果，及時(shí)對(duì)災(zāi)情作出科學(xué)判斷，并對(duì)災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)工作作出正確、合理的決策。

二、       需求分析

用戶為消防部門研發(fā)多功能智能消防機(jī)器人，前期使用COFDM移動(dòng)視頻做為圖傳載體，基本能夠滿足消防部門的需求。但是隨著消防機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，消防部門想要擴(kuò)大機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景，在一些情況比較復(fù)雜的環(huán)境（比如大型建筑的地下室、地下停車場(chǎng)等），原來(lái)的無(wú)線圖傳設(shè)備已經(jīng)不能滿足傳輸?shù)囊?，急需要一種新的無(wú)線傳輸設(shè)備和應(yīng)用方案來(lái)滿足消防部門的實(shí)際需求。

三、       無(wú)線傳輸方案設(shè)計(jì)

針對(duì)于用戶的新需求，我公司對(duì)用戶的實(shí)際情況進(jìn)行分析。前期用戶使用的移動(dòng)視頻無(wú)線傳輸設(shè)備主要是采用前端發(fā)射到后端接收的一對(duì)一的無(wú)線鏈路模式，采用低頻的工作頻率，在有阻擋的環(huán)境下也可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線圖像的傳輸，但是針對(duì)于特殊復(fù)雜的環(huán)境，由于在中間傳輸過(guò)程中信號(hào)衰減，后端幾乎已經(jīng)接收不到信號(hào)，因此需要一種新的無(wú)線傳輸設(shè)備和方案。對(duì)此，我們決定采用MESH自組網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行無(wú)線傳輸。MESH無(wú)線自組網(wǎng)傳輸技術(shù)是一種國(guó)際上最新型的無(wú)線傳輸技術(shù)，Mesh網(wǎng)絡(luò)即“無(wú)線蜂窩網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)”，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)的可以不斷擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，任意的兩個(gè)設(shè)備均可以保持無(wú)線互聯(lián)。Mesh網(wǎng)絡(luò)要比單跳網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定，這是因?yàn)樵跀?shù)據(jù)通信中，網(wǎng)絡(luò)性能的發(fā)揮并不是僅依靠某個(gè)節(jié)點(diǎn)。在傳統(tǒng)的單跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，如果固定的AP發(fā)生故障，那么該網(wǎng)絡(luò)中所有的無(wú)線設(shè)備都不能進(jìn)行通信。而在Mesh網(wǎng)絡(luò)中，如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)的AP發(fā)生故障，它可以重新再選擇一個(gè)AP進(jìn)行通信，數(shù)據(jù)仍然可以高速地到達(dá)目的地。從物理角度而言，無(wú)線通信意味著通信距離越短，通信的效果會(huì)越好。因?yàn)殡S著通信距離的增長(zhǎng)，無(wú)線信號(hào)不但會(huì)衰弱而且會(huì)相互干擾，從而降低數(shù)據(jù)通信的效率。而在Mesh網(wǎng)絡(luò)中，是以一條條較短的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接代替以往長(zhǎng)距離的連接，從而保證數(shù)據(jù)可以以高速率在節(jié)點(diǎn)之間快速傳遞。Mesh技術(shù)可以使WLAN的安裝部署，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容更加方便快捷。

使用MESH技術(shù)在此消防機(jī)器人項(xiàng)目中，具體應(yīng)用拓?fù)涫疽鈭D如下所示：

在上圖上可以看出，MESH無(wú)線傳輸?shù)闹饕攸c(diǎn)就是自組網(wǎng)，在之前的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線達(dá)不到要求的情況下，可以使用MESH無(wú)線設(shè)備進(jìn)行傳輸，如圖上所示，安裝MESH無(wú)線設(shè)備的機(jī)器人同時(shí)可以承擔(dān)作業(yè)功能和中繼的功能。在地下多層停車場(chǎng)進(jìn)行消防機(jī)器人應(yīng)用時(shí)，先由第一臺(tái)機(jī)器人進(jìn)行地下停車場(chǎng)，當(dāng)機(jī)器人行進(jìn)到無(wú)線傳輸信號(hào)不佳時(shí)，可以停在當(dāng)前位置，做為中繼機(jī)器人使用，如上圖中的1號(hào)機(jī)器人，停在地下停車場(chǎng)的一層和二層中間，保持無(wú)線信號(hào)和停車場(chǎng)出口的控制箱正常通訊。然后再使用2號(hào)機(jī)器人和3號(hào)機(jī)器人在地下停車場(chǎng)1層和2層進(jìn)行查勘和消防作業(yè)。2號(hào)機(jī)器人和3號(hào)機(jī)器人不直接和出口的控制箱連接，而是通過(guò)1號(hào)機(jī)器人做為中繼站的作用和控制箱連接。

在實(shí)際操作使用過(guò)程中，每臺(tái)機(jī)器人的功能一樣，都可以承擔(dān)中繼和作業(yè)的功能。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況隨機(jī)使用。所有機(jī)器人上面的無(wú)線設(shè)備通電即可組網(wǎng)，無(wú)需其它復(fù)雜的設(shè)置。

在后端的控制箱操作界面，可以查看前端機(jī)器人之前的實(shí)時(shí)通訊信號(hào)，據(jù)此來(lái)判斷機(jī)器人的進(jìn)行距離。協(xié)助操作人員更直觀的操作機(jī)器人，避免造成機(jī)器人信號(hào)中斷，出現(xiàn)無(wú)法操控的情況。

四、       無(wú)線傳輸設(shè)備介紹

在此方案中使用我公司的SF-5800M無(wú)線產(chǎn)品，該產(chǎn)品是一組功能非常強(qiáng)大的產(chǎn)品組合，它可以采用多種通信組合方式，應(yīng)用于不同的使用場(chǎng)景?？梢栽诠潭c(diǎn)安裝，也可以在移動(dòng)的車輛、船舶、人員、機(jī)器人等進(jìn)行快速無(wú)線部署的場(chǎng)所。產(chǎn)品集成了基站通信、客戶端通信、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信以及有別于市面上大部分的MESH自組網(wǎng)設(shè)備的強(qiáng)大的MESH自組網(wǎng)功能和自動(dòng)漫游功能。

先進(jìn)的MESH設(shè)計(jì)理念，不需要中心網(wǎng)關(guān)，任意一臺(tái)均可實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)絡(luò)功能，在群組內(nèi)任意一臺(tái)設(shè)備掉線，在有效的天線覆蓋范圍內(nèi)均會(huì)有對(duì)應(yīng)的設(shè)備繼續(xù)通信，保證網(wǎng)絡(luò)不掉線。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，我們可以采用環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)而不用擔(dān)心環(huán)網(wǎng)堵塞的問(wèn)題。同時(shí)，產(chǎn)品除了無(wú)線端具備MESH功能以外，自身的兩個(gè)有線網(wǎng)口同樣具備MESH功能，在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中可根據(jù)需要進(jìn)行選擇使用。非常的靈活方便。多模的MESH兼具備援功能，在復(fù)雜的環(huán)境中可以保證更好的連線品質(zhì)。

SF-5800M系列產(chǎn)品具備漫游功能，移動(dòng)的狀態(tài)下可以在不同的基站下根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行自我判斷切換，移動(dòng)速度大于260km。比較適合道路、礦區(qū)、旅游區(qū)等具備車輛移動(dòng)監(jiān)控需求的場(chǎng)所使用。

該系列產(chǎn)品可以根據(jù)需要定制大功率的設(shè)備，功率可提升到3W傳輸功率，在大功率的應(yīng)用中，并不衰減傳輸?shù)耐掏铝?。在?shí)際應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，如果需要更高帶寬傳輸，我們的設(shè)備還可以采用無(wú)線鏈路聚合技術(shù)，讓實(shí)際應(yīng)用帶寬增加一倍以上，即WTL通信機(jī)制（Wireless Trunking Link），根據(jù)設(shè)備自身的特點(diǎn)，支持點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、漫游、MESH自組網(wǎng)，可廣泛應(yīng)用于森林防火、原始森林、江河湖泊、礦區(qū)、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、管道、大型工業(yè)區(qū)、道路、電廠、電力、消防、公安、車輛、艦船執(zhí)法等各種固定點(diǎn)和移動(dòng)點(diǎn)的監(jiān)控。

SF-5800M產(chǎn)品圖片：

SF-5800M產(chǎn)品參數(shù)：