監獄報警通信系統設計方案

李東建

【摘要】隨著無線通信技術的發展，人們對無線通信質量要求的提高以及信息頻率資源的快速高漲，數字對講機廣泛應用于交通，運輸，制造，建筑，油田，煤礦，公安等行業，在專用通信領域發揮著巨大作用。

【關鍵詞】數字對講機 調度通信 話務量 覆蓋

一、系統簡介

本系統以數字對講機通信為基礎，通過多功能的接口連接警報器和大功率揚聲器，可以在通話的功能基礎上擴展出一鍵報警功能，控制中心接至中繼臺，能夠查看機器工作狀態、錄音內容、報警廣播信息等，具有通信靈活，報警及時，通信安全等特點。

二、項目需求

此項目為滿足某監獄地區通信需求。用戶為三地獨立通信，以及緊急情況下三區互通，并支持GPS和錄音功能。

該對講機覆蓋系統的信號覆蓋區域為室外，主要地域為監獄以及周邊地區；

系統設計具備三組常規工作頻道和一組緊急通信信道供三地部門使用，各頻道能同時使用，不互相產生干擾和影響，緊急情況下三區切至緊急信道三區可互通：

采用室內小型天線和射頻同軸電纜組成的天饋系統實現無線信號的覆蓋，最大限度的保證建筑結構的完整和美觀。

三、系統說明

（一）系統示意圖

（二）系統組成說明

中繼臺架設：A區：一部，用戶A區內部通信。

B區：二部，分別用于B區和c區通信。

這樣各區域獨立工作，不相互干擾和沖突。

中繼臺IP互聯：三區中繼臺采用IP進行互聯，以保證在緊急情況下三區具有互通性。

緊急報警：當出現緊急情況時，任何一部手持臺按下報警鍵，報警手持臺所處區域中繼臺收到報警提示后，通過IP網絡將報警信息發送給另外2區域中繼臺，三區域報警器發出警報，三區中繼臺進行IP互聯工作模式，任何一區呼叫都能通過IP轉接至另外2區。

GPS信息查詢顯示：控制中心采用輪詢的工作方式，逐個獲得手持臺的GPS信息，將手持臺GPS按照現有GIS系統約定報文格式發送至指定GIS服務器。

（三）區域覆蓋分析

根據本區域的地形地貌，覆蓋計算采用Hata模型。其公式為：

f—工作頻翠（MHz）

ht—發射天線高度（m）

hr—接收天線高度（m）

a（hr）—接收天線高度修正因子

d—傳播距離（km）

K—小區類型的校正因子

C_terrain—地形校正因子

具體這個項目中f=400MHz，ht=40m，hr=1.5m，d=5km，采用普通鄉鎮地形模型，丘陵地區，

a（hr）=（1.11gf-0.7）*hr-1.561gf+0.8；

K=4.78（1gf）²-18.331gf+40.94；

地形校正因子C_terrain=10dB

可計算出空間損耗L=126.22dB，

對于中繼臺來說：電臺發射功率為25W（43.9dBm），7/8“饋線長度為50m（損耗0.745dB），接頭損耗為1dB，發射天線增益為10dBi，手持臺天線增益為2.15dBi，可計算出到達手持臺射頻接口的信號強度為：

S=43.9-0.745-1-126.22+10+2.15=-71.915dBm

手持臺的接收靈敏度為120dBm（0.25uV），設計余量48dB，完全可以滿足接收機良好接收的需要。

對于手持臺來說：電臺發射功率為3w（34.78dBm），天線增益2.15dBi，中繼臺接收天線增益為10dBi，線纜損耗0.745dB，接頭損耗1dB。

可計算出到達中繼臺射頻接口的信號強度為：

S=34.78+2.15+10-0.745-1-126.22-81.03dBm

塔臺電臺的接收靈敏度為-120dBm（0.25uV），），設計余量39dB，完全可以滿足接收機良好接收的需要。

根據地圖顯示的信息，中繼臺覆蓋可以達到5公里（注：中繼臺天線需確保高度在40米以上）。如下圖。

（四）話務量計算

數字對講機系統屬于呼損制系統，應使用Erlang B模型進行計算。當呼損率為5%時，可以得出中繼臺載頻數和所支持的用戶數的對應關系。話務量的值是根據Erlang B模型公式計算的出的Erlang B參數表查表所得，每基站支持的用戶數由每站支持的話務量除以每用戶的忙時話務量得到。該計算數據均為推測估計值，實際應用中還需按實際需求進行重新計算確定。有效的管理可以大大提高基站支持的用戶數。

四、結論

此方案可滿足該監獄報警的通信需求。