摘要：输油管道在野外巡查和抢险时，需要提供可靠、防爆的通信手段，本文探讨在实际管道巡线和抢修中，尤其在防爆区内，采用SmartrunkⅡ两信道集群单基站大区制通信网络，形成了有线与无线共容的通信网络，解决管道抢险中防爆区内的无线通话和调度通话功能。
关键词：应急通信系统 管道通信 集群无线通信 车载台
在目前管道系统设计中，应急通信系统一般由公网移动手机和全球移动卫星电话组成，主要用在管道巡线和抢修中。但在防爆区内，所有的手机和卫星电话都不能使用，致使在管道抢险过程中，缺少了与外界联系的通信方式。为解决管道抢险中防爆区内的无线通话和调度通话功能，我们采用SmartrunkⅡ两信道集群单基站大区制通信网络，形成了有线与无线共容的通信网络。
集群无线通信系统是针对无线调度通信的特点发展起来的一种通信方式，其主要特点是共享频率资源，使有限的频率得到充分利用，同时，透过集群系统中心控制的方式，大大提升了调度功能，特别适合各种专业无线电调度通讯的方式。它除了具备公众移动通信网（GSM、CDMA）所能提供的个人移动通信服务外，还能实现个人与群体间的任意通信。这种数字集群通信方式，尤其适合抢险救灾紧急时刻。
1、管道抢修中通信基本要求
（1）移动台包括无线对讲机和车载台，要求所有对讲机都具有防爆特性，适合应用于石油行业易燃易爆环境中。
（2）系统可实现移动台对有线电话、有线电话对移动台、移动台对移动台之间的话音通讯，必要时也可通过脱网功能实现无线移动台对无线移动台的直通通讯；
（3）全部对讲机、车载台或固定台即可用于一呼百应式的广播方式，也可用于单呼，组呼，群呼等选呼工作方式。
（4）系统要求采用自动拨号方式的半双工集群通信系统，系统使用数字信令功能，使用简单方便。
（5）每个无线移动台可连接GSM 或CDMA移动电话，扩展使用功能。
（6）调控中心对通讯控制具有优先权，可执行强拆功能。
（7）系统采用集群工作方式，共享频率资料，提高系统使用率。
（8）系统在同一时刻提供两条传输通道；分配给卫星电话专线和公网市话专线。
（9）系统所采用的设备能在高低温恶劣环境中使用，符合管道抢修抢险恶劣环境条件。
2、采用准集群系统的解决方案
2.1 准集群系统概述
集群系统是通信技术和计算机技术有机结合的高科技产物。集群系统的基本特点是使众多用户共享相对有限的频率资源，并将系统每个信道的可用时间动态地分配给系统中的每个用户，从而为每个用户提供最大限度的可用频率和可用时间，并将系统的阻塞率降至最小。
从系统功能与价格区分，集群系统可大体分类为标准集群系统（一般在800MHZ频段，专用数字信令，价格昂贵）和准集群系统（一般在500MHZ频段以下，信令有模拟/数字两种，价格低廉）。两种系统都具备集群系统的基本特点。
2.2 美国MOTOROLA公司的SMARTRUNKⅡ集群系统
根据管道兰成渝输油分公司管道抢修中通信基本要求，优化性能 价格比后，采用美国MOTOROLA公司的SMARTRUNKⅡ集群系统并结合实际使用情况进行设计应急抢险通信系统。
该系统是在常规对讲机系统上，基站加装SmartrunkⅡ控制器，防爆对讲机加装SmartrunkⅡ逻辑板而发展的一种经济实用的集群系统。采用SmartrunkⅡ专用数字协议，随路信令，即基站不设专门的控制信道，每个信道既做控制信道同时又做通话信道，对讲机守候处于扫描等待被呼状态，主呼则自动选择空闲信道。通过移动台对信道逐一扫描，检测空闲信道与搜索来话呼叫的方式实现其基本的集群功能。
2.3 系统框图
2.4 设备选型
根据设备本身的技术指标、设备系统组网灵活性与功能以及设备的可靠性等综合因素及系统整体架构考虑，我们的设备选型如下：
（1）中心基站转信台使用美国MOTOROLA公司GR1225，便于安装，集群方式采用SmartrunkⅡ数字信令，使用ST853集群控制器，软件功能强大，运用灵活，性能价格比优异。
（2）中心基站的供电系统，为缩小基站体积，并提高系统可靠性，采用内置安装方式每台电源采用额定电流为15A，最大电流为20A容量，供给每个信道设备使用。具有交流直流两种供电方式。
（3）基站的天馈系统采用合路、分路方式，系统可靠性高。为满足一定的通信覆盖半径的要求，基站天线需要架高，故设计基站天线安装在制高点上，或利用地形高度来实现。
（4）手持对讲机选用美国MOTOROLA公司GP338防爆对讲机。
（5）全双工固定台选用美国MOTOROLA公司的GP1225固定台，可为系统内领导提供有线电话方式的无线电话机，以方便领导使用习惯指挥调度。
（6）车载台选用美国MOTOROLA公司GM950，增加了外接终端接口，可为用户提供众多灵活的解决方案。
3、通信距离问题
我们使用的无线中继系统通常工作在单基站的情况下，采用大区制通讯。为了扩大覆盖区域，要求基站天线尽量架高。根据具体环境的不同而有所区别，一般在城市80米天线下，通常对讲机通讯半径约为15--20公里，车载台通讯半径约为30-40公里。在20米天线下，通常对讲机通讯半径约为8公里，车载台通讯半径约为16公里。
若要实现更大范围通讯，则可以考虑多基站联网工作。
4、应用实例
2004年11月在兰成渝输油分公司马家大山附近的管道抢修演练中，我们选择在手机无信号的晒经乡附近搭建了准集群通信系统。由于当时抢修工作界面的要求，通信半径比较小，因此我们将天线架设在地面上，接入1部公网电话到基站中，进行了无线通信质量和通信距离等测试。实现了如下的功能：
（1）对讲机、车载台与卫星电话网，GSM 网或CDMA网，实现互连互通，包括有线对无线、无线对有线的双向全自动拨号通话功能。
（2）全部对讲机 车载台或固定台即可用于一呼百应式的广播方式，也可用于单呼，组呼，群呼等选呼工作方式。
（3）实现野外条件下发传真，上网，发送电子邮件等数据业务。
通信距离测试方面，准集群通信系统要求视距传输的，当时所处的地理环境为四面环山，天线高度2米，测试对讲机通讯半径约为5公里，车载台在绕过1座山的情况下通信半径约为8公里，优于理论值和经验值。
2005年3月在涩宁兰管道抢修演练中使用我们这套应急通信系统实现了防爆区内的通信要求。2005年9月兰成渝输油分公司永川附近的抢修过程中也得到了很好的应用。2006年6月在兰成渝输油分公司江油站附近管道抢修过程中也发挥了重要作用。
5、结语
准集群通信系统是一种高级移动调度系统，代表着专用移动通信网发展方向，能够解决管道抢险中防爆区内的无线通话和调度通话功能，并在兰成渝输油管道抢险中得到应用。
