一、       項目背景

隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(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，消防員面對高溫、黑暗、有毒和濃煙等危害環(huán)境時，若沒有相應(yīng)的設(shè)備貿(mào)然沖進現(xiàn)場，不僅不能完成任務(wù)，還會徒增人員傷亡。8·12天津濱海新區(qū)火災(zāi)爆炸事故就是一個慘痛的教訓(xùn)。

消防機器人作為特種機器人的一種，在滅火和搶險救援中愈加發(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，油品燃氣、毒氣泄漏爆炸、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、處置過程復(fù)雜、危害巨大、防治困難等特點，已成頑疾。消防機器人能代替消防救援人員進入易燃易爆、有毒、缺氧、濃煙等危險災(zāi)害事故現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)采集、處理、反饋，有效地解決消防人員在上述場所面臨的人身安全、數(shù)據(jù)信息采集不足等問題?，F(xiàn)場指揮人員可以根據(jù)其反饋結(jié)果，及時對災(zāi)情作出科學(xué)判斷，并對災(zāi)害事故現(xiàn)場工作作出正確、合理的決策。

二、       需求分析

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

三、       無線傳輸方案設(shè)計

針對于用戶的新需求，我公司對用戶的實際情況進行分析。前期用戶使用的移動視頻無線傳輸設(shè)備主要是采用前端發(fā)射到后端接收的一對一的無線鏈路模式，采用低頻的工作頻率，在有阻擋的環(huán)境下也可以實現(xiàn)無線圖像的傳輸，但是針對于特殊復(fù)雜的環(huán)境，由于在中間傳輸過程中信號衰減，后端幾乎已經(jīng)接收不到信號，因此需要一種新的無線傳輸設(shè)備和方案。對此，我們決定采用MESH自組網(wǎng)設(shè)備進行無線傳輸。MESH無線自組網(wǎng)傳輸技術(shù)是一種國際上最新型的無線傳輸技術(shù)，Mesh網(wǎng)絡(luò)即“無線蜂窩網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)”，它是一個動態(tài)的可以不斷擴展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，任意的兩個設(shè)備均可以保持無線互聯(lián)。Mesh網(wǎng)絡(luò)要比單跳網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定，這是因為在數(shù)據(jù)通信中，網(wǎng)絡(luò)性能的發(fā)揮并不是僅依靠某個節(jié)點。在傳統(tǒng)的單跳無線網(wǎng)絡(luò)中，如果固定的AP發(fā)生故障，那么該網(wǎng)絡(luò)中所有的無線設(shè)備都不能進行通信。而在Mesh網(wǎng)絡(luò)中，如果某個節(jié)點的AP發(fā)生故障，它可以重新再選擇一個AP進行通信，數(shù)據(jù)仍然可以高速地到達目的地。從物理角度而言，無線通信意味著通信距離越短，通信的效果會越好。因為隨著通信距離的增長，無線信號不但會衰弱而且會相互干擾，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線網(wǎng)絡(luò)連接代替以往長距離的連接，從而保證數(shù)據(jù)可以以高速率在節(jié)點之間快速傳遞。Mesh技術(shù)可以使WLAN的安裝部署，網(wǎng)絡(luò)擴容更加方便快捷。

使用MESH技術(shù)在此消防機器人項目中，具體應(yīng)用拓撲示意圖如下所示：

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

在實際操作使用過程中，每臺機器人的功能一樣，都可以承擔(dān)中繼和作業(yè)的功能。根據(jù)現(xiàn)場情況隨機使用。所有機器人上面的無線設(shè)備通電即可組網(wǎng)，無需其它復(fù)雜的設(shè)置。

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

四、       無線傳輸設(shè)備介紹

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

先進的MESH設(shè)計理念，不需要中心網(wǎng)關(guān)，任意一臺均可實現(xiàn)自組網(wǎng)絡(luò)功能，在群組內(nèi)任意一臺設(shè)備掉線，在有效的天線覆蓋范圍內(nèi)均會有對應(yīng)的設(shè)備繼續(xù)通信，保證網(wǎng)絡(luò)不掉線。在實際應(yīng)用當(dāng)中，我們可以采用環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)設(shè)計而不用擔(dān)心環(huán)網(wǎng)堵塞的問題。同時，產(chǎn)品除了無線端具備MESH功能以外，自身的兩個有線網(wǎng)口同樣具備MESH功能，在實際應(yīng)用環(huán)境中可根據(jù)需要進行選擇使用。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，移動的狀態(tài)下可以在不同的基站下根據(jù)信號強度進行自我判斷切換，移動速度大于260km。比較適合道路、礦區(qū)、旅游區(qū)等具備車輛移動監(jiān)控需求的場所使用。

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?。在實際應(yīng)用現(xiàn)場，如果需要更高帶寬傳輸，我們的設(shè)備還可以采用無線鏈路聚合技術(shù)，讓實際應(yīng)用帶寬增加一倍以上，即WTL通信機制（Wireless Trunking Link），根據(jù)設(shè)備自身的特點，支持點對多點、點對點、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)、無人機、機器人、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)法等各種固定點和移動點的監(jiān)控。

SF-5800M產(chǎn)品圖片：

SF-5800M產(chǎn)品參數(shù)：