一、       項(xiang)目(mu)背景

隨著社會經濟的迅猛發展，建筑和企業生產的特殊性，導致化學危險品和放射性物質泄漏以及燃燒、爆炸、坍塌的事故隱患增加，事故發生的概率也相應提高。一旦發生災害事故，消防員面對高溫、黑暗、有毒和濃煙等危害環境時，若沒有相應的設備貿然沖進現場，不僅不能完成任務，還會徒增人員傷亡。8·12天津濱海新區火災爆炸事故就是一個慘痛的教訓。

消防(fang)機(ji)(ji)器人作為特(te)種機(ji)(ji)器人的一種，在滅(mie)火和搶險(xian)救(jiu)援中愈加發揮舉足輕重的作用。各種大型石油化工(gong)企業(ye)、隧道、地鐵(tie)等不斷(duan)增(zeng)多(duo)，油品燃氣、毒(du)氣泄漏爆(bao)炸(zha)、隧道、地鐵(tie)坍塌(ta)等災害隱患(huan)不斷(duan)增(zeng)加。

此類災(zai)害具有(you)突發性強、處置過程(cheng)復(fu)雜、危害巨大、防(fang)(fang)(fang)治困難等特點，已成頑疾(ji)。消防(fang)(fang)(fang)機器(qi)人(ren)能代替(ti)消防(fang)(fang)(fang)救援人(ren)員進入易(yi)燃易(yi)爆、有(you)毒、缺氧、濃煙等危險災(zai)害事(shi)故現場進行數(shu)據(ju)采集、處理、反饋，有(you)效地解決消防(fang)(fang)(fang)人(ren)員在上述(shu)場所面臨的(de)人(ren)身安(an)全、數(shu)據(ju)信息采集不(bu)足等問題(ti)。現場指揮人(ren)員可以(yi)根據(ju)其反饋結果，及時對災(zai)情作(zuo)出科(ke)學判(pan)斷，并對災(zai)害事(shi)故現場工作(zuo)作(zuo)出正確、合理的(de)決策。

二、       需求分析

用戶為消(xiao)防部(bu)門(men)研發多功能(neng)(neng)(neng)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)消(xiao)防機(ji)器人(ren)，前期使用COFDM移(yi)動視頻做為圖傳載(zai)體(ti)，基本能(neng)(neng)(neng)夠滿(man)足(zu)消(xiao)防部(bu)門(men)的(de)需求(qiu)。但是隨著消(xiao)防機(ji)器人(ren)的(de)應用越(yue)(yue)來越(yue)(yue)廣泛，消(xiao)防部(bu)門(men)想要(yao)擴大機(ji)器人(ren)的(de)應用場(chang)景，在一(yi)(yi)些情況比(bi)較復雜的(de)環境（比(bi)如大型(xing)建筑的(de)地下(xia)室(shi)、地下(xia)停車場(chang)等(deng)），原來的(de)無(wu)線圖傳設備已經不能(neng)(neng)(neng)滿(man)足(zu)傳輸的(de)要(yao)求(qiu)，急需要(yao)一(yi)(yi)種新的(de)無(wu)線傳輸設備和應用方(fang)案(an)來滿(man)足(zu)消(xiao)防部(bu)門(men)的(de)實際需求(qiu)。

三、       無線傳輸方案設計

針(zhen)對于用戶(hu)的(de)(de)(de)新(xin)需求(qiu)，我公(gong)司(si)對用戶(hu)的(de)(de)(de)實際(ji)情況(kuang)進(jin)(jin)行(xing)(xing)分析。前期用戶(hu)使用的(de)(de)(de)移(yi)動視頻無(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)(xian)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)設(she)(she)備主要(yao)是采(cai)用前端(duan)發射到后端(duan)接收的(de)(de)(de)一(yi)對一(yi)的(de)(de)(de)無(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)(xian)鏈(lian)路模式(shi)，采(cai)用低頻的(de)(de)(de)工作頻率(lv)，在(zai)(zai)有阻擋的(de)(de)(de)環境(jing)下也(ye)可(ke)(ke)以(yi)實現(xian)無(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)(xian)圖像的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)，但(dan)是針(zhen)對于特(te)殊復雜的(de)(de)(de)環境(jing)，由于在(zai)(zai)中(zhong)間傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)過程中(zhong)信號衰減，后端(duan)幾乎已經接收不(bu)(bu)到信號，因此(ci)需要(yao)一(yi)種新(xin)的(de)(de)(de)無(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)(xian)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)設(she)(she)備和方(fang)案。對此(ci)，我們決定采(cai)用MESH自組(zu)網(wang)(wang)(wang)(wang)設(she)(she)備進(jin)(jin)行(xing)(xing)無(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)(xian)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)。MESH無(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)(xian)自組(zu)網(wang)(wang)(wang)(wang)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)技術(shu)(shu)是一(yi)種國(guo)際(ji)上最新(xin)型的(de)(de)(de)無(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)(xian)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)技術(shu)(shu)，Mesh網(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)即“無(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)(xian)蜂窩網(wang)(wang)(wang)(wang)格網(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)”，它(ta)是一(yi)個(ge)動態的(de)(de)(de)可(ke)(ke)以(yi)不(bu)(bu)斷擴展(zhan)的(de)(de)(de)網(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)架構，任意(yi)的(de)(de)(de)兩個(ge)設(she)(she)備均可(ke)(ke)以(yi)保持(chi)無(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)(xian)互聯(lian)。Mesh網(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)要(yao)比(bi)單(dan)(dan)跳(tiao)網(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)更(geng)加穩定，這(zhe)是因為在(zai)(zai)數(shu)據通信中(zhong)，網(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)性能的(de)(de)(de)發揮(hui)并不(bu)(bu)是僅依靠某(mou)個(ge)節(jie)點(dian)。在(zai)(zai)傳(chuan)(chuan)(chuan)統(tong)的(de)(de)(de)單(dan)(dan)跳(tiao)無(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)(xian)網(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)中(zhong)，如果(guo)固(gu)定的(de)(de)(de)AP發生故(gu)障(zhang)，那么該網(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)中(zhong)所有的(de)(de)(de)無(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)(xian)設(she)(she)備都不(bu)(bu)能進(jin)(jin)行(xing)(xing)通信。而(er)在(zai)(zai)Mesh網(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)中(zhong)，如果(guo)某(mou)個(ge)節(jie)點(dian)的(de)(de)(de)AP發生故(gu)障(zhang)，它(ta)可(ke)(ke)以(yi)重新(xin)再選擇一(yi)個(ge)AP進(jin)(jin)行(xing)(xing)通信，數(shu)據仍然可(ke)(ke)以(yi)高(gao)速地(di)到達(da)目的(de)(de)(de)地(di)。從(cong)物(wu)理角度而(er)言，無(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)(xian)通信意(yi)味著(zhu)通信距(ju)離越(yue)(yue)短(duan)，通信的(de)(de)(de)效果(guo)會(hui)越(yue)(yue)好(hao)。因為隨(sui)著(zhu)通信距(ju)離的(de)(de)(de)增(zeng)長(chang)，無(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)(xian)信號不(bu)(bu)但(dan)會(hui)衰弱而(er)且會(hui)相互干擾，從(cong)而(er)降低數(shu)據通信的(de)(de)(de)效率(lv)。而(er)在(zai)(zai)Mesh網(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)中(zhong)，是以(yi)一(yi)條條較短(duan)的(de)(de)(de)無(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)(xian)網(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)連(lian)接代替以(yi)往(wang)長(chang)距(ju)離的(de)(de)(de)連(lian)接，從(cong)而(er)保證數(shu)據可(ke)(ke)以(yi)以(yi)高(gao)速率(lv)在(zai)(zai)節(jie)點(dian)之間快(kuai)速傳(chuan)(chuan)(chuan)遞。Mesh技術(shu)(shu)可(ke)(ke)以(yi)使WLAN的(de)(de)(de)安(an)裝部(bu)署，網(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)擴容更(geng)加方(fang)便(bian)快(kuai)捷。

使用MESH技術在此消防機器人項目中，具體應用拓撲示意圖如下所示：

在上(shang)圖上(shang)可(ke)以看出，MESH無(wu)線(xian)傳輸的(de)(de)主要特點就是(shi)自(zi)組(zu)網(wang)，在之前(qian)的(de)(de)點對點無(wu)線(xian)達不到(dao)要求的(de)(de)情況(kuang)下(xia)，可(ke)以使(shi)用MESH無(wu)線(xian)設(she)備進行傳輸，如(ru)圖上(shang)所示，安裝(zhuang)MESH無(wu)線(xian)設(she)備的(de)(de)機器(qi)(qi)人(ren)(ren)同時可(ke)以承擔作(zuo)業功能和(he)(he)中(zhong)繼(ji)的(de)(de)功能。在地(di)下(xia)多(duo)層停(ting)車場進行消防機器(qi)(qi)人(ren)(ren)應用時，先(xian)由第(di)一臺(tai)機器(qi)(qi)人(ren)(ren)進行地(di)下(xia)停(ting)車場，當機器(qi)(qi)人(ren)(ren)行進到(dao)無(wu)線(xian)傳輸信號(hao)(hao)不佳(jia)時，可(ke)以停(ting)在當前(qian)位置，做(zuo)為(wei)中(zhong)繼(ji)機器(qi)(qi)人(ren)(ren)使(shi)用，如(ru)上(shang)圖中(zhong)的(de)(de)1號(hao)(hao)機器(qi)(qi)人(ren)(ren)，停(ting)在地(di)下(xia)停(ting)車場的(de)(de)一層和(he)(he)二層中(zhong)間(jian)，保持無(wu)線(xian)信號(hao)(hao)和(he)(he)停(ting)車場出口的(de)(de)控制箱正(zheng)常通訊(xun)。然(ran)后再使(shi)用2號(hao)(hao)機器(qi)(qi)人(ren)(ren)和(he)(he)3號(hao)(hao)機器(qi)(qi)人(ren)(ren)在地(di)下(xia)停(ting)車場1層和(he)(he)2層進行查(cha)勘和(he)(he)消防作(zuo)業。2號(hao)(hao)機器(qi)(qi)人(ren)(ren)和(he)(he)3號(hao)(hao)機器(qi)(qi)人(ren)(ren)不直接和(he)(he)出口的(de)(de)控制箱連(lian)接，而是(shi)通過1號(hao)(hao)機器(qi)(qi)人(ren)(ren)做(zuo)為(wei)中(zhong)繼(ji)站的(de)(de)作(zuo)用和(he)(he)控制箱連(lian)接。

在實際(ji)操作(zuo)使用過(guo)程中，每臺(tai)機(ji)器人的(de)功(gong)能一樣，都可以承(cheng)擔(dan)中繼和作(zuo)業的(de)功(gong)能。根據現場(chang)情況(kuang)隨機(ji)使用。所(suo)有(you)機(ji)器人上面(mian)的(de)無(wu)線設(she)備通電即(ji)可組網，無(wu)需其(qi)它(ta)復雜的(de)設(she)置。

在(zai)后端(duan)的控(kong)(kong)制箱操(cao)(cao)作界面(mian)，可以查(cha)看前端(duan)機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)之前的實時(shi)通訊(xun)信號(hao)，據此來判斷機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)的進行距離。協助操(cao)(cao)作人(ren)員更直觀的操(cao)(cao)作機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)，避免造成機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)信號(hao)中斷，出(chu)現無法操(cao)(cao)控(kong)(kong)的情況。

四、       無線傳輸設備(bei)介紹(shao)

在此(ci)方案中使用(yong)我公司(si)的(de)(de)(de)SF-5800M無線產品(pin)，該產品(pin)是一組(zu)功(gong)能(neng)(neng)非常強大(da)的(de)(de)(de)產品(pin)組(zu)合(he)，它可以采用(yong)多種通信(xin)(xin)組(zu)合(he)方式，應用(yong)于不同的(de)(de)(de)使用(yong)場(chang)景(jing)。可以在固(gu)定(ding)點安(an)裝，也可以在移動的(de)(de)(de)車(che)輛(liang)、船舶、人員、機器(qi)人等進行快速無線部署的(de)(de)(de)場(chang)所。產品(pin)集成了基站通信(xin)(xin)、客(ke)戶端通信(xin)(xin)、點對(dui)點通信(xin)(xin)以及有別于市(shi)面(mian)上大(da)部分的(de)(de)(de)MESH自(zi)組(zu)網(wang)設備的(de)(de)(de)強大(da)的(de)(de)(de)MESH自(zi)組(zu)網(wang)功(gong)能(neng)(neng)和(he)自(zi)動漫游功(gong)能(neng)(neng)。

先進的(de)MESH設計理(li)念，不需(xu)要中心網(wang)關，任意(yi)一(yi)臺均(jun)可實(shi)現自(zi)組(zu)網(wang)絡功(gong)(gong)能(neng)，在群組(zu)內任意(yi)一(yi)臺設備掉線，在有(you)效的(de)天(tian)線覆蓋范圍內均(jun)會有(you)對應的(de)設備繼(ji)續通(tong)信，保證網(wang)絡不掉線。在實(shi)際(ji)(ji)應用(yong)當(dang)中，我們可以采用(yong)環狀網(wang)絡設計而不用(yong)擔心環網(wang)堵塞的(de)問題。同(tong)時(shi)，產品除了無線端具備MESH功(gong)(gong)能(neng)以外，自(zi)身(shen)的(de)兩個有(you)線網(wang)口同(tong)樣具備MESH功(gong)(gong)能(neng)，在實(shi)際(ji)(ji)應用(yong)環境(jing)中可根據需(xu)要進行選擇使用(yong)。非常(chang)的(de)靈活方(fang)便。多模的(de)MESH兼(jian)具備援(yuan)功(gong)(gong)能(neng)，在復雜(za)的(de)環境(jing)中可以保證更(geng)好的(de)連線品質。

SF-5800M系(xi)列產品(pin)具(ju)備漫游功能，移動的(de)(de)狀態(tai)下(xia)可以(yi)在不(bu)同的(de)(de)基站下(xia)根據信號強度進行自我判斷切換，移動速度大于260km。比較(jiao)適(shi)合道路、礦區、旅游區等具(ju)備車輛(liang)移動監(jian)控需求的(de)(de)場所使用。

該(gai)系列產品可以(yi)根(gen)據需要定制大功率(lv)的設(she)備，功率(lv)可提升到3W傳(chuan)(chuan)輸功率(lv)，在(zai)大功率(lv)的應(ying)用(yong)(yong)中，并(bing)不衰減傳(chuan)(chuan)輸的吞吐量。在(zai)實際應(ying)用(yong)(yong)現場，如果需要更(geng)高帶寬傳(chuan)(chuan)輸，我們(men)的設(she)備還可以(yi)采用(yong)(yong)無線鏈(lian)路聚合技術，讓實際應(ying)用(yong)(yong)帶寬增加(jia)一倍(bei)以(yi)上，即WTL通信機(ji)(ji)制（Wireless Trunking Link），根(gen)據設(she)備自身(shen)的特點(dian)(dian)(dian)，支持點(dian)(dian)(dian)對多點(dian)(dian)(dian)、點(dian)(dian)(dian)對點(dian)(dian)(dian)、漫游(you)、MESH自組網，可廣泛應(ying)用(yong)(yong)于(yu)森(sen)(sen)林防火(huo)、原(yuan)始森(sen)(sen)林、江(jiang)河湖泊、礦區(qu)、無人機(ji)(ji)、機(ji)(ji)器人、管(guan)道(dao)、大型工業區(qu)、道(dao)路、電廠、電力、消防、公(gong)安(an)、車輛、艦船執法(fa)等各(ge)種固定點(dian)(dian)(dian)和移動點(dian)(dian)(dian)的監控(kong)。

SF-5800M產品圖片：

SF-5800M產品參數：