一种网格状管廊预警系统的长距离信号传输方法技术方案

本发明专利技术阐述了一种网格状管廊预警系统的长距离信号传输方法。把网格状的管廊按照走向规定为经向和纬向，形成类似十字坐标系，并在管廊的出入口处建立坐标原点。所有管廊按照顺序编号，每条管廊的窨井也按照十字坐标系规律编号。任何一个节点发生信号就获得了管廊空间坐标，并朝坐标原点方向传输，使得管廊预警系统的信号能够在复杂网格状的通讯网络中长距离传输。离传输。离传输。

【技术实现步骤摘要】
一种网格状管廊预警系统的长距离信号传输方法


[0001]本专利技术属于预警
，具体涉及到一种网格状城市管廊管控系统的长距离信号传输方法。

技术介绍

[0002]城市管廊把地面的各种供电电缆、通讯电缆、供水管道、能源管道等都纳入地下有力推动了城市的现代化建设。但是，伴随着城市管廊的建设成功并运行，管廊的后续管理成为了新的需求。国家工信部于2020年颁发了文件，要求所有城市管廊必须安装智慧化管控系统。可是，物联网技术模式的预警系统技术在管廊应用上却遇到困难。城市管廊本身就是一个近年才新兴的建设项目，所以，为管廊所能用的预警系统是衍生于隧道预警系统技术。虽然，隧道和管廊都处于地下，但是，隧道是一条直线形状，如图1所示。图1中的自组网络(2) 顺着隧道逐一分布节点；节点数据经过邻居节点的中继传输到达网关(3)，再经过公共通讯网络(4)到达服务器(5)。服务器处理数据得到报警信号后，再把报警指令反向通过公共通讯网络(6)传回到网关(3)；最后，网关把指令下传给自组网络节点(2)实施报警。图1 中的任何一个节点都可以实现数据上传到服务器的中继传输过程，理论上讲是没有阻碍的，传输的速度可能会有变化，但是，却没有任何的因素阻碍信号的传输；同理，服务器的指令也可以没有任何因素阻碍下传到自组网络(2)的每个节点。
[0003]可是，管廊预警系统却不同，如图2所示；如果发生信号的节点在(16)位置，由于很靠近网关(3)可以形成近似于隧道的传输方式，网关可以接收到信号并上传服务器；可是，如果发生信号的节点在(17)位置，服务器就没有保证能接收到信号。真实的城市管廊网络长度几十公里甚至上百公里，远比图2的网格状更复杂、信号需要的传输距离更远，信号在传输过程中会遇到更多的阻碍因素；信号有可能传输到网关(3)，信号也可能就在传输的过程中就消失了。网络状的管廊预警系统内信号的传输，与直线状的隧道内信号传输是不同的。常识上讲，人们通常把电力网络与通讯网络当成相同的网络；只要网络连接着没有断开，电力网络里的电流绕过许多的弯也会流到电力网络里的每个地方；比如在建筑里、城市街道上，网络状的照明电线很常见。图3中的电源(8)被分流为两个线路(9)和(10)；(9)和(10) 分别传输一段后又重新汇合在一起形成(11)；(11)仍然可以得到(8)的电力供应。可是，网络状的通讯系统就不同了，图4中的信号源(12)被分为两个信号(13)、(14)并分别各自传输一段后，当(13)、(14)要重新汇合在一起形成(15)则绝对不允许。信号(13)、(14) 都来自于相同的信号源(12)，其信号的各种性质都一样(特别是频率一样)；当性质相同的信号碰见了，就会发生碰撞并相互抵消！这就是通讯
的最大技术难点，名叫“同质信号碰撞现象”。因此，图2中的信号(17)要经过很多个网格才能到达网格(3)；每经过一个网格就会像图4那样一个信号分开为两个信号，而这两个信号再次汇合的时候就会发生同质信号碰撞。这样的同质信号碰撞不仅可以发生在有线通讯网络里，也同样可以发生在无线通讯网络里。图2那样的通讯无论是有线通讯还是无线通讯，都是由标准化的通讯芯片实现的，比如主流的ZIGBEE通讯芯片；这类通讯芯片只有一个信号通道，所以，图2那样无线通讯
网络如果用单信道的ZIGBEE芯片来组网，实际上就相当于使用了一根无形的电缆在传输信号；于是，同质信号碰撞不可避免。即使，(17)重复发出很多的信号，但是，大多数的信号会在网络状的传输过程中被同质信号碰撞而消耗掉了；也许，某个信号侥幸地能够到达网格(3)。所以，直接把图1的隧道预警技术用到图2的管廊预警系统上，信号传输即使能够实现但却是没有保障的，无法形成可靠的预警系统。
[0004]华为公司推出了隧道型5G基站，如图5所示；5G基站(18)的作用是是把自组网络(2) 的信号，利用5G的大宽带技术传输到服务器。5G基站(18)为什么不会出现同质信号碰撞呢？这是因为5G基站不再是单独的信号通道，而是具有上百的信号通道，这就是所谓的大宽带通讯。各种信号在各自的信号通道里传输，自然不会产生碰撞。因此，5G技术进入管廊后，形成的图5技术机制可以保证网络状的预警系统信号长传输；图5中无论是信号(16)、信号(17)，都可以有保障地传输到网关(3)。可是，5G基站的高昂建设成本和高昂运行成本，在很多情况下都使得管廊系统无法承受。此外，从技术上讲，管廊是一个封闭的环境，管廊的钢筋混凝土内有大量的钢筋网，管廊内的输电电缆、金属水管、输气管都、成千上万的挂架都是金属，5G基站所带来的大功率无线电信号在管廊形成很多的多次反射、多次折射，进而形成很多的无线电干扰性杂波，对管廊系统的真正信号造成的干扰又可能造成新的技术困难。图4那样的同质信号碰撞，在杂波的干扰下会更加严重；信号(13)、(14)如果被管廊墙壁形成折射，其折射波与信号(13)、(14)相遇，也同样发生相互抵消。一个节点的信号(13)、(14)如果被管廊内的各种金属多次反射后形成的杂波，与另一个节点的信号(13)、 (14)相遇，也同样发生相互抵消。所以，5G技术在开放的地面空间具有技术领先性；但是，进入特殊的管廊环境后部分技术优势反而转变成了劣势，5G技术在管廊环境里的利弊则还有待实践的检验。实际上，管廊里的通讯网络最理想的是有线通讯，使得信号只在电缆里传输而不在管廊空间里传输；管廊里的各种无线电杂波都不会发生，干净的电磁空间使得通讯质量达到最高。可是，图2那样的复杂网格状通讯网络，采用有线通讯却要发生同质信号碰撞，而采用5G无线电通讯会有成本高、干扰多的弊端。本专利技术的目标，就是在不使用5G技术的条件下，创新出管廊智慧化系统所需要的信号传输技术，使得在复杂的管廊网中信号传输避免同质信号碰撞；最终实现网格状的管廊预警系统的信号长距离和高质量地传输。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为网格状的复杂通讯网络，提供一种单信道可以长距离的信号传输方法，适合于应用到任何通讯网络，特别适用于地下的城市管廊预警系统。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种网格状管廊预警系统的信号长距离传输方法：在网格状的管廊网络出入口，建立信号接收坐标原点；产生原点的那条管廊的方向，定义为经向或者纬向；与产生原点的那条管廊垂直或近似于垂直相交的管廊方向则定义为形成互补的纬向或者经向；每条管廊还分别按照经向和纬向编号；信号在管廊里的节点之间相互中继传输。城市管廊位于地下，为了便于管理管廊设置了两种出入口：一种是正规的门型出入口，另一种是大约每50米开一个窨井。本专利技术在门型出入口处规定为坐标原点。网格状的管廊根据走向分别规定为经向和纬向，每条管廊进行编号；比如，坐标原点所在的那条管廊规定为纬向，管廊编号为64；则与这条纬 64号管廊平行或近似平行的管廊也按顺序进行编号，比如纬65、纬63等等。如
果坐标原点所在的管廊被规定为纬向，则与纬向管廊交叉的管廊则规定为经向；同理，经向管廊也编号，比如经64、经63等等。预警系统的节点安装于管廊网络里，信号可以在节点之间相互中继传输。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种网格状管廊预警系统的长距离信号传输方法，其特征在于：在网格状的管廊网络出入口，建立信号接收坐标原点；产生原点的那条管廊的方向，定义为经向或者纬向，与产生原点的那条管廊垂直或近似于垂直相交的管廊方向则定义为形成互补的纬向或者经向；每条管廊还分别按照经向和纬向编号；信号在管廊里的节点之间相互中继传输。2.如权利要求1中所述的信号传输方法，其特征在于，经向和纬向管廊的所有窨井都编号。3.如权利要求1中所述的信号传输方法，其特征在于，信号节点再在窨井编号的基础上编号，形成管廊、窨井、节点的复合型编号。4.如权利要求1中所述的信号传输方法，其特征在于，网格状的管廊内任何一个节点发生了信号，信号就根据所在的管廊编号、管廊走向、窨井编号、节点编号取得信号发生坐标；信号发生坐标始终保持在经过中继传输的信号里。5.如权利要求4所述的信号传输方...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：陕西墨斗星智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：