AP1000无线电话系统浅析

AP1000无线电话系统浅析

刘洺骞 1，司林顺 2

山东核电有限公司，烟台， 265116

摘 要：山东海阳核电作为中国首批引进的三代核电技术的工程，无线电话系统代表了目前先进核电设施的设计与运营的技术趋势，会对未来核电站的高效、安全生产起到积极作用。

关键词：AP1000；无线电话系统

引言

山东海阳核电作为中国首批引进的三代核电技术示范工程，在设计中大量采用利用重力、压缩气体等非能动概念，在严重事故的预防和缓解上不依赖于外界触发和动力源，大大提高安全性和可靠性。AP1000通信系统秉承核电行业对通信系统安全性、可靠性、多样性和有效性要求高等特点，本身虽为非1E级设备，但作为核电厂建造、调试及运行期间的重要保障，与核电厂安全运行和应急保障息息相关。其中，无线电话系统代表了目前先进核电设施设计与运营的技术趋势，会对未来核电站的稳定运行、安全生产起到积极作用。

一、技术选型

目前，全国各核电厂基本采用以下五种无线通讯手段：小灵通、无线集群通信、多载波无线信息本地环路及Wi-Fi电话。在前期的无线通讯系统选择阶段，进行了四种无线通讯手段的横向对比得出结论：采用Wi-Fi技术的天线发射功率以及手持设备功率均可以限定到100毫瓦以下，实际发射功率约60至70毫瓦，不会对其它精密仪表和控制设备产生干扰(包括无线电频率干扰RFI 和电磁干扰EMI)。由于无线电话系统技术先进、传输速度快且属于ISM使用频段，无需当地无线电管理部门审批，使得Wi-Fi电话（无线电话）系统成为符合AP1000核电安全要求的安全型设备。

二、技术优势

Wi-Fi，是基于IEEE802.11协议的无线通信技术。目前正在使用的通信标准为IEEE802.11a、IEEE802.11b和IEEE802.11g协议。其主要技术优点是无线接入和高速数据传输，其中IEEE802.11b理论速率为11Mbps，IEEE802.11a与IEEE802.11g的理论速率为54Mbps。现阶段支IEEE802.11b与IEEE802.11g协议设备使用频段为2.4～2.4835GHz的免授权频段，在频率资源上不存在限制，基于Wi-Fi的VOIP技术即可实现无线语音通信功能。

三、系统网络架构

1.核心层

由MCU（Main Control Unit）组成，MCU是整个无线电话系统的最核心部分，一方面承担着数据包的高速转发、路由功能，一方面对系统的认证、授权提供相关的安全保障，并建立高速“隧道”，同时还担负着录音、定位、通信调度等服务。

2.汇聚层

汇聚层是网络接入层和核心层的“中介”，其作用在接入交换机和核心层之间实现多样化的数据策略服务，以减少核心层设备在端口数量以及线路接入上的压力。汇聚层能收集转发来自于接入交换机的数据流并提供给核心层交换机。

3.接入层

包括接入交换机、AP及便携式手持机。AP负责在本区域为无线终端设备提供接入服务，使得通话能够顺利完成。

四、系统组成及功能

1.组成

海阳核电一期工程配置一套无线电话系统，系统设备由NI、CI/BOP、SRTF及室外四部分组成。主体核心设备位于一号机组的技术支持中心内，设备包括MCU、汇聚交换机、接入交换机、AP及便携式手持机。目前采用单点设计方式，即系统的运行全部通过单设备、单链路完成。

1）VOIP语音网关

提供无线电话系统与自动电话、应急自动电话通信系统的接口，实现VoIP到TDM的转换，支持E1的数字中继。

2）无线定位服务器

分析便携式手持机接入的AP的射频信号，通过数据分析处理后可实时监测使用人（手机）位置及运行轨迹。

3）IP调度通信服务器

主要功能包括普通电话交换机的点对点呼叫、呼叫转移和代接等、具有调度功能包括：强插、强拆、组呼、全呼、会议、录音等，是保证VOIP正常通信的关键设备之一。

4）录音服务器

提供语音通信的自动录音服务。管理员经由WEB 界面进行远端设置、监控、录音资料的听取、下载、管理等各项操作。

5）语音质量服务器

功能为可减少语音数据包排队的延误，确保在无线网络上传输的语音质量不会受损。

6）Aruba控制器

提供对所有接入设备的认证授权、数据加密和信息存储功能，能够辨别并阻止恶意攻击。包含模块：数据库、防火墙、无线入侵检测、AP接入注册等模块。

2.功能

该系统提供了基本的无线通信功能以及应急通信相关功能。基站与基站之间可自行进行切换，切换过程不会引起通话中断或通话质量降低，基站覆盖的交叠区也不会发生通话中断或通话质量降低的情况。

五、应用扩展

无线电话系统的网络其本质是建立了覆盖核电站的高速无线数据通信平台，除了实现上面详细阐述的无线电话功能外，还包括：数据采集应用、无线视频应用和应急通信应用。

1.无线视频应用

鉴于海阳核电项目一号机组装料期间TVS系统摄像机存在较多盲区，需要建设一套可移动的监控设备对现有有线监控系统进行补充，减少监控盲区。利用无线电话系统网络为基础建立的监控视频数据传输具有以下优点：

安装灵活；

携带方便；

自带电池；

POE功能；

中心通讯；

手持终端访问和控制；

采用一体化高速球机，后台集中管理的方式，前端布控设备利用WIFI网络将视频数据上传至监控中心，对视频数据进行统一管理、灵活调用。

2. 辐射防护远程监控

为实现监测生产期间个人剂量数据监控,保证人员辐射剂量最优化。实时将区域内每个工作人员的辐射照射量通过无线网络传送到数据采集服务器，数据采集服务器将数据存入数据库中。通过web界面查看、调用数据库信息，从而得到个人在辐射污染区域内或附近的工作人员累积辐射剂量实时信息。

3. 远程报警管理

远端系统设备数据发送到数据采集管理服务器之后，触发报警后，客户端可发出声光警示，同时将报警信息回送到其他联动警示设备，提醒操作人员或相关管理人员采取必要防范措施。

4. 无线视频与广播功能

结合视频服务器及定制的无线摄像机，实现便捷的视频信号采集。同时能够远程对摄像头进行控制、语音广播。

结合视频服务器及定制的无线摄像机，基于现有的无线网络，实现便捷的视频信号采集。同时，能够远程对摄像头进行控制，以及对指定区域进行语音广播。

六、结论

　 本文针对目前AP1000海阳核电实际情况，分析了选择Wi-Fi电话做为无线电话系统的原因。

　　该系统基于局域网技术，组网方便，易于维护，使用的频段无须在无委会备案，不用缴纳费用，能避免将来出现不必要的麻烦；技术先进，符合发展趋势，通话信道利用率高，系统功率可根据环境自动调整，不会对精密仪控设备产生电磁干扰，更能保证通话质量；系统建成后带宽可满足将来数据采集、无线视频等厂房内其它应用需要，具备较强的业务灵活性。

　　无线电话系统可以实现包括核岛厂房内外、厂区各BOP建筑物及厂外生产管理人员、一线工作人员的实时联系，与自动电话/应急自动电话有接口，可做到无缝通讯对接。

相信WIFI无线电话系统一定能在AP1000海阳核电的建造、调试及生产过程中发挥出重要作用。

参考文献：

[1]通信系统说明书HYG-EFS-E8-200

[2]李浩琳，沈世锦，张正风.AP技术发展与组网应用的研究。电信科学，2008/24/5：26-32