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MAXON

南京码讯光电技术有限公司

隧道、管廊、林区特殊地形通信常见问题解答

狭长的地下管廊、蜿蜒的公路隧道、以及地形复杂的野外林区,是无线信号传输的“天然克星”。在这些长距离场景中,常规设备往往面临信号衰减快绕射能力差的困境,导致监控画面卡顿甚至失联。码讯将为您解锁“高精度定位”与“远距离传输”的技术奥秘,探讨如何利用UWB+WiFi融合技术、工业级无线网桥,在没有光纤覆盖的“通信孤岛”中,低成本、快部署地搭建起一条稳定可靠的数据传输链路。

Q:什么是UWB?为什么它是工业定位的最佳选择?

A:在探讨具体方案前,我们首先需要理解为什么UWB(Ultra-Wideband,超宽带)技术被公认为目前最先进的工业级高精度定位技术。

UWB(超宽带)技术是一种无线通信技术,使用频率带宽超过1GHz。它不适用传统的载波,通过发送纳秒级的非正弦波窄脉冲来传输数据。

通常,UWB定位有以下几种方式:

 

飞行时间法

ToF,Time of Flight

到达时间差法

TDOA, Time Difference of Arrival

到达角法

AOA, Angle of Arrival

原理

测量信号从标签到基站的往返时间,计算距离(公式:距离 = 光速 × 飞行时间/2)

标签发送信号后,多个基站利用测量到的信号到达的时间差,结合基站已知位置信息,计算出标签(信号源)的位置

利用天线阵列测量信号到达的相位差,计算信号入射角度,结合三角测量法确定位置

特点

  • 需要标签与基站之间进行双向通信
  • 无需基站间时间同步
  • 标签功耗较高
  • 标签只需单向发送信号(功耗低)
  • 需要基站间高精度时间同步
  • 适合大规模部署(单区域可支持1500个标签)
  • 通常需要至少3个基站才能实现二维定位
  • 通常与TOF或TDOA融合使用以提高精度
  • 远距离时角度分辨率下降
  • 与TOF结合可减少所需基站数量

应用场景

高精度场景

医疗设备跟随、工业自动化等场景

在复杂环境中提高定位精度

这与依赖信号强度(RSSI)进行估算的蓝牙和WiFi定位技术有本质区别,UWB技术在现代通信和定位系统中得到了广泛应用,尤其是在工业通信和物联网设备中。具有以下优点:

  • 高精度定位:UWB技术可以实现厘米级甚至毫米级的定位精度,远高于GPS和蓝牙等技术。
  • 强抗干扰能力:由于信号占用极宽的频带,UWB能够有效抵抗多径干扰和其他无线信号的干扰。
  • 低功耗:适合电池供电的物联网设备。
  • 适用场景广泛:特别适合室内等密集多径场所的高速无线接入。

多种定位技术精度对比

定位技术UWB蓝牙5.1蓝牙信标Wi-FiRFIDZigbee

精度

10-30cm

1-5m

3-5m 依赖于信标的密度

5-15m

15cm-1m

3-10m

可靠性

抗干扰能力强

对多路径、障碍物敏感

易受遮挡和多径影响

对多路径、障碍物敏感

不易受干扰

抗干扰能力弱

覆盖范围

50-100m

10-20m

6-8m

40-50m

1m

60-70m(主要应用一维)

数据通信

最高27Mbps

最高2Mbps

不适用

最高1 Gbps

不适用

20-250kbps

安全范围

非常安全,支持加密认证

易受中继攻击

易受中继攻击

易受中继攻击

对多路径、障碍物敏感

安全性比较低

定位服务延迟

<1ms

≤3ms

≥3ms

≥3ms

≥1s

30ms

可拓展性

支持数万标签 / 不限量标签

几百到一千标签

几百到一千标签

几百到一千标签

不限量标签

最大60000个节点

从上表可以清晰地看到,UWB在精度、可靠性、安全性、实时性和可拓展性方面拥有压倒性优势,是工业环境中实现高精度人员和资产定位的最佳技术选择。

Q: 在狭长的地下综合管廊或隧道内,如何实现WiFi信号的全覆盖、人员的精确定位?

传统方案需要部署WiFi和定位两套系统,成本高、施工复杂。最佳方案是采用“通信+定位”融合的设备。

正如上文的对比表所示,UWB技术提供了其他技术无法比拟的厘米级定位精度。码讯光电创新性地将UWB与WiFi技术融合,推出“一机两用”的解决方案,同时发射WiFi信号用于日常通信,并发射UWB信号用于 30cm级 的高精度定位。在位置定位基础上实现历史轨迹、实时位置、智能考勤、电子围栏、视频联动、双向告警等,满足不同行业用户在零维、一维、二维、三维场景下的业务需求。只需部署一套基站,即可同时解决两大核心难题,为客户极大降低建设和运维成本。

码讯UWB+WiFi融合定位基站

 无线技术防护等级防爆等级适用场景

MX5012A-MI6U

WiFi 5(802.11ac)

IP68

-

工业园区、仓储物流的货物定位、AGV调度

MX6022A-ME8U

WiFi 6(802.11ax)

IP68

-

智能工厂、能源电力的设备检测、巡检

MX811-1FU

MX821-1FU

WiFi 5(802.11ac) , Wi-Fi 6 (802.11ax)

IP68

双防爆认证

Exd IIB T6 Gb

Ex tb IIIC T80℃ Db 

石油化工、综合管廊的乙烯、丙烷等中危区域的人员定位、巡检、电子围栏

MX911-1FU

MX921-1FU

WiFi 5(802.11ac) , Wi-Fi 6 (802.11ax)

IP68

双防爆认证

Exd IIC T6 Gb

Ex tb IIIC T80℃ Db 

石油化工行业、综合管廊的氢气、乙炔生产等高危化工反应区的人员定位、巡检、电子围栏

Q: 如何保障进入管廊或隧道内作业人员的安全,并在发生危险时及时告警和救援?

A: 为作业人员配备带SOS一键呼救功能的定位标签是保障其安全的关键措施。

产品推荐:

  • 码讯人员定位标签系列 ,包含MX270C(WiFi 定位标签),UB100安全帽式、UB101胸牌式、UB102腕式。

核心优势:

  • 管理中心可通过定位平台实时查看每个人员的精确位置,设置电子围栏防止人员进入危险区域。一旦发生紧急情况,人员可按下标签上的 SOS按钮,中心会立即收到告警并联动视频,快速组织救援。

Q: 如何在偏远林区、水利河道、野外高压输电实现视频监控和高效无线组网?

A: 对于这类监控点分散、地形复杂、有线网络无法到达的场景,最高效的解决方案是采用大功率、远距离的工业无线网桥进行“点对多点”组网。

  • 产品推荐: 码讯工业无线网桥系列
  • 核心优势: 无需沿途铺设昂贵的光缆,只需在监控中心和各个监控点之间建立无线链路,即可将多路高清视频信号稳定回传。
  • 方案价值: 该系列网桥传输距离从3公里到 50公里适配各种场景,并具备强大的抗干扰性能和 IP68 防护等级,足以应对户外恶劣天气。相比传统方案,无线网桥方案可将项目成本降低50%以上,施工周期缩短80%。我们已在全国多个森林防火和水利监控项目成功应用,欢迎索取详细方案。

码讯工业级无线网桥

型号无线标准核心优势防护等级部署优势典型场景

MX4011B-DE29

WiFi 4(802.11a/n)

50km 超远距传输,适配长距野外组网

IP68

  • 替代长距离光纤、管道布线。
  • 节省基建、施工、维护成本
  • 电网高压输电监测
  • 高速公路铁路的无线通信
  • 自然保护区数据采集与监控
  • 水利河道视频联网

MX5011B-DE29

WiFi 5(802.11ac)

20km 中远距传输,最高速率可达 867Mbps ,平衡距离与带宽

IP68

  • 快速组网免去跨区域、跨道路的复杂布线
  • 节省车间/厂区线缆铺设的时间成本和经济成本
  • 工业园区跨区互联
  • 港口码头集中管控
  • 公路安防视频监控

MX6021B-DI19

WiFi 6(802.11ax)

3km 短距 + 2400Mbps 超高速率,低时延高并发

IP68

  • 单设备多终端连接
  • 减少设备采购数量
  • 降低硬件成本和运维成本
  • 智能工厂跨厂房数据传输
  • 智能制造生产网与办公网隔离

  

案例链接