[发明专利]一种网格状管廊预警系统的长距离信号传输方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于预警技术领域，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。

背景技术

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。

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！这就是通讯技术领域的最大技术难点，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。