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防爆型模拟对讲机在海上光伏项目中的工程化适配性研究

2025-08-27

防爆型模拟对讲机在海上光伏项目中的工程化适配性研究


1. 场景与通信任务建模

海上光伏施工属于高耦合、多工序的离岸工程,通信链路需要在多平台、多船机与海上作业面之间保持连续。以秦皇岛昌黎海域的海上光伏示范项目为例,常态化的生产组织包括打桩船、运桩船、吊装平台和巡检船之间的并行协同;现场调度通过对讲机下达沉桩、吊装与移位指令,一天内可完成“沉桩—吊装—复位”的重复节拍,其中“具备海上施工条件时,每日可完成钢桩沉桩16根、光伏网架吊装4榀,每榀由约832块组件组成”,这类密集节拍对话音实时性与覆盖稳定性提出明确要求。该示例项目已完成阶段性沉桩与网架吊装并继续推进,足以说明在大规模装机背景下,依赖手持电台维系的船机–平台–人员三方通话是刚性需求。

在这种场景里,通信链路需要满足三点:一是海面路径损耗较低但多径效应显著,天面反射与金属结构散射并存,需要在移动与遮挡中维持清晰语音;二是不同作业面需要同时通话而互不干扰,要求频道规划具备足够“并发路数”;三是作业周期长且随潮汐与气象波动,手持终端的续航与环境可靠性必须覆盖整班次与应急时段。

 

2. 物理层与频谱利用:模拟FM的合理边界与系统级“双时隙”

防爆型模拟对讲机定位为UHF模拟对讲机。UHF在海上近地/近海面传播时,因绕射与穿透能力较VHF更适合金属密集、遮挡频繁的近距离作业区,能在船体钢结构与桩基网架之间保持相对稳定场强。防爆型模拟对讲机提供25 kHz/12.5 kHz 宽/窄带可选与CTCSS/DCS 静噪,前者决定单位频宽承载的通话路数,后者在共享信道下抑制非目标呼叫与背景噪声进入,保证听感连续。**语音压扩(Compander)**通过发送端压缩与接收端扩展的配对处理,在低场强与高噪声的组合条件下维持更高的有效SNR,尤其在吊机与液压锤噪声背景下,能扩大可理解语音的覆盖“边界层”。

 

需要客观强调的是,TDMA“双时隙”是数字语音(如DMR Tier II)的系统特性,而非模拟FM本身的能力。防爆型模拟对讲机作为模拟终端,并不在单信道内原生产生两路时隙通话;但在工程部署上,若项目采用“模拟手持 + DMR中继/网关”的混合系统,则双时隙的频谱效率增益发生在系统侧,一条12.5 kHz载频上可并发两路语音承载,模拟手持通过网关与相应时隙的数字呼叫互通。这种设计在“既要沿用现有模拟终端,又要在中继侧提升并发”的过渡期工程中具备现实意义。

 

3. 语音质量与抗噪声:从链路预算到“可懂度”

海上作业的环境噪声分布具有宽带特征,吊机回转、液压冲击与风浪噪声在2–4 kHz语音关键信道附近叠加。防爆型模拟对讲机的CTCSS/DCS静噪在“是否开门”的门限层面提升抗干扰,而Compander在“开门后能否听清”的可懂度层面提升SNR。以常见的模拟接收灵敏度指标为参考,12 dB SINAD灵敏度达到0.25 µV量级通常被认为是工程上稳定可用的基线;配合近海面2–3 m天线高度和几百米至数公里的作业半径,链路预算在中功率时具有明显余量。针对多径引起的语音抖动,可通过限制手持端AGC的攻击时间、维持解调平坦度以及使用外接扬麦来增强可懂度。建议在现场做对等A/B测试:在40、60、80、100 dB(A)四个噪声工况下,以等距路线测量主观可懂度(%句子识别率)与客观SNR曲线,并记录压扩开/关的差值。


4. 续航与功耗:以占空比与发射功率为核心参数

海上班次通常覆盖12–18小时。防爆型模拟对讲机提供高/低功率切换与节能模式,功耗构成为“发射电流 + 接收电流 + 待机扫描电流”。以工程计算为例,若发射占空比5%(PTT时段)、接收5%、待机90%,在低功率发射下可显著降低平均电流;当多工区需要参与16信道扫描时,扫描占空比会拉高待机电流,应在中继或项目调度层面优化扫描表,避免“全表扫描”造成的无谓能耗。续航评估应以电池额定容量×平均电流进行,而非以“标称小时数”粗略估计;同一容量电池在“多扫描 + 高频PTT”的实际工作负载下,续航会大幅缩短。因此,建议对防爆型模拟对讲机建立“作业–功耗”映射表,分别在低功率/高功率、扫描开/关四种工况下测定平均电流,并以项目真实占空比生成续航置信区间。

 

5. 数据与管控:从“会说话”到“可管理”

防爆型模拟对讲机虽然是模拟终端,但支持DTMF 编解码、报警呼叫、语音提示等数据与人机交互能力。DTMF可用于简单的身份确认与远程控制(如本机报警上报、调度台选择性呼叫、必要时的远程禁用/启用),在多工区并发作业时,能协助调度将有限语音资源分配给关键呼叫。语音提示降低了频繁换台、扫描启停、功率切换等操作错误的概率,尤其在戴手套、佩戴耳罩的噪声环境下有价值。与16个预设信道结合,可将海上作业区按功能划分为“沉桩作业面、吊装作业面、运桩通道、应急/安监、拖轮/靠泊、后勤补给、海事联络”等,再通过扫描列表仅收听相邻相关信道,减少无关通话对作业人员的干扰强度。此类组织方式与昌黎项目的“多船机协同 + 重复节拍生产”特征一致,有助于在高并发指令中保持秩序与效率。

 

6. 安全与合规:Ex ib IIC T4 Gb 的工程含义与证据链

防爆型模拟对讲机采用本质安全型防爆电路,防爆标志为Ex ib IIC T4 Gb。其中“ib”表示在Zone 1可用的本安等级,允许在单一故障条件下仍不引燃;“IIC”对应气体组别,覆盖氢气/乙炔等最严格气体组别;“T4”限定设备外表面最高温度不超过135 °C,适配常见烃类气体的点燃温度安全边界;“Gb”是设备保护级别,等价于危险区1级场景使用。对海上光伏而言,虽然主体并非油气工艺区,但施工与运维中涉及燃油、焊接与密闭舱室,防爆便携台可降低异常放电与表面过温带来的引燃概率,满足油港靠泊、石化码头等复合风险环境协同作业的合规要求。

SOLAS Chapter II-2关于船舶消防通信对便携电台提出了“耐火安全与危险环境适用”的要求,油化船与危险货物船舶在靠泊与系泊期间对随船消防队使用的手持台通常要求具备防爆标志。海上光伏施工大量使用工作船与驳船,选型满足Ex ib IIC T4 Gb可与船方制度无缝衔接,减少临检与登审中的合规摩擦。需要注意的是,工程资料包中应附上完整证书链,包括型式试验报告、认证机构、标准号(如IEC 60079-0/-11)与证书编号;若面向欧盟/英国船旗或港口运维,还应考虑ATEX/IECEx/UKEX的互认映射,以免在跨海域施工时出现证据链断点。

 

7. 电磁兼容与环境可靠性:从“不会干扰”到“抗被干扰”

防爆型模拟对讲机的防干扰设计与EMC合规对海上光伏尤为重要。现场存在变频驱动器、起重机电机、焊机与大功率逆变系统,它们在中短波与VHF/UHF段可能产生宽带或离散谱干扰;良好的接收选择性与互调抗扰度可以降低相邻/邻三通道呼叫时的串扰概率。工程上建议在中继侧配置腔体滤波与天馈隔离(物理间距/隔离支架),在终端侧选用合格的耳机/扬麦线材避免引入共模噪声。环境可靠性层面,海雾盐雾与喷淋对按键、旋钮和充电触点的腐蚀不可忽视,建议按IEC 60068-2-52(盐雾)、低温/高温循环与振动对手持台进行批量抽检,并在工程文件中留存试验记录与序列号,便于后期追溯。

 

8. 频率与信道规划:把16个信道用在刀刃上

防爆型模拟对讲机提供16个可编程信道与扫描功能,频谱上应优先考虑合规可用的UHF业务频段,由项目业主或承包商统一申请与指配。海上光伏的地理尺度与作业分区可以映射为“固定中继信道 + 区域直通信道 + 应急/安监信道”的三层结构;在单作业面内部,再以CTCSS/DCS细分小组,既减少互扰,又保留跨组直通的“后门”。DTMF可承载最基本的身份与选择呼叫,避免在关键吊装时段被非目标组打断;报警呼叫建议与应急信道进行联动,使任何一台防爆型模拟对讲机触发报警时,调度台与安监组能同步听到并定位来源(借助DTMF ID或语音报位)。这类组织与昌黎项目“多船机协同、节拍化施工”的事实模式相匹配,可用最小的语音占用保障最大的协同效率。

 

9. 工程化结论

综合物理层传播、系统容量、语音可懂度与HSE合规四个维度,防爆型模拟对讲机在海上光伏工程中扮演的角色可以定义为“可靠的模拟终端”:在UHF段具备更适合钢结构密集区的覆盖特性,通过宽/窄带与静噪/压扩组合提升在高噪声、多径条件下的语音可懂度;在系统层面可与DMR中继/网关配合获得双时隙容量增益,同时保留模拟终端的人机易用性与低学习成本;通过Ex ib IIC T4 Gb与船方消防通信制度相容,满足靠泊、油港协同与危化侧作业的合规审查;在能源预算与占空比管理下,利用高/低功率与节能模式覆盖12–18小时的典型班次。对于规模化、节拍化的海上光伏建设,这一组合能在不改变既有作业流程的前提下,提供足够通话路数、边界条件下的语音可懂度与可审计的合规证据链,从而降低调度失误概率并提高单位时间产出。


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