模擬信號無線電傳輸在污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用

盧敏源+王敬衛(wèi)

摘 要：模擬信號現(xiàn)在已經(jīng)成為污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)中最常用的信號源?，F(xiàn)場運(yùn)維人員采集模擬信號通常會(huì)采用布線型的有線傳輸方式。但是由于監(jiān)控點(diǎn)上存在著一些實(shí)際原因，往往不適合使用以上的有線傳輸方式，運(yùn)維人員可以使用一種簡易的無線電轉(zhuǎn)發(fā)裝置，作為一種無線傳輸方式來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線傳輸方式。本文詳細(xì)介紹這種無線傳輸方式的原理及其安裝細(xì)節(jié)，以及方式的優(yōu)缺點(diǎn)，為環(huán)保運(yùn)維人員在信號處理的實(shí)際應(yīng)用中提供一種新的傳輸技術(shù)方案。

關(guān)鍵詞：信號源；無線電傳輸；原理；安裝方法；優(yōu)缺點(diǎn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.120

1 無線傳輸方式產(chǎn)生的原因

在線監(jiān)控系統(tǒng)中產(chǎn)生的環(huán)境因子通過檢測儀器分析轉(zhuǎn)化為數(shù)字量、模擬量、開關(guān)量三種信號類型。目前國內(nèi)以及國際上的大部分儀器生產(chǎn)廠家在污染源（大氣和污水）相關(guān)檢測因子的檢測方式上基本采用單因子檢測或者部分因子檢測為主的方式來確保數(shù)據(jù)的可靠性，防止各類因子做樣過程中的互不干擾。另外，濃度因子和流量因子的檢測儀器又是相互獨(dú)立的安裝的。以上這些原因就會(huì)導(dǎo)致在線監(jiān)控系統(tǒng)的信號源存在著分散性，也是模擬量這種信號源的一直被保留的一個(gè)根本原因。在線監(jiān)控系統(tǒng)中，通過采集這些分散的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號和數(shù)據(jù)采集設(shè)備之間進(jìn)行通信。

運(yùn)維人員直觀上會(huì)考慮將模擬信號通過布線型的有線傳輸方式來進(jìn)行儀表間的傳輸。這樣的方式即簡單，又直觀。但是現(xiàn)場布線線長有限，線纜容易折損，維護(hù)成本高，施工難度大，變送器過多，人工成本大等等的一些實(shí)際原因，傳統(tǒng)型的有線傳輸方式變得不具有優(yōu)勢。

為了解決以上存在的問題，運(yùn)維人員可以使用一種簡易的無線電轉(zhuǎn)發(fā)裝置來解決。

2 典型的無線電傳輸裝置的原理及其安裝細(xì)節(jié)

無線電傳輸裝置是一種模擬量信號與無線電相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備；旨在將現(xiàn)場4～20mA、0～10V、0～5V等模擬量信號轉(zhuǎn)換為無線電信號，無線電信號經(jīng)遠(yuǎn)距離信號傳輸后，再轉(zhuǎn)換為模擬量信號接入到現(xiàn)場的變頻器或其他的控制設(shè)備，從而達(dá)到代替線纜進(jìn)行模擬量信號遠(yuǎn)距離傳輸?shù)哪康?。具有以下特性?/p>

（1）輸出信號模塊中每個(gè)通道都有隔離電源進(jìn)行供電，保證輸出電流都是隔離，互不干擾；

（2）寬電壓范圍設(shè)計(jì)使其具有更高的可靠性，更加適應(yīng)工業(yè)環(huán)境；

（3）終端配有雙電源設(shè)計(jì)處理，通信塊外加供電單獨(dú)處理，確保儀器終端不死機(jī)；

（4）無線通信機(jī)制，上電后會(huì)進(jìn)行自動(dòng)連接無線網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)處于掉線狀態(tài)會(huì)自動(dòng)重聯(lián)；

（5）終端電磁兼容性能良好，并有較強(qiáng)的自適應(yīng)溫濕度的能力；

（6）采集傳輸一體化，提高了系統(tǒng)可靠性，有效降低成本；

（7）可同時(shí)接入多路模擬信號；

（8）傳送距離遠(yuǎn)，可外配增益。

無線電裝置技術(shù)采用單片機(jī)技術(shù)為載體，內(nèi)部涉及信號處理電路，轉(zhuǎn)換電路，發(fā)送和接收電路。此技術(shù)在當(dāng)今廣為應(yīng)用，但是在安裝環(huán)節(jié)還是需要一定的安裝細(xì)節(jié)，避免信號出現(xiàn)任何失真的現(xiàn)象：

1）信號發(fā)送器和接收器需成對使用，發(fā)送端和接收端需做信號處理。

發(fā)送器安裝在信號源產(chǎn)生端，接收器安裝在數(shù)據(jù)采集端。信號源產(chǎn)生端選用屏蔽線，加強(qiáng)抗干擾性。同時(shí)，發(fā)送器安裝盡量靠近現(xiàn)場檢測設(shè)備。模擬型號產(chǎn)生的波形易受干擾，或者本身產(chǎn)生的模擬型號也帶諧波效應(yīng)。再經(jīng)過發(fā)送器端的信號加工，干擾信號對真實(shí)信號的諧波效應(yīng)更加的明顯。實(shí)際操作中，接收器端將電信號最好先經(jīng)過信號隔離器或者信號分配器，將信號的形式進(jìn)行統(tǒng)一轉(zhuǎn)換處理，這樣可以保證接收器端到數(shù)據(jù)采集端的信號的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

2）一對設(shè)備可安裝傳輸多路模擬信號，包含4～20mA、0～10V、0～5V等模擬量信號。只要通過簡單的對應(yīng)接線，將儀表輸出的信號進(jìn)行對接即可。一般傳輸?shù)穆窋?shù)和價(jià)格成正比關(guān)系。不推薦使用多路模擬信號，無論從價(jià)格和信號源失真程度兩方面進(jìn)行考慮。

3）傳輸路徑盡量少隔墻及干擾物。干擾物對信號的路徑不應(yīng)有阻隔作用，畢竟電波的傳輸是靠發(fā)送和接受的產(chǎn)生。阻隔信號會(huì)使得信號變?nèi)酢?/p>

4）發(fā)送器、接收器使用同一信道通信，當(dāng)一個(gè)區(qū)域內(nèi)存在多對發(fā)射器和接收器，使用不同信道將其分開。開通不同的信道就像廣播臺的不同波段和頻率，也就選擇了不同的電臺收聽。

5）安裝設(shè)備完成后需觀察信號強(qiáng)度來更換安裝位置。一般發(fā)送端和接受端的信號會(huì)顯示在顯示屏內(nèi)。安裝人員根據(jù)信號的多少，進(jìn)行安裝位置的更換，一般推薦盡量選擇空曠的場所。

6） 增加防水外殼，可用于室外雨雪環(huán)境。無線電接發(fā)器本身自帶防水外殼做外防功能。安裝現(xiàn)場應(yīng)有防潮、防爆保護(hù)措施，也需要配置一定的通風(fēng)措施。

7）接收器和發(fā)送器的電臺信號可以外加增益天線，將信號進(jìn)行放大處理，可以傳到更遠(yuǎn)的地方。

3 無線電傳輸?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場需要模擬量信號遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膱鏊?，無線通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)百米至千米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過模擬量信號的傳輸里程，并節(jié)省了大量的線纜費(fèi)用，將設(shè)備采集端和控制端的電源隔離，提升了安全保障。

缺點(diǎn)：（1）易受雷電、遮擋物、靜電等環(huán)境因素對信號源進(jìn)行干擾，抗干擾能力相對傳統(tǒng)的有線傳輸比較差。（2）無線電轉(zhuǎn)換器成本相對有線傳輸要大一些。

4 結(jié)語

以上分析了無線傳輸?shù)漠a(chǎn)生原因，闡述了無線電傳輸?shù)臋C(jī)理，提供了相關(guān)的安裝細(xì)節(jié)，并對無線電傳輸?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析比較，為信號傳輸在實(shí)際應(yīng)用中提供了一個(gè)很好的解決方案。