模擬信號無線電傳輸在污染源在線監控系統中的實際應用

盧敏源+王敬衛

摘 要：模擬信號現在已經成為污染源在線監控系統中最常用的信號源。現場運維人員采集模擬信號通常會采用布線型的有線傳輸方式。但是由于監控點上存在著一些實際原因，往往不適合使用以上的有線傳輸方式，運維人員可以使用一種簡易的無線電轉發裝置，作為一種無線傳輸方式來代替傳統的有線傳輸方式。本文詳細介紹這種無線傳輸方式的原理及其安裝細節，以及方式的優缺點，為環保運維人員在信號處理的實際應用中提供一種新的傳輸技術方案。

關鍵詞：信號源；無線電傳輸；原理；安裝方法；優缺點

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

1 無線傳輸方式產生的原因

在線監控系統中產生的環境因子通過檢測儀器分析轉化為數字量、模擬量、開關量三種信號類型。目前國內以及國際上的大部分儀器生產廠家在污染源（大氣和污水）相關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據的可靠性，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立的安裝的。以上這些原因就會導致在線監控系統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根本原因。在線監控系統中，通過采集這些分散的模擬信號轉化為數字信號和數據采集設備之間進行通信。

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

為了解決以上存在的問題，運維人員可以使用一種簡易的無線電轉發裝置來解決。

2 典型的無線電傳輸裝置的原理及其安裝細節

無線電傳輸裝置是一種模擬量信號與無線電相互轉換的設備；旨在將現場4～20mA、0～10V、0～5V等模擬量信號轉換為無線電信號，無線電信號經遠距離信號傳輸后，再轉換為模擬量信號接入到現場的變頻器或其他的控制設備，從而達到代替線纜進行模擬量信號遠距離傳輸的目的。具有以下特性：

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

（2）寬電壓范圍設計使其具有更高的可靠性，更加適應工業環境；

（3）終端配有雙電源設計處理，通信塊外加供電單獨處理，確保儀器終端不死機；

（4）無線通信機制，上電后會進行自動連接無線網絡，網絡處于掉線狀態會自動重聯；

（5）終端電磁兼容性能良好，并有較強的自適應溫濕度的能力；

（6）采集傳輸一體化，提高了系統可靠性，有效降低成本；

（7）可同時接入多路模擬信號；

（8）傳送距離遠，可外配增益。

無線電裝置技術采用單片機技術為載體，內部涉及信號處理電路，轉換電路，發送和接收電路。此技術在當今廣為應用，但是在安裝環節還是需要一定的安裝細節，避免信號出現任何失真的現象：

1）信號發送器和接收器需成對使用，發送端和接收端需做信號處理。

發送器安裝在信號源產生端，接收器安裝在數據采集端。信號源產生端選用屏蔽線，加強抗干擾性。同時，發送器安裝盡量靠近現場檢測設備。模擬型號產生的波形易受干擾，或者本身產生的模擬型號也帶諧波效應。再經過發送器端的信號加工，干擾信號對真實信號的諧波效應更加的明顯。實際操作中，接收器端將電信號最好先經過信號隔離器或者信號分配器，將信號的形式進行統一轉換處理，這樣可以保證接收器端到數據采集端的信號的穩定性和準確性。

2）一對設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接線，將儀表輸出的信號進行對接即可。一般傳輸的路數和價格成正比關系。不推薦使用多路模擬信號，無論從價格和信號源失真程度兩方面進行考慮。

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有阻隔作用，畢竟電波的傳輸是靠發送和接受的產生。阻隔信號會使得信號變弱。

4）發送器、接收器使用同一信道通信，當一個區域內存在多對發射器和接收器，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）安裝設備完成后需觀察信號強度來更換安裝位置。一般發送端和接受端的信號會顯示在顯示屏內。安裝人員根據信號的多少，進行安裝位置的更換，一般推薦盡量選擇空曠的場所。

6） 增加防水外殼，可用于室外雨雪環境。無線電接發器本身自帶防水外殼做外防功能。安裝現場應有防潮、防爆保護措施，也需要配置一定的通風措施。

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

3 無線電傳輸的優缺點

優點：設備可廣泛應用于現場需要模擬量信號遠距離傳輸的場所，無線通信距離最遠可達百米至千米，遠遠超過模擬量信號的傳輸里程，并節省了大量的線纜費用，將設備采集端和控制端的電源隔離，提升了安全保障。

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

4 結語

以上分析了無線傳輸的產生原因，闡述了無線電傳輸的機理，提供了相關的安裝細節，并對無線電傳輸的優缺點進行了分析比較，為信號傳輸在實際應用中提供了一個很好的解決方案。