模拟信号无线电传输在污染源在线监控系统中的实际应用

卢敏源+王敬卫

摘 要：模拟信号现在已经成为污染源在线监控系统中最常用的信号源。现场运维人员采集模拟信号通常会采用布线型的有线传输方式。但是由于监控点上存在着一些实际原因，往往不适合使用以上的有线传输方式，运维人员可以使用一种简易的无线电转发装置，作为一种无线传输方式来代替传统的有线传输方式。本文详细介绍这种无线传输方式的原理及其安装细节，以及方式的优缺点，为环保运维人员在信号处理的实际应用中提供一种新的传输技术方案。

关键词：信号源；无线电传输；原理；安装方法；优缺点

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

1 无线传输方式产生的原因

在线监控系统中产生的环境因子通过检测仪器分析转化为数字量、模拟量、开关量三种信号类型。目前国内以及国际上的大部分仪器生产厂家在污染源（大气和污水）相关检测因子的检测方式上基本采用单因子检测或者部分因子检测为主的方式来确保数据的可靠性，防止各类因子做样过程中的互不干扰。另外，浓度因子和流量因子的检测仪器又是相互独立的安装的。以上这些原因就会导致在线监控系统的信号源存在着分散性，也是模拟量这种信号源的一直被保留的一个根本原因。在线监控系统中，通过采集这些分散的模拟信号转化为数字信号和数据采集设备之间进行通信。

运维人员直观上会考虑将模拟信号通过布线型的有线传输方式来进行仪表间的传输。这样的方式即简单，又直观。但是现场布线线长有限，线缆容易折损，维护成本高，施工难度大，变送器过多，人工成本大等等的一些实际原因，传统型的有线传输方式变得不具有优势。

为了解决以上存在的问题，运维人员可以使用一种简易的无线电转发装置来解决。

2 典型的无线电传输装置的原理及其安装细节

无线电传输装置是一种模拟量信号与无线电相互转换的设备；旨在将现场4～20mA、0～10V、0～5V等模拟量信号转换为无线电信号，无线电信号经远距离信号传输后，再转换为模拟量信号接入到现场的变频器或其他的控制设备，从而达到代替线缆进行模拟量信号远距离传输的目的。具有以下特性：

（1）输出信号模块中每个通道都有隔离电源进行供电，保证输出电流都是隔离，互不干扰；

（2）宽电压范围设计使其具有更高的可靠性，更加适应工业环境；

（3）终端配有双电源设计处理，通信块外加供电单独处理，确保仪器终端不死机；

（4）无线通信机制，上电后会进行自动连接无线网络，网络处于掉线状态会自动重联；

（5）终端电磁兼容性能良好，并有较强的自适应温湿度的能力；

（6）采集傳输一体化，提高了系统可靠性，有效降低成本；

（7）可同时接入多路模拟信号；

（8）传送距离远，可外配增益。

无线电装置技术采用单片机技术为载体，内部涉及信号处理电路，转换电路，发送和接收电路。此技术在当今广为应用，但是在安装环节还是需要一定的安装细节，避免信号出现任何失真的现象：

1）信号发送器和接收器需成对使用，发送端和接收端需做信号处理。

发送器安装在信号源产生端，接收器安装在数据采集端。信号源产生端选用屏蔽线，加强抗干扰性。同时，发送器安装尽量靠近现场检测设备。模拟型号产生的波形易受干扰，或者本身产生的模拟型号也带谐波效应。再经过发送器端的信号加工，干扰信号对真实信号的谐波效应更加的明显。实际操作中，接收器端将电信号最好先经过信号隔离器或者信号分配器，将信号的形式进行统一转换处理，这样可以保证接收器端到数据采集端的信号的稳定性和准确性。

2）一对设备可安装传输多路模拟信号，包含4～20mA、0～10V、0～5V等模拟量信号。只要通过简单的对应接线，将仪表输出的信号进行对接即可。一般传输的路数和价格成正比关系。不推荐使用多路模拟信号，无论从价格和信号源失真程度两方面进行考虑。

3）传输路径尽量少隔墙及干扰物。干扰物对信号的路径不应有阻隔作用，毕竟电波的传输是靠发送和接受的产生。阻隔信号会使得信号变弱。

4）发送器、接收器使用同一信道通信，当一个区域内存在多对发射器和接收器，使用不同信道将其分开。开通不同的信道就像广播台的不同波段和频率，也就选择了不同的电台收听。

5）安装设备完成后需观察信号强度来更换安装位置。一般发送端和接受端的信号会显示在显示屏内。安装人员根据信号的多少，进行安装位置的更换，一般推荐尽量选择空旷的场所。

6） 增加防水外壳，可用于室外雨雪环境。无线电接发器本身自带防水外壳做外防功能。安装现场应有防潮、防爆保护措施，也需要配置一定的通风措施。

7）接收器和发送器的电台信号可以外加增益天线，将信号进行放大处理，可以传到更远的地方。

3 无线电传输的优缺点

优点：设备可广泛应用于现场需要模拟量信号远距离传输的场所，无线通信距离最远可达百米至千米，远远超过模拟量信号的传输里程，并节省了大量的线缆费用，将设备采集端和控制端的电源隔离，提升了安全保障。

缺点：（1）易受雷电、遮挡物、静电等环境因素对信号源进行干扰，抗干扰能力相对传统的有线传输比较差。（2）无线电转换器成本相对有线传输要大一些。

4 结语

以上分析了无线传输的产生原因，阐述了无线电传输的机理，提供了相关的安装细节，并对无线电传输的优缺点进行了分析比较，为信号传输在实际应用中提供了一个很好的解决方案。