核监测：管理多点无线通信系统

多点无线系统以点对点方式运行，并报告异常情况。(图片来源：Pixabay 上的 Gerd Altmann)

对于核能行业的许多领域来说，广阔的土地上遍布着关键数据点，每个数据点都需要进行细致的监控。传统上，这意味着要铺设数公里长的电缆。这项工作的规模之大，在许多情况下都不可行。但在监管严格的行业中，铺设用于数据监控应用的电缆并不总是可行的，因为监管严格、需要大量的规划许可，而且布线成本高昂。相关安装和维护工作造成的中断也可能变得难以承受。在这里，无线通信系统可以帮助设施管理人员以无线、安全、高效的方式从现场检索和管理关键数据，无线遥测系统对于全厂监控和控制应用正变得越来越重要。

无线网络有两种基本类型。第一种是经典的主从系统，通常用于与 SCADA 系统等高端系统进行通信。这些系统结构简单，易于通过网络进行管理，因为设备之间没有信号冲突。

另外，多点无线系统以点对点方式运行，并报告异常情况。此类多点系统在多个设备在大范围内通信而不是向 SCADA 等中心点报告的应用中很常见。例如，一个系统具有多个泵和阀门，设备分散在一个站点内，必须相互通信。

在这些系统中，多个节点可能会同时尝试相互通信，并导致信号冲突，导致两个信号都无法到达目的地。节点知道其信号未到达目的地的唯一方法是，它没有从另一端收到简短的确认消息。

管理多点无线流量

为了最大限度地减少冲突，这些多点系统应使用载波侦听多路访问 (CSMA) 协议，允许网络上的所有节点监听流量并等待间隙发送信号。但是，即使使用 CSMA，多个节点也可能会尝试在同一个流量间隙中发送信号并造成冲突。在这些情况下，系统应该实施退避和重试机制。

在这种情况下，重试时间应该是随机的，因为固定的时间更有可能导致后续冲突。此外，最好将重试次数限制设置为三到五次，因为超过这个次数只会不必要地阻塞网络，同时耗尽节点的电源。

另一种减少潜在冲突的方法是确保网络上的节点数量不要过多。显然，节点越多，发生信号冲突的可能性就越大。虽然特定地点的考虑因素决定了给定网络的最佳节点数量，但一般来说，最好不要超过十几个节点，以帮助保持流量可控。

例如，Omniflex 无线遥测系统经过优化，可确保可靠的数据通信，因此使用包含内置数字中继功能的无线协议可最大限度地减少任何中断，这解决了两个设备想要相互通信但因视线不足而无法直接通信的问题。例如，节点 A 想要向节点 B 发送信号，它们都有网络地址，但距离太远或超出视线范围。在它们之间的高点添加节点 C 可以中继信号。通过将数字中继地址作为协议的一部分，节点 C 会自动中继收到的信号。

转向无线

该技术通过与塞拉菲尔德有限公司的合作得到了实际应用，从而设计和制造了适用于所有 RPI 制造商监视器的无线接口，即 W3 无线接口节点。W3 是一个即插即用系统，已在塞拉菲尔德核电站投入使用，以满足行业需求。与传统监控系统相比，它具有许多优势，所有这些都可以提高现场安全性并显著节省成本。

例如，它具有通用接口，几分钟内即可完成设置，从而节省了在现场活跃区域安装和测试系统所花费的数千小时。该系统还大大降低了操作员所接触的个人辐射剂量率，因为他们现在可以远程监控辐射水平。此外，由于它是符合 ISO 9001 标准的标准化产品，因此无需额外的第三方验证。无线接口已经开始重塑核工业的监控系统，优先考虑安全性和效率。