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)
在核能行业的众多领域中，关键数据点的广泛分布对细致监控提出了严格要求。传统上，这些数据点需要通过铺设数公里长的电缆进行连接，但这一做法往往因规模庞大、监管严格、规划许可复杂以及布线成本高昂而变得不切实际。此外，安装和维护工作带来的中断也给设施运营带来了沉重负担。
为了应对这些挑战，核能行业正逐渐转向无线通信系统，以无线、安全、高效的方式从现场检索和管理关键数据。无线遥测系统在全厂监控和控制应用中的重要性日益凸显，成为解决传统有线监控难题的有效途径。
无线网络在核能行业的应用主要分为两种基本类型。第一种是经典的主从系统，通常用于与高端系统如SCADA(监控与数据采集)系统进行通信。这些系统结构简单，易于管理，因为设备间不存在信号冲突问题。另一种则是多点无线系统，它以点对点方式运行，主要用于多个设备在大范围内相互通信的场景。例如，在一个包含多个泵和阀门的站点内，这些设备需要相互通信以实现协同工作。
然而，在多点无线系统中，多个节点可能会同时尝试通信，导致信号冲突，进而影响数据传输。为了解决这一问题，这些系统应采用载波侦听多路访问(CSMA)协议，允许所有节点监听网络流量并等待发送信号的间隙。尽管如此，即使使用CSMA协议，仍有可能出现冲突。在这些情况下，系统应实施退避和重试机制，其中重试时间应为随机值，以避免后续冲突。同时，重试次数也应限制在三到五次以内，以防止网络拥堵和节点电源耗尽。
为了减少潜在冲突，确保网络上的节点数量适中也至关重要。一般来说，节点数量不宜过多，以保持流量可控。例如，Omniflex无线遥测系统通过优化无线协议，实现了可靠的数据通信。该系统内置数字中继功能，可解决因视线不足导致的通信障碍。当两个设备无法直接通信时，可通过添加中继节点来中继信号，确保数据传输的连续性和稳定性。
这一无线技术在核能行业的实际应用案例之一是塞拉菲尔德核电站。通过与塞拉菲尔德有限公司的合作，设计和制造了适用于所有RPI制造商监视器的无线接口——W3无线接口节点。W3系统即插即用，已在塞拉菲尔德核电站投入使用，并展现出诸多优势。它不仅节省了数千小时的安装和测试时间，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，作为符合ISO 9001标准的标准化产品，W3无需额外的第三方验证，进一步提高了效率和安全性。
本文最初发表在《核工程国际》杂志上，作者为Omniflex 工程经理Ian McNeilage。
