多點無線系統以點對點方式運行，并報告異常情況。(圖片來源：Pixabay 上的 Gerd Altmann)

在核能行業的眾多領域中，關鍵數據點的廣泛分布對細致監控提出了嚴格要求。傳統上，這些數據點需要通過鋪設數公里長的電纜進行連接，但這一做法往往因規模龐大、監管嚴格、規劃許可復雜以及布線成本高昂而變得不切實際。此外，安裝和維護工作帶來的中斷也給設施運營帶來了沉重負擔。

為了應對這些挑戰，核能行業正逐漸轉向無線通信系統，以無線、安全、高效的方式從現場檢索和管理關鍵數據。無線遙測系統在全廠監控和控制應用中的重要性日益凸顯，成為解決傳統有線監控難題的有效途徑。

無線網絡在核能行業的應用主要分為兩種基本類型。第一種是經典的主從系統，通常用于與高端系統如SCADA(監控與數據采集)系統進行通信。這些系統結構簡單，易于管理，因為設備間不存在信號沖突問題。另一種則是多點無線系統，它以點對點方式運行，主要用于多個設備在大范圍內相互通信的場景。例如，在一個包含多個泵和閥門的站點內，這些設備需要相互通信以實現協同工作。

然而，在多點無線系統中，多個節點可能會同時嘗試通信，導致信號沖突，進而影響數據傳輸。為了解決這一問題，這些系統應采用載波偵聽多路訪問(CSMA)協議，允許所有節點監聽網絡流量并等待發送信號的間隙。盡管如此，即使使用CSMA協議，仍有可能出現沖突。在這些情況下，系統應實施退避和重試機制，其中重試時間應為隨機值，以避免后續沖突。同時，重試次數也應限制在三到五次以內，以防止網絡擁堵和節點電源耗盡。

為了減少潛在沖突，確保網絡上的節點數量適中也至關重要。一般來說，節點數量不宜過多，以保持流量可控。例如，Omniflex無線遙測系統通過優化無線協議，實現了可靠的數據通信。該系統內置數字中繼功能，可解決因視線不足導致的通信障礙。當兩個設備無法直接通信時，可通過添加中繼節點來中繼信號，確保數據傳輸的連續性和穩定性。

這一無線技術在核能行業的實際應用案例之一是塞拉菲爾德核電站。通過與塞拉菲爾德有限公司的合作，設計和制造了適用于所有RPI制造商監視器的無線接口——W3無線接口節點。W3系統即插即用，已在塞拉菲爾德核電站投入使用，并展現出諸多優勢。它不僅節省了數千小時的安裝和測試時間，還大大降低了操作員所接觸的個人輻射劑量率，因為他們現在可以遠程監控輻射水平。此外，作為符合ISO 9001標準的標準化產品，W3無需額外的第三方驗證，進一步提高了效率和安全性。

本文最初發表在《核工程國際》雜志上，作者為Omniflex 工程經理Ian McNeilage。