无线遥控和无线通信的应用已有相当长的历史。90年代初微波扩频技术从军用解密转向民用，为低功率微波扩频通信在无线遥控和计算机的无线数据通信的应用创造了更好的条件，使钢铁企业中工作环境严酷的运动机械的遥控和计算机高质量的无线联网数据通信的应用成为现实。
1 微波扩频通信技术的基本原理
扩频通信的基本原理是使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码，把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率谱密度的信号来发射。
香农(Shannon)的信道容量公式为
式中C为信息传输率；W为频带宽(带宽)；
为信号/噪声比(信噪比)。
由上式可知，如果信息传输率C不变，增加频带宽就可以在较低的信噪比的情况下以相同的信息传输率来可靠地传输信息，甚至在信号被噪声淹没的情况下，只要相应地增加信号的频带宽仍能保持可靠通信。
扩频通信技术常用的有跳频(FH)式和直序扩频(DSSS)式。
2 微波扩频通信的抗干扰性
微波扩频通信与普通的微波通信不同。在扩频通信中，扩频增益G为扩频后的信号带宽B2(宽带)与扩频前的信号带宽B1(窄带)之比，即
那么，在扩频通信中，接收端对接收到的信号做扩频解调，只提取与扩频编码相关处理后带宽为B1的信号成分，而排除了扩展到宽带B2中的干扰、噪声和其它用户通信的影响，也就是相当于把接收信噪比提高了G倍，或者是把干扰强度降低了G倍。例如，若G=1000，就相当于把干扰强度降低了1000倍，大大提高了无线通信的抗干扰性。
考虑到输出端的信噪比和接收系统损耗，实际扩频增益带来的信噪比的改善为
M=G－输出端信噪比－系统损耗
式中M为抗干扰容限。
实际上，输出端信噪比和系统损耗都比较小，所以，M可以近似看作等于G。
同时，因接收信号时需要对扩频编码进行相关处理，所以，即使使用同类型号进行干扰，在不知道信号的扩频编码的情况下，由于不同扩频编码之间不同的相关性，干扰也不起作用。图1为微波扩频通信的原理图。
正因为如此，扩频无线通信技术为运动机械的无线遥控、测量信号的无线传送、计算机无线数据通信的工业应用提供了可靠的保证，甚至比有线数据通信更具安全性，并且无需申请专用固定频道就可使用[2>。
3 计算机的无线数据通信和无线联网
无线通信不需要有线通信的物理连接，因而无线联网较之有线网络投资低，施工维护量小，系统扩展更加方便、容易。IEEE(国际电力电子工程师学会)802专门委员会于1995年9月就制定了关于计算机无线数据通信的无线网络物理层和链路层的802.11协议，为无线网络通信建立了一个开放的标准。同时，世界上也生产了一系列的无线网络产品，如各种无线网卡、转接器、网桥、路由器、中继器等，从而实现计算机的点对点、一点对多点、不同通信协议间网络的互连，以及计算机的有线网与无线网的混合连接等各式各样的应用，成为工厂企业数据通信不可缺少的方式[3～4>。
802.11协议采用了CSMA/CA的介质访问协议、无线网络的帧格式、跳频式和直序扩频式两种工作方式。当前典型的以太网无线网络产品的主要技术指标如下。
.通信技术微波扩频无线技术
.通信频点900MHz/2.45GHz
.频带宽度26MHz
.误码率<10－8
.通信速率1.5～2Mb/s可调
.输出功率100～250mW
.通信距离50m～50km，视天线方式而定
.发射功率100mW/250mW
.介质访问协议CSMA/CA
.网络协议IEEE802.3，TCP/IP
.机器通信接口PC机，16位ISA或MCA
.工作环境MSDOS3.1以上操作系统及Windows环境
.网络环境Novell公司的Netware，Microsoft公司的LANManager，Windowsfor Work groups
主要的网络产品有：
(1)台式机无线网卡
是集微波收发、信号调制与网络控制于一体的网卡，可插在PC机的16位ISA或MCA总线上，由相应的软件设置即可。当接内天线时，传输距离为250m，用定向天线时可达50km。
(2)并口无线网卡
是安装在笔记本计算机上的无线网卡，以自身外壳为天线，传输半径为250m。
(3)无线网桥
提供点对点、1点多址的无线转接器、基站和从站的工作方式，用于解决天线与网络相距较远的问题。
(4)无线路由器
有多种有线接口和无线接口，用于进行网间(无线或有线)的路由选择与桥联，借助无线技术，把地理上分离的、目前流行的多种有线或无线网相连。
(5)无线转接器
通过无线转接器可以将250m以内的、配有无线网卡的计算机连入有线网络，并可和无线网桥、路由器相连，以支持一个整体的区域无线连接。无线转接器上提供了和有线网相连的多种插座，可以多种线缆方式连入有线网。
(6)无线适配器
提供客户机－服务器和点对点无线网络连接，采用RJ-45(10BASE-T)以太网接口，安装简单，只需将其插入RJ-45连接器，进行一系列自检和自设置即可运行，无需附加驱动软件。
(7)无线MODEM
与计算机的数据接口为RS-232、RS-485，接口速率为115.2Kb/s，无线通信速率为2Mb/s，通信距离在半开放空间为30～50m、开放空间为150m、配置天线可达10km。软件需配置无线传输地址。
图2为美国西屋WDPF的有线与无线通信网络应用实例。该系统采用100Mb/s的冗余光纤环网(WestnetⅢ)，连接各控制站(DPU)、操作站(MMIWEStation)、计算机(PC、工作站、服务器WEStation)，并可与其它局域网连接。此外，还可通过系统中计算机的无线通信接口(如无线网卡、无线MODEM)及数据通信总线上的无线通信接口(如无线网桥、无线路由器)进行计算机之间以及WDPF系统与其它广域网的无线数据通信。
4 测量数据的无线传送
以前由于运动物体上的传感器需要与测量仪器有线连接，因此运动物体测量参数的传输如轧辊表面温度和扭矩、移动台车和起重机吊钩的称重、旋转容器的应力、行走中的火车轮箍和飞机轮胎的温度等信号传输[5>，基本上是不可能的，有的虽可采用非接触式或间接测量，但测量精度不高。采用无线传送就可把传感器和发射机(现在发射机可做得非常小)装在被测的运动物体上，而把测量数据无线传送给测量仪器或计算机。
4.1 机上称重信号的无线传送
对于把称重传感器安装在移动台车上的料罐或料篮中物料重量的测量，可将台车上的称重传感器及其相配的重量变换器与车上的无线发射机相连，地面的无线接收机与大型LED显示屏或打印机相连，显示和打印行走中台车上物料的重量，地面无线接收机通过RS232串口与计算机相连，直接将称重信号输入计算机进行必要的处理和管理。图3为德国HBC公司的机上称重信号无线传送示意图。
4.2 起重机吊钩电子秤的无线传送
德国HBC公司的带无线通信的吊钩电子秤直接装在吊钩上，可把吊钩的起重信号无线传送给半径1000m内的TeleBox称重数据接收机或LED大屏幕显示屏，TeleBox称重数据接收机有与计算机连接的标准的RS-232串行通信接口，从而把起重机上吊钩电子秤的称重信号通过无线与有线数据通信将车间的生产控制和管理计算机连接起来。其无线传送示意图如图3所示。
5 运动机械的无线遥控
钢铁企业现场作业环境较差，无线遥控也最早在钢铁企业中得到应用，如宝钢原料码头矿石船仓中推土机的无线遥控，高炉泥炮、开口机的无线遥控，铁水车的地面无线遥控。随着无线数据通信技术的发展，无线遥控技术有很大发展，如宝钢铁水车采用卫星定位技术进行计算机控制和管理。下面是采用无线遥控的运动机械的实例。
5.1 转炉防烟板的无线遥控
图4为日本某厂转炉防烟板的无线遥控的示意图。转炉操作室距转炉约20m，操作室用耐热玻璃窗，在操作室的操作台或计算机操作站可以无线控制防烟板的开闭[6>。 
5.2 钢坯堆放场起重机、台车、保温坑保温罩的无线遥控
图5表示有4跨、4台跨间移动台车、11台钢坯起重机、4个保温坑的钢坯堆放场，全部设备采用无线控制。由于全部设备分布在4跨，均属半开放空间型，为保证数据的无线传输，在钢坯堆放场内设有R1、R2、R33个发射机，发射机通过电缆和中继器连接到电气控制室进行集中控制和管理，在起重机、过跨台车及保温坑上安装接收机，构成了无线与有线混合的数据通信网络[6>。 
6 城市供排水泵站系统的无线监视与控制
城市供排水泵站地域分布较广，为了集中监视与控制需要敷设大量长距离电缆，不仅投资高、维护量大，而且容易受火灾、雷击等各种灾害的影响，因而提出了控制线路无形化的要求。图6为日本日野增压泵站的无线监视控制系统，设有一个总站监控城市内的8个增压泵站，为满足通信的要求还设有2个中继站[7>。 
7 新疆八一钢厂电炉炼钢车间的无线遥控与计算机的无线数据通信
八一钢厂电炉炼钢车间由配料间、电炉、LF炉、方坯连铸机组成。炼钢跨3台起重机采用机上无人驾驶，由操作人员手持遥控器在地面操作。
废钢由距电炉炼钢车间约5km的废钢处理场运来，在运料篮的台车上设有电子秤进行原料称重，配料间计算机进行料篮的管理，同时根据电炉计算机传送来的炼钢计划配料要求，指导配料间2台起重机上的司机进行起吊料篮的配料操作，配料间计算机将配料实绩传送给电炉计算机。
为满足上述要求，我们采用运料篮台车上的电子秤将料篮的称重信号无线传送给配料间计算机，配料间计算机进行料篮去皮、归零处理和配料间料篮管理，再把电炉每炉的装料指示无线传送给配料间起重机驾驶室的计算机终端，指导司机配料操作。配料间计算机与电炉计算机通过以太网电缆连接进行数据传送，配料间计算机与远距离的废钢处理场计算机终端也采用无线数据通信，传送废钢处理计划，从而构成电炉炼钢车间配料间计算机的无线和有线的混合数据通信网络。图7表示八一钢厂电炉炼钢车间配料间计算机的数据通信网络。
针对八一钢厂电炉炼钢车间配料间计算机无法与运料移动台车和起重机终端有线通信的问题，分析了微波扩频无线数据通信的原理和抗干扰性，研究了无线网络的结构和产品，收集了在工业部门应用无线遥控和无线数据通信的应用实例，在此基础上建立了配料间计算机的数据通信网络。本工程建设的成功将会成为我国钢铁工业首次采用计算机的无线数据通信的范例，并积累一点应用经验。
参考文献
1，北京圣和田科技公司.新型无线联网技术及其应用.计算机世界，1995，32.
2，无线局域网及其发展前景.中国计算机用户，1995，10.
3，费宗莲.实用的点对多点扩频智能数据网.计算机世界，1996，12.
4，张佳昆.实用的无线终端网络系统.计算机世界，1996，10.
5，中山政明.超小型テレメタ装置.计装，1996，39(2)：52～53
6，铃木胜人,等.特定小电力无线を用こた制铁所构内物流システム.计装，1996，39(2)：14～19
7，福泽裕.无线を用こた给水所·ポンプ所のテレコントロル.计装，1996，39(2)：30～34
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