本文介紹了無(wú)線充電技術(shù)和數(shù)字無(wú)線發(fā)訊技術(shù)，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的兩種技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用， 保證了電子秤系統(tǒng)在煉鋼廠惡劣環(huán)境下的良好運(yùn)行，該技術(shù)具有極好的應(yīng)用前景。

一、概述

隨著冶金企業(yè)冶煉技術(shù)的不斷提高和對(duì)生產(chǎn)成本控制的不斷嚴(yán)格，對(duì)電子衡器維護(hù)工作的要求 越來(lái)越高。其不光對(duì)稱量準(zhǔn)確度的要求有所提高，對(duì)電子衡器設(shè)備的整體運(yùn)行的穩(wěn)定性、故障率及 故障的處理時(shí)間同時(shí)也提出了更高的要求。在煉鋼廠的電子秤系統(tǒng)中多種原因需要鋪設(shè)長(zhǎng)距離的信 號(hào)電纜或拖纜，生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣，往往因?yàn)樯a(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種外部原因造成信號(hào)電纜或拖纜的損毀

(例如電纜內(nèi)部短路、斷路或虛接等）、信號(hào)不穩(wěn)定（例如電磁干擾、電源電壓不穩(wěn)定、電源諧波 多等）。而對(duì)信號(hào)電纜所存在的問(wèn)題進(jìn)行查找及更換，尤其是信號(hào)干擾，需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，從 而影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。這就需要對(duì)其信號(hào)傳輸系統(tǒng)（即信號(hào)電纜）進(jìn)行改進(jìn)。而隨著其他技術(shù)的 發(fā)展，已經(jīng)完全可以將傳統(tǒng)的信號(hào)電纜省略而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的無(wú)線傳輸同時(shí)對(duì)無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)電 源供給。

二、無(wú)線充電技術(shù)

1、簡(jiǎn)介

無(wú)線充電技術(shù)是近些年在國(guó)際上新興的一項(xiàng)新型的充電技術(shù)?，F(xiàn)今廣泛的應(yīng)用于電動(dòng)牙刷、電 動(dòng)剃須刀、無(wú)線電話、手機(jī)等家用電器領(lǐng)域方面，在國(guó)外，一些新研發(fā)的電動(dòng)汽車系統(tǒng)也有所應(yīng)用。 無(wú)線充電（Wireless charge)技術(shù)目前主要有電磁感應(yīng)方式、磁共振方式等四種方式，基本原理如 圖1所示。

它是利用進(jìn)場(chǎng)感應(yīng)，也就是電感耦合，由供電設(shè)備（充電器）將能量傳送至用電裝置，該裝置 使用接收到的能量對(duì)電池充電，并同時(shí)供其本身使用。

因此充電器與用電的裝置都可以做到無(wú)導(dǎo)電接點(diǎn)外露。到目前為止，主流的無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)有Qi

2、無(wú)線充電的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

和有線充電比較而言，無(wú)線充電技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

能源轉(zhuǎn)換一次性獲得，電能損失小，節(jié)能環(huán)保；

交直流轉(zhuǎn)換一次性，不存在中高頻電磁輻射；

設(shè)備技術(shù)含量低，經(jīng)濟(jì)投入不大，維修方便；

電功率調(diào)節(jié)范圍較寬，適合多種不同電壓和電流等級(jí)的蓄電瓶?jī)?chǔ)能補(bǔ)給；

利用無(wú)線磁電感應(yīng)充電的設(shè)備可做到隱形，設(shè)備磨損率低，應(yīng)用范圍廣；

技術(shù)含量高，操作方便，可實(shí)施相對(duì)來(lái)說(shuō)的遠(yuǎn)距離無(wú)線電能的轉(zhuǎn)換，但大功率無(wú)線充電 的傳輸距離只限制在5米以內(nèi)，不會(huì)太遠(yuǎn)；

操作方便。

缺點(diǎn)：

因?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離大功率無(wú)線磁電轉(zhuǎn)換，所以設(shè)備的耗能較高。無(wú)線傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，無(wú)用 功的耗損也就會(huì)越大；

無(wú)線充電設(shè)備本身實(shí)現(xiàn)的是二次能源轉(zhuǎn)換，也就是將電網(wǎng)降壓（或直接）變?yōu)橹绷麟姾?在進(jìn)行一次較高頻率的開關(guān)控制交流變換輸出。由于大功率的交直交電流轉(zhuǎn)換是進(jìn)行電能的二次性 無(wú)線傳輸原因，所以電磁的空間磁損率太大；

因?yàn)椴扇o(wú)線傳輸，磁能的無(wú)用功耗損會(huì)隨著無(wú)線充電設(shè)備的功率增高而上升。

由上可見，無(wú)線充電技術(shù)與傳統(tǒng)的電能傳輸模式相比較，在電量需求小、對(duì)電壓、電流值要求 不高的用電設(shè)備上具有巨大的優(yōu)勢(shì)。

三、數(shù)字無(wú)線發(fā)訊

無(wú)線發(fā)訊技術(shù)是已經(jīng)廣泛的應(yīng)用與生產(chǎn)生活的一項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。其以往的所采用的是模擬信 號(hào)傳輸模式，即用一系列連續(xù)變化的電磁波來(lái)進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)的無(wú)線傳遞，是直接用原始的信息（如電壓或電流信號(hào)）直接去調(diào)制載波，接收端直接通過(guò)解調(diào)就能得到原始的信息。但其存在的幾點(diǎn)較 嚴(yán)重的缺點(diǎn)，即失真較大、抗干擾能力低及傳輸效率低等缺點(diǎn)。而數(shù)字無(wú)線發(fā)訊技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā) 展已經(jīng)日趨成熟。數(shù)字信號(hào)是采用數(shù)字編碼的方式來(lái)調(diào)制無(wú)線電波的，發(fā)射端按照數(shù)字編碼規(guī)則來(lái) 調(diào)制，而接收端按相同的規(guī)則來(lái)解調(diào)，得到數(shù)碼流然后再解調(diào)，進(jìn)而合成為原始信息。在傳輸過(guò)程 中只要能夠完整傳送和接收，解調(diào)后的得到的原始信息基本不失真。那么由此可見數(shù)字無(wú)線通訊系 統(tǒng)具備了如下的優(yōu)點(diǎn)：

加強(qiáng)了所傳輸數(shù)據(jù)的保密性；

提高了數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的抗干擾性；

便于移動(dòng)，避免布線；

信號(hào)傳輸速率快。

但其缺點(diǎn)是在無(wú)有線電源供電的情況下，由于對(duì)其供電的蓄電電池體積過(guò)大從而造成設(shè)備整體 體積過(guò)大，進(jìn)而限制了安裝的空間并影響了其在惡劣環(huán)境下的防護(hù)措施加裝。但隨著聚合物電池的 小型化，數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)體積過(guò)大的問(wèn)題將得以解決。同時(shí)隨著數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)體積的小型化， 我們還可以將原稱重顯示表制作為一個(gè)模塊集成到數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)中去。這樣將數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系 統(tǒng)與稱重顯示表集成后，從設(shè)備維護(hù)的角度來(lái)說(shuō)更加方便。

四、無(wú)線充電系統(tǒng)與數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)的結(jié)合與應(yīng)用

1、應(yīng)用背景

由以上無(wú)線充電技術(shù)和數(shù)字無(wú)線發(fā)訊技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的表述我們可以看出，在煉鋼廠生產(chǎn)的惡劣工 作環(huán)境中，如果應(yīng)用無(wú)線充電技術(shù)與數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)相結(jié)合技術(shù)來(lái)取代傳統(tǒng)的通過(guò)信號(hào)電纜來(lái)傳 輸稱重傳感器信號(hào)，將會(huì)極大的降低維護(hù)成本同時(shí)也將降低故障的處理時(shí)間和故障的發(fā)生率。下面 我們以煉鋼廠鐵水倒罐站電子秤系統(tǒng)為例，對(duì)新技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行一下探討和比較。

煉鋼廠鐵水倒罐站電子秤系統(tǒng)是對(duì)入爐前鐵水進(jìn)行計(jì)量的設(shè)備，其主要由稱重傳感器、信號(hào)電 纜、稱重顯示表及稱重顯示大屏等組成。鐵水倒罐站電子秤系統(tǒng)除稱重傳感器自身信號(hào)線之外，從 鐵水臺(tái)車至倒罐站主控室共鋪設(shè)6x1.5的信號(hào)電纜150余米。其中因倒罐站鐵水臺(tái)車需要在倒罐站 坑內(nèi)往復(fù)行走，故在鐵水臺(tái)車一側(cè)需要鋪設(shè)由鋼絲繩拖拽往復(fù)行走的信號(hào)拖纜50米，而由倒罐站 坑內(nèi)至倒罐站主控室稱重顯示表處的固定位置信號(hào)電纜更是長(zhǎng)達(dá)100米。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中因人為 操作原因?qū)е妈F水外溢或因牽引鋼絲繩損壞以及其他外部因素造成的信號(hào)電纜損毀的故障占了該 設(shè)備故障數(shù)量很大的比例。據(jù)統(tǒng)計(jì)從2012年1月1日至2013年12月11日將近兩年的時(shí)間里，迀 鋼煉鋼事業(yè)部一煉鋼廠和二煉鋼廠總計(jì)5臺(tái)倒罐站鐵水臺(tái)車電子秤共發(fā)生突發(fā)性故障18起，其中 因信號(hào)拖纜損毀造成的故障為8起，占到了故障總數(shù)44.4%。而由于一些線路損毀故障是絕緣層內(nèi) 線路短路、斷路或虛接的原因，這樣維護(hù)人員很難在短時(shí)間內(nèi)找出故障點(diǎn)，最終只能對(duì)所有拖纜部 分進(jìn)行全面更換，進(jìn)而造成故障處理時(shí)間很長(zhǎng)，最長(zhǎng)的一次停機(jī)更換信號(hào)拖纜費(fèi)時(shí)達(dá)到了四個(gè)小時(shí)， 嚴(yán)重的影響了煉鋼廠的生產(chǎn)。

2、信號(hào)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用

如何有效的解決上述問(wèn)題就成了我們所需要面對(duì)的問(wèn)題。那么如果我們采用數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng) 來(lái)取代現(xiàn)有有線傳輸方式的話，我們就可以有效的避免因?yàn)橥獠恳蛩卦斐傻木€纜損毀的現(xiàn)象，進(jìn)而 保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)率。但是這樣就又出現(xiàn)了一個(gè)不可避免的問(wèn)題，那就是數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)的工 作電源的問(wèn)題。以迀鋼公司煉鋼廠鋼水車電子秤系統(tǒng)為例，該鋼水車電子秤系統(tǒng)的稱重信號(hào)采用無(wú) 線傳輸方式，但其系統(tǒng)供電電源依然采取的是傳統(tǒng)的電纜供電模式。這就造成了電源拖纜的存在。 因電源拖纜所處環(huán)境極其惡劣經(jīng)常因外部因素?fù)p壞，進(jìn)而造成電子秤系統(tǒng)無(wú)法正常工作；同時(shí)由于 工業(yè)電源的不穩(wěn)定性（例如電壓波動(dòng)、浪涌、高次諧波等）的干擾，也造成了稱重信號(hào)波動(dòng)等現(xiàn)象 的發(fā)生影響了電子秤系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)。

綜上所述我們不難看出，如果數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)的工作電源依然采用傳統(tǒng)的有線供電模式，那 么就意味著依然有拖纜的存在也就沒有達(dá)到取消拖纜的目的。對(duì)此，我們就需談到無(wú)線充電技術(shù)了。

3、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸與無(wú)線充電技術(shù)結(jié)合

為了保證數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)能夠正常的工作，一般情況下通常采取的供電方式有兩種。一種是 有線式不間斷供電，另一種為采用蓄電電池給其提供提供工作電源。這兩種供電方式分別各有其的 優(yōu)缺點(diǎn)。有線供電方式的優(yōu)點(diǎn)：可以長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)供給所需工作電源，確保設(shè)備工作的可持續(xù)性；缺 點(diǎn)是需要鋪設(shè)電源線拖纜、電壓隨供給端電壓的波動(dòng)而波動(dòng)、電源拖纜易受外部因素?fù)p毀。而蓄電 電池供電的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備可隨意移動(dòng)、不需鋪設(shè)電纜，缺點(diǎn)是電能儲(chǔ)蓄有限，不能滿足長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)使 用的需求。針對(duì)采用蓄電電池供電的設(shè)備，我們要是采用無(wú)線充電技術(shù)給予其電源供給的話，在現(xiàn) 實(shí)情況下就可以完全滿足蓄電電池長(zhǎng)時(shí)間工作的條件。

以迀鋼煉鋼廠鐵水倒罐站電子秤系統(tǒng)為例。將原有車體上安裝的接線盒更換為數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系 統(tǒng)的發(fā)射端（該部分包含有信號(hào)轉(zhuǎn)換和數(shù)字信號(hào)發(fā)送模塊、工作電源模塊、聚合物電池、充電模塊， 也可加裝A/D轉(zhuǎn)換模塊。發(fā)射端的規(guī)格尺寸大致240mmX 180mmX 140mm)，各只稱重傳感器信 號(hào)線直接接入該發(fā)射端。由其給稱重傳感器提供工作電源并將稱重傳感器的毫伏信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號(hào)發(fā)射至安裝在倒罐站主控室處的接收端，再轉(zhuǎn)換為毫伏信號(hào)輸送給稱重顯示表；也可以將稱重顯 示表的A/D轉(zhuǎn)換功能直接作為一個(gè)模塊加裝在發(fā)射端。數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)發(fā)射端的工作電源供給由 聚合物電池供給，無(wú)線充電系統(tǒng)接收端與充電模塊相連接以給聚合物電池充電。無(wú)線充電系統(tǒng)的接 收端可安裝在鐵水臺(tái)車上，當(dāng)鐵水臺(tái)車?？恐翢o(wú)線充電系統(tǒng)發(fā)射端位置時(shí)，由無(wú)線充電系統(tǒng)接收端 接收其發(fā)射端的電磁波并轉(zhuǎn)化為電能給聚合物電池充電。（注：聚合物電池大小為一個(gè)煙盒大小， 在無(wú)外界電力供給的情況下可獨(dú)立支持發(fā)射端工作時(shí)間為2-3月）這樣一來(lái)就可以將原有的信號(hào)拖 纜部分省去，縮短了故障的判斷處理時(shí)間。同時(shí)由于不再需要對(duì)信號(hào)拖纜部分進(jìn)行更換，也相應(yīng)的 降低了維護(hù)成本（以信號(hào)電纜每米20元計(jì)算，每更換50m信號(hào)拖纜，光電纜的費(fèi)用就能夠節(jié)省1000 元）。

通過(guò)上面這個(gè)例子我們可以看出，在將其原有稱重傳感器供電和信號(hào)傳輸模式改變后，可以大 大的降低因信號(hào)電纜損毀造成故障的幾率和故障判斷處理時(shí)間，同時(shí)也能夠相應(yīng)的降低維護(hù)成本 (包含勞動(dòng)力成本和耗材成本）。

五、無(wú)線充電系統(tǒng)與數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用的可行性及其優(yōu)勢(shì)

從上述無(wú)線充電技術(shù)與數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和性能以及實(shí)例來(lái)看，二者相結(jié)合后具有 廣泛的應(yīng)用性。首先，就數(shù)字無(wú)線發(fā)訊技術(shù)而言，由于其技術(shù)性能的特點(diǎn)，完全可以在復(fù)雜的電磁 環(huán)境和惡劣的使用環(huán)境中來(lái)替代原有的傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸模式。優(yōu)勢(shì)是：1、避免了有線信 號(hào)傳輸模式下模擬信號(hào)因長(zhǎng)距離信號(hào)輸送的衰減問(wèn)題；2、數(shù)字信號(hào)采用數(shù)字編碼的方式，有效的 避免了無(wú)線信號(hào)在傳輸過(guò)程中，因受電磁干擾而信號(hào)失真的問(wèn)題；3、采用數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)可以 節(jié)省大量的鋪設(shè)信號(hào)電纜的人力資源及物力資源；4、采用數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)可以降低因使用有線 信號(hào)輸送過(guò)程中因信號(hào)電纜而發(fā)生的故障率，壓縮故障處理時(shí)間同時(shí)也降低了維護(hù)成本；5、采用 聚合物電池供電的數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)具有可移動(dòng)的特性。

而無(wú)線充電技術(shù)作為對(duì)無(wú)線數(shù)字發(fā)訊系統(tǒng)供給工作電源的一種供電模式，可以有效地解決如下 的幾個(gè)問(wèn)題。1、可以解決數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)小型化的問(wèn)題。即因內(nèi)部供電電池體積過(guò)大而造成的 其整體系統(tǒng)體積過(guò)大，不利于安裝的問(wèn)題；2、解決了數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)可持續(xù)性工作的問(wèn)題；3、 加強(qiáng)了數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)的可移動(dòng)性；4、有效地降低了因更換數(shù)字無(wú)線發(fā)訊系統(tǒng)供電電池的勞動(dòng) 強(qiáng)度，提高了工作效率。

由此可見，這兩項(xiàng)技術(shù)的相結(jié)合可以廣泛的應(yīng)用于電磁環(huán)境復(fù)雜、移動(dòng)性工藝電子衡器信號(hào)傳 輸領(lǐng)域。它可以全面的替代傳統(tǒng)的有線信號(hào)傳輸模式，在惡劣的工作環(huán)境及復(fù)雜的電磁環(huán)境下準(zhǔn)確 高效的進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而降低設(shè)備的使用成本、設(shè)備的故障發(fā)生率、壓縮故障處理時(shí)間及降 低勞動(dòng)強(qiáng)度和提高工作效率。使得電子衡器系統(tǒng)更加穩(wěn)定、精準(zhǔn)、高效的運(yùn)行。

該技術(shù)同樣可以推廣應(yīng)用到類似移動(dòng)設(shè)備的供電和信號(hào)傳輸。煉鋼廠內(nèi)此類設(shè)備就很多，如天 車電子秤系統(tǒng)、鋼水測(cè)溫槍、鋼水車電子秤、鐵水車電子秤等，應(yīng)用前景十分廣泛。

六、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著無(wú)線充電技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。就電子衡器專業(yè) 而言，只有不斷的應(yīng)用各種新興的技術(shù)、不斷地提高自身的高新技術(shù)含量才能夠不斷地適應(yīng)冶金行 業(yè)對(duì)電子衡器更高的要求。同時(shí)通過(guò)不斷地對(duì)高新技術(shù)的吸收融合從而進(jìn)一步的提高電子衡器的稱 量精度、降低故障的發(fā)生率、壓縮故障的處理時(shí)間進(jìn)而降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。