本文介紹了無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)和數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊技術(shù)，并通過(guò)現場(chǎng)的兩種技術(shù)相結合的應用， 保證了電子秤系統在煉鋼廠(chǎng)惡劣環(huán)境下的良好運行，該技術(shù)具有極好的應用前景。

一、概述

隨著(zhù)冶金企業(yè)冶煉技術(shù)的不斷提高和對生產(chǎn)成本控制的不斷嚴格，對電子衡器維護工作的要求 越來(lái)越高。其不光對稱(chēng)量準確度的要求有所提高，對電子衡器設備的整體運行的穩定性、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(chǎng)的電子秤系統中多種原因需要鋪設長(cháng)距離的信 號電纜或拖纜，生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣，往往因為生產(chǎn)現場(chǎng)的各種外部原因造成信號電纜或拖纜的損毀

(例如電纜內部短路、斷路或虛接等）、信號不穩定（例如電磁干擾、電源電壓不穩定、電源諧波 多等）。而對信號電纜所存在的問(wèn)題進(jìn)行查找及更換，尤其是信號干擾，需要耗費較長(cháng)的時(shí)間，從 而影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。這就需要對其信號傳輸系統（即信號電纜）進(jìn)行改進(jìn)。而隨著(zhù)其他技術(shù)的 發(fā)展，已經(jīng)完全可以將傳統的信號電纜省略而實(shí)現信號的無(wú)線(xiàn)傳輸同時(shí)對無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統進(jìn)行實(shí)時(shí)電 源供給。

二、無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)

1、簡(jiǎn)介

無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)是近些年在國際上新興的一項新型的充電技術(shù)?，F今廣泛的應用于電動(dòng)牙刷、電 動(dòng)剃須刀、無(wú)線(xiàn)電話(huà)、手機等家用電器領(lǐng)域方面，在國外，一些新研發(fā)的電動(dòng)汽車(chē)系統也有所應用。 無(wú)線(xiàn)充電（Wireless charge)技術(shù)目前主要有電磁感應方式、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，也就是電感耦合，由供電設備（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)導電接點(diǎn)外露。到目前為止，主流的無(wú)線(xiàn)充電標準有Qi

2、無(wú)線(xiàn)充電的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

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

能源轉換一次性獲得，電能損失小，節能環(huán)保；

交直流轉換一次性，不存在中高頻電磁輻射；

設備技術(shù)含量低，經(jīng)濟投入不大，維修方便；

電功率調節范圍較寬，適合多種不同電壓和電流等級的蓄電瓶?jì)δ苎a給；

利用無(wú)線(xiàn)磁電感應充電的設備可做到隱形，設備磨損率低，應用范圍廣；

技術(shù)含量高，操作方便，可實(shí)施相對來(lái)說(shuō)的遠距離無(wú)線(xiàn)電能的轉換，但大功率無(wú)線(xiàn)充電 的傳輸距離只限制在5米以?xún)?，不?huì )太遠；

操作方便。

缺點(diǎn)：

因實(shí)現遠距離大功率無(wú)線(xiàn)磁電轉換，所以設備的耗能較高。無(wú)線(xiàn)傳輸的距離越遠，無(wú)用 功的耗損也就會(huì )越大；

無(wú)線(xiàn)充電設備本身實(shí)現的是二次能源轉換，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(kāi)關(guān)控制交流變換輸出。由于大功率的交直交電流轉換是進(jìn)行電能的二次性 無(wú)線(xiàn)傳輸原因，所以電磁的空間磁損率太大；

因為采取無(wú)線(xiàn)傳輸，磁能的無(wú)用功耗損會(huì )隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)充電設備的功率增高而上升。

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

三、數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊

無(wú)線(xiàn)發(fā)訊技術(shù)是已經(jīng)廣泛的應用與生產(chǎn)生活的一項數據傳輸技術(shù)。其以往的所采用的是模擬信 號傳輸模式，即用一系列連續變化的電磁波來(lái)進(jìn)行模擬數據的無(wú)線(xiàn)傳遞，是直接用原始的信息（如電壓或電流信號）直接去調制載波，接收端直接通過(guò)解調就能得到原始的信息。但其存在的幾點(diǎn)較 嚴重的缺點(diǎn)，即失真較大、抗干擾能力低及傳輸效率低等缺點(diǎn)。而數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā) 展已經(jīng)日趨成熟。數字信號是采用數字編碼的方式來(lái)調制無(wú)線(xiàn)電波的，發(fā)射端按照數字編碼規則來(lái) 調制，而接收端按相同的規則來(lái)解調，得到數碼流然后再解調，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，解調后的得到的原始信息基本不失真。那么由此可見(jiàn)數字無(wú)線(xiàn)通訊系 統具備了如下的優(yōu)點(diǎn)：

加強了所傳輸數據的保密性；

提高了數據在傳輸過(guò)程中的抗干擾性；

便于移動(dòng)，避免布線(xiàn)；

信號傳輸速率快。

但其缺點(diǎn)是在無(wú)有線(xiàn)電源供電的情況下，由于對其供電的蓄電電池體積過(guò)大從而造成設備整體 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)境下的防護措施加裝。但隨著(zhù)聚合物電池的 小型化，數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統體積過(guò)大的問(wèn)題將得以解決。同時(shí)隨著(zhù)數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統體積的小型化， 我們還可以將原稱(chēng)重顯示表制作為一個(gè)模塊集成到數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統中去。這樣將數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系 統與稱(chēng)重顯示表集成后，從設備維護的角度來(lái)說(shuō)更加方便。

四、無(wú)線(xiàn)充電系統與數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統的結合與應用

1、應用背景

由以上無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)和數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的表述我們可以看出，在煉鋼廠(chǎng)生產(chǎn)的惡劣工 作環(huán)境中，如果應用無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)與數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統相結合技術(shù)來(lái)取代傳統的通過(guò)信號電纜來(lái)傳 輸稱(chēng)重傳感器信號，將會(huì )極大的降低維護成本同時(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(chǎng)鐵水倒罐站電子秤系統為例，對新技術(shù)和傳統技術(shù)進(jìn)行一下探討和比較。

煉鋼廠(chǎng)鐵水倒罐站電子秤系統是對入爐前鐵水進(jìn)行計量的設備，其主要由稱(chēng)重傳感器、信號電 纜、稱(chēng)重顯示表及稱(chēng)重顯示大屏等組成。鐵水倒罐站電子秤系統除稱(chēng)重傳感器自身信號線(xiàn)之外，從 鐵水臺車(chē)至倒罐站主控室共鋪設6x1.5的信號電纜150余米。其中因倒罐站鐵水臺車(chē)需要在倒罐站 坑內往復行走，故在鐵水臺車(chē)一側需要鋪設由鋼絲繩拖拽往復行走的信號拖纜50米，而由倒罐站 坑內至倒罐站主控室稱(chēng)重顯示表處的固定位置信號電纜更是長(cháng)達100米。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中因人為 操作原因導致鐵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電纜損毀的故障占了該 設備故障數量很大的比例。據統計從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(chǎng)和二煉鋼廠(chǎng)總計5臺倒罐站鐵水臺車(chē)電子秤共發(fā)生突發(fā)性故障18起，其中 因信號拖纜損毀造成的故障為8起，占到了故障總數44.4%。而由于一些線(xiàn)路損毀故障是絕緣層內 線(xiàn)路短路、斷路或虛接的原因，這樣維護人員很難在短時(shí)間內找出故障點(diǎn)，最終只能對所有拖纜部 分進(jìn)行全面更換，進(jìn)而造成故障處理時(shí)間很長(cháng)，最長(cháng)的一次停機更換信號拖纜費時(shí)達到了四個(gè)小時(shí)， 嚴重的影響了煉鋼廠(chǎng)的生產(chǎn)。

2、信號無(wú)線(xiàn)數據傳輸應用

如何有效的解決上述問(wèn)題就成了我們所需要面對的問(wèn)題。那么如果我們采用數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統 來(lái)取代現有有線(xiàn)傳輸方式的話(huà)，我們就可以有效的避免因為外部因素造成的線(xiàn)纜損毀的現象，進(jìn)而 保證設備的正常運轉率。但是這樣就又出現了一個(gè)不可避免的問(wèn)題，那就是數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統的工 作電源的問(wèn)題。以迀鋼公司煉鋼廠(chǎng)鋼水車(chē)電子秤系統為例，該鋼水車(chē)電子秤系統的稱(chēng)重信號采用無(wú) 線(xiàn)傳輸方式，但其系統供電電源依然采取的是傳統的電纜供電模式。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)常因外部因素損壞，進(jìn)而造成電子秤系統無(wú)法正常工作；同時(shí)由于 工業(yè)電源的不穩定性（例如電壓波動(dòng)、浪涌、高次諧波等）的干擾，也造成了稱(chēng)重信號波動(dòng)等現象 的發(fā)生影響了電子秤系統的正常工作狀態(tài)。

綜上所述我們不難看出，如果數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統的工作電源依然采用傳統的有線(xiàn)供電模式，那 么就意味著(zhù)依然有拖纜的存在也就沒(méi)有達到取消拖纜的目的。對此，我們就需談到無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)了。

3、無(wú)線(xiàn)數據傳輸與無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)結合

為了保證數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統能夠正常的工作，一般情況下通常采取的供電方式有兩種。一種是 有線(xiàn)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(xiàn)供電方式的優(yōu)點(diǎn)：可以長(cháng)時(shí)間持續供給所需工作電源，確保設備工作的可持續性；缺 點(diǎn)是需要鋪設電源線(xiàn)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損毀。而蓄電 電池供電的優(yōu)點(diǎn)是設備可隨意移動(dòng)、不需鋪設電纜，缺點(diǎn)是電能儲蓄有限，不能滿(mǎn)足長(cháng)時(shí)間持續使 用的需求。針對采用蓄電電池供電的設備，我們要是采用無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)給予其電源供給的話(huà)，在現 實(shí)情況下就可以完全滿(mǎn)足蓄電電池長(cháng)時(shí)間工作的條件。

以迀鋼煉鋼廠(chǎng)鐵水倒罐站電子秤系統為例。將原有車(chē)體上安裝的接線(xiàn)盒更換為數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系 統的發(fā)射端（該部分包含有信號轉換和數字信號發(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轉換模塊。發(fā)射端的規格尺寸大致240mmX 180mmX 140mm)，各只稱(chēng)重傳感器信 號線(xiàn)直接接入該發(fā)射端。由其給稱(chēng)重傳感器提供工作電源并將稱(chēng)重傳感器的毫伏信號轉換為數字信 號發(fā)射至安裝在倒罐站主控室處的接收端，再轉換為毫伏信號輸送給稱(chēng)重顯示表；也可以將稱(chēng)重顯 示表的A/D轉換功能直接作為一個(gè)模塊加裝在發(fā)射端。數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統發(fā)射端的工作電源供給由 聚合物電池供給，無(wú)線(xiàn)充電系統接收端與充電模塊相連接以給聚合物電池充電。無(wú)線(xiàn)充電系統的接 收端可安裝在鐵水臺車(chē)上，當鐵水臺車(chē)?？恐翢o(wú)線(xiàn)充電系統發(fā)射端位置時(shí)，由無(wú)線(xiàn)充電系統接收端 接收其發(fā)射端的電磁波并轉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)由于不再需要對信號拖纜部分進(jìn)行更換，也相應的 降低了維護成本（以信號電纜每米20元計算，每更換50m信號拖纜，光電纜的費用就能夠節省1000 元）。

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

五、無(wú)線(xiàn)充電系統與數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統的廣泛應用的可行性及其優(yōu)勢

從上述無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)與數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統的技術(shù)優(yōu)勢和性能以及實(shí)例來(lái)看，二者相結合后具有 廣泛的應用性。首先，就數字無(wú)線(xiàn)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)替代原有的傳統的有線(xiàn)數據信號傳輸模式。優(yōu)勢是：1、避免了有線(xiàn)信 號傳輸模式下模擬信號因長(cháng)距離信號輸送的衰減問(wèn)題；2、數字信號采用數字編碼的方式，有效的 避免了無(wú)線(xiàn)信號在傳輸過(guò)程中，因受電磁干擾而信號失真的問(wèn)題；3、采用數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統可以 節省大量的鋪設信號電纜的人力資源及物力資源；4、采用數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統可以降低因使用有線(xiàn) 信號輸送過(guò)程中因信號電纜而發(fā)生的故障率，壓縮故障處理時(shí)間同時(shí)也降低了維護成本；5、采用 聚合物電池供電的數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統具有可移動(dòng)的特性。

而無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)作為對無(wú)線(xiàn)數字發(fā)訊系統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、可以解決數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統小型化的問(wèn)題。即因內部供電電池體積過(guò)大而造成的 其整體系統體積過(guò)大，不利于安裝的問(wèn)題；2、解決了數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統可持續性工作的問(wèn)題；3、 加強了數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統的可移動(dòng)性；4、有效地降低了因更換數字無(wú)線(xiàn)發(fā)訊系統供電電池的勞動(dòng) 強度，提高了工作效率。

由此可見(jiàn)，這兩項技術(shù)的相結合可以廣泛的應用于電磁環(huán)境復雜、移動(dòng)性工藝電子衡器信號傳 輸領(lǐng)域。它可以全面的替代傳統的有線(xiàn)信號傳輸模式，在惡劣的工作環(huán)境及復雜的電磁環(huán)境下準確 高效的進(jìn)行無(wú)線(xiàn)數據傳輸，進(jìn)而降低設備的使用成本、設備的故障發(fā)生率、壓縮故障處理時(shí)間及降 低勞動(dòng)強度和提高工作效率。使得電子衡器系統更加穩定、精準、高效的運行。

該技術(shù)同樣可以推廣應用到類(lèi)似移動(dòng)設備的供電和信號傳輸。煉鋼廠(chǎng)內此類(lèi)設備就很多，如天 車(chē)電子秤系統、鋼水測溫槍、鋼水車(chē)電子秤、鐵水車(chē)電子秤等，應用前景十分廣泛。

六、結束語(yǔ)

綜上所述，隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，其應用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。就電子衡器專(zhuān)業(yè) 而言，只有不斷的應用各種新興的技術(shù)、不斷地提高自身的高新技術(shù)含量才能夠不斷地適應冶金行 業(yè)對電子衡器更高的要求。同時(shí)通過(guò)不斷地對高新技術(shù)的吸收融合從而進(jìn)一步的提高電子衡器的稱(chēng) 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。