摘要：無線技術(shù)在核電站設(shè)計建造和運行管理等方面具有*的技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢。為提高我國核電技術(shù)發(fā)展的自主化水平，在系統(tǒng)調(diào)研上核電站無線技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，從安全監(jiān)管、技術(shù)和實施等層次對制約無線技術(shù)應(yīng)用的若干關(guān)鍵問題進行了探討。
　　
　　引言
　　
　　無線技術(shù)尤其是射頻無線技術(shù)的進步促進了移動通信和無線局域網(wǎng)的普及，同時也推動了工業(yè)無線技術(shù)的飛速發(fā)展。2006年，艾默生公司推出了將無線技術(shù)與HART總線技術(shù)有效集成的SmartWireless（智能無線）產(chǎn)品;2007年，霍尼韋爾發(fā)布了oneWireless的工業(yè)無線解決方案。多家通信行業(yè)供應(yīng)商也認準工業(yè)無線技術(shù)的市場潛力，推出了各具特色的工業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品。摩托羅拉公司憑借通信領(lǐng)域的技術(shù)積累，致力于將其MEA技術(shù)推廣到工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域;思科和塵埃網(wǎng)絡(luò)公司聯(lián)合推出了SecureWirelessPlant工業(yè)無線技術(shù)產(chǎn)品，充分發(fā)揮前者在無線通信領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢和后者豐富的工業(yè)現(xiàn)場經(jīng)驗。核能作為清潔、的綠色能源，對保護環(huán)境、改善能源結(jié)構(gòu)、滿足我國日益增長的能源需求等均具有重要意義。在此背景下，跟蹤上核電站無線技術(shù)應(yīng)用的進展，并前瞻性地針對無線技術(shù)核電工程應(yīng)用的關(guān)鍵問題進行探討，這對推動我國全面開展相關(guān)應(yīng)用研究、相關(guān)技術(shù)發(fā)展方向和提升我國核電技術(shù)發(fā)展的自主化水平具有積極的意義。
　　
　　一、相關(guān)工作
　　
　　核電設(shè)施的安全運行對社會、經(jīng)濟和環(huán)境具有重要影響，因此，核電站無線技術(shù)需要考慮的問題比較復(fù)雜。無線技術(shù)應(yīng)用不僅僅是核電業(yè)主的個體行為，它還涉及核安全機構(gòu)的監(jiān)管、供貨商的配合以及研究設(shè)計院的等多個方面。美國核電站無線技術(shù)應(yīng)用研究的參與方示意圖如圖1所示。
　　

　　核電站無線技術(shù)應(yīng)用一般是在美國核管會（NRC）和美國能源部（DOE）的支持下，由電力研究院（EPRI）等研究機構(gòu)聯(lián)合核電站業(yè)主和供貨商共同完成的。下面分別從政府部門、研究機構(gòu)、核電業(yè)主及供貨商等四方面，對上核電站無線技術(shù)應(yīng)用研究的相關(guān)工作進行總結(jié)介紹。
　　
　　1.1政府部門
　　
　　作為美國法定的核安全監(jiān)管機構(gòu)，NRC一直密切關(guān)注新興技術(shù)的可行性和安全性評估。通過資助學(xué)術(shù)機構(gòu)開展相關(guān)研究，NRC對無線技術(shù)核設(shè)施應(yīng)用的安全性進行了評估，編制了《無線技術(shù)及其在核設(shè)施應(yīng)用評估》和《工業(yè)無線協(xié)議在核設(shè)施環(huán)境下的共存評估》等報告，這為NRC編制相關(guān)標(biāo)準、法規(guī)和導(dǎo)則提供了技術(shù)基礎(chǔ)和決策依據(jù)。NRC認為在現(xiàn)階段無線技術(shù)的應(yīng)用尚未作為安全有關(guān)系統(tǒng)的組成部分，現(xiàn)役核電站改造及新建核電站可能會在安全系統(tǒng)中引入無線系統(tǒng)。
　　
　　美國能源部（DOE）通過工業(yè)技術(shù)項目（ITP）支持無線技術(shù)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用研究。在ITP支持下，橡樹嶺國家實驗室、西北太平洋國家實驗室、Honeywell、GE、Eaton和AMS等對無線技術(shù)在能源（包括核能）領(lǐng)域的應(yīng)用進行了研究。Honeywell推出的OneWireless工業(yè)無線技術(shù)即源自ITP的支持。自2008年起，DOE開始支持AMS公司對無線技術(shù)在核電站設(shè)備在線監(jiān)測中的應(yīng)用進行深入研究。目前，AMS已完成*階段工作，它計劃于2010年在美國和英國多座核電站安裝原型系統(tǒng)并進行實地驗證。
　　
　　1.2研究機構(gòu)
　　
　　因與核電業(yè)主的密切，EPRI在美國核電站無線技術(shù)應(yīng)用研究中起著重要作用。近幾年來，EPRI儀控部門一直將無線技術(shù)在核電站的應(yīng)用作為其重要的研究方向。通過與核電站業(yè)主合作，EPRI在核電站實地布置了無線系統(tǒng)，從而對核電廠配套子項BOP的廠房設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和語音系統(tǒng)集成等進行試驗研究。2009年，EPRI驗證了無線傳感網(wǎng)絡(luò)在核電站監(jiān)測中的應(yīng)用，重點研究了無線傳感網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性和網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)問題。預(yù)期在2010年形成導(dǎo)則，初步解決網(wǎng)絡(luò)選擇、操作優(yōu)化以及設(shè)計相關(guān)的問題。
　　
　　橡樹嶺國家實驗室（ORNL）是核設(shè)施領(lǐng)域享譽世界的*研究機構(gòu)，其I&C部門作出了許多開創(chuàng)性貢獻。ORNL研究了核電站和核燃料處理等核設(shè)施嚴酷工況下的無線通信問題，設(shè)計開發(fā)了一系列的硬件、協(xié)議和技術(shù)標(biāo)準。NRC通過委托ORNL開展研究工作，完成了對核電站無線技術(shù)應(yīng)用的安全性和潛在風(fēng)險等多項評估。
　　
　　西北太平洋國家實驗室（PNNL）在無線網(wǎng)絡(luò)化測量尤其是在射頻標(biāo)簽技術(shù)（RFID）方面取得了多項成果。早在2002年，PNN就完成了“下一代核電站在線智能自診斷監(jiān)測系統(tǒng)”的前瞻性研究項目，對核電站工藝監(jiān)測、診斷、預(yù)測的無線技術(shù)應(yīng)用進行了探索。PNNL研究的重點是針對廠用水系統(tǒng)，利用RFID技術(shù)對離心泵進行在線監(jiān)測和故障檢測識別。
　　
　　美國圣地亞國家實驗室與意大利聯(lián)合研究中心（JRC）合作，對核電站安保系統(tǒng)無線技術(shù)應(yīng)用的射頻干擾及網(wǎng)絡(luò)安全問題進行了驗證研究。
　　
　　1.3核電業(yè)主
　　
　　無線技術(shù)能夠在保守的核電行業(yè)迅速得到應(yīng)用，其根本原因是核電業(yè)主對低成本和高運營效率的追求。從前面的介紹可以看出，無線技術(shù)的經(jīng)濟和技術(shù)優(yōu)勢毋庸置疑，正是這雙重優(yōu)勢促使核電業(yè)主自發(fā)地通過多種方式探索無線技術(shù)的應(yīng)用。
　　
　　目前，無線技術(shù)在核電站的應(yīng)用主要是語音通信、數(shù)據(jù)通信、安保監(jiān)控、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、輻射測量及重型設(shè)備操縱等方面。下面對若干核電站的無線技術(shù)應(yīng)用作進一步介紹。
　　
　　田灣核電站安裝了一套包括視頻、溫度和煙霧等探測器的無線系統(tǒng)，以進行安保監(jiān)控和異常運行工況監(jiān)測。秦山核電基地在役電廠和在建項目均安裝了應(yīng)急通信等無線系統(tǒng)。大亞灣核電站也布置了基于無線技術(shù)的應(yīng)急通信系統(tǒng)。
　　
　　ArkansasNuclearOne（ANO）核電站布置了多用途無線網(wǎng)絡(luò)。工作人員在現(xiàn)場進行儀表校準等作業(yè)時，利用筆記本電腦和PDA即可方便地連接到無線網(wǎng)絡(luò)并獲取相關(guān)技術(shù)資料。ANO在停堆換料期間還利用無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
　　
　　ComanchePeak核電站是世界上無線技術(shù)應(yīng)用的核電站之一。該核電站安裝了IEEE802.llb無線網(wǎng)絡(luò)，建立的VoIP無線系統(tǒng)可保證廠區(qū)范圍內(nèi)的工作人員時刻保持。工作人員可利用無線視頻監(jiān)控等手段在停堆換料期間進行監(jiān)督管理，也可借助無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程讀表。無線加速度傳感器還能監(jiān)測機組中重要的泵和電機的運行狀態(tài)。ComanchePeak無線技術(shù)應(yīng)用的一個突出特點是所有應(yīng)用均采用了相同的無線技術(shù)標(biāo)準。
　　
　　SanOnofre核電站布置了基于IEEE802.15.4協(xié)議的無線mesh網(wǎng)絡(luò)，電站可利用無線傳感器監(jiān)測二回路給水泵的電機溫度。通過分析電機溫度數(shù)據(jù)，可及早發(fā)現(xiàn)可能的故障征兆，防止不必要的停機或受迫低功率運行，從而提高核電站的經(jīng)濟性和可用性。
　　
　　Sevafield核電站是英國一座正值退役期的核電站。為避免員工在超過規(guī)定輻照強度的區(qū)域內(nèi)工作，電站綜合利用了超帶寬RFID技術(shù)和無線輻照劑量測量設(shè)備，保障了核電站工作人員的人身安全。對中、美、英等國核電站無線技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀進行了歸納整理，如表1所示。

　　
　　1.4供貨商
　　
　　Honeywell在2007年推出了可靠、安全、通用和開放的onewireles工業(yè)無線平臺。onewireles通過一個架構(gòu)，便可支持視頻監(jiān)視、移動工作站、即時定位、管道腐蝕監(jiān)測、機械狀態(tài)診斷、污染物排放監(jiān)測和過程參數(shù)監(jiān)控等多種應(yīng)用。它在同一個平臺下可支持HART、Profibus、DeviceNet、ModbuS及OPC等多種通信協(xié)議?；裟犴f爾的解決方案采用mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提供內(nèi)在冗余性，具有自組織、自愈合和自動重新組態(tài)的特點，無單點故障。OneWireless的主要產(chǎn)品包括XYR6000列變送器、移動工作站、即時定位跟蹤機械設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測EHM以及無線視頻監(jiān)視CCTV等。XYR6000系列變送器包括無線溫度變送器、無線壓力變送器、無線模擬量輸入變送器以及無線開關(guān)量輸出變送器等。
　　
　　Emerson在2006年推出了SmartWirelesS無線解決方案。同霍尼韋爾的onewireles一樣，smartWireless也采用了mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不同的是SmartWirelesS*符合WirelessHART標(biāo)準；mesh網(wǎng)絡(luò)提供了冗余的數(shù)據(jù)通信路徑，可避免單點故障。SmartWireless適用于監(jiān)測、開環(huán)控制和閉環(huán)控制，zui大支持100000個節(jié)點。Smartwireless的主要產(chǎn)品包括用于測量與分析的無線變送器、無線振動變送器及無線開關(guān)量變送器等。其中用于測量與分析的無線變送器包括Rosemount30515壓力、流量和液位變送器，Rosemount848T無線溫度變送器，Rosemount648無線溫度變送器以及Rosemount6081無線pH變送器等。
　　
　　對核電站無線技術(shù)應(yīng)用而言，SmartWirelesszui突出的特點是其能夠與Ovation進行無縫集成。Ovation提供了標(biāo)準的接口和網(wǎng)關(guān)集成，系統(tǒng)可以自動識別無線網(wǎng)關(guān)和無線設(shè)備；同時，用戶在Ovation畫面上可以清晰直觀地獲得無線設(shè)備的工藝和設(shè)備診斷信息。Ovation系統(tǒng)已經(jīng)在火電廠和核電廠非IE級系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，第三代核電技術(shù)AP1000的非IE級系統(tǒng)也采用了Ovation平臺。我們有理由相信，SmartWireless與Ovation的無縫集成能力將強有力地推動其在核電站的應(yīng)用。
　　
　　二、關(guān)鍵問題
　　
　　目前，無線技術(shù)在核電站的應(yīng)用還于語音數(shù)據(jù)通信、安保監(jiān)控和火災(zāi)探測等非安全有關(guān)系統(tǒng)，在IE級（安全級）系統(tǒng)中尚未得到應(yīng)用；在核電站非安全有關(guān)領(lǐng)域，無線技術(shù)應(yīng)用仍處于探索階段，其推廣應(yīng)用還有若干關(guān)鍵問題需要解決。下面從監(jiān)管、技術(shù)和實施等三個層次探討核電站無線技術(shù)應(yīng)用的若干關(guān)鍵問題。
　　
　　2.1監(jiān)管層次
　　
　　核安全監(jiān)管部門相關(guān)標(biāo)準、導(dǎo)則和規(guī)范的制定是無線技術(shù)在核電站及其他核設(shè)施廣泛應(yīng)用的必要前提。新興技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上是對核安全監(jiān)管部門監(jiān)督管理能力的考驗。監(jiān)管部門需要具有對新技術(shù)安全性、可靠性和潛在風(fēng)險進行評估的相應(yīng)能力，進而制定相關(guān)標(biāo)準、規(guī)范和導(dǎo)則，以確保核電站的安全可靠運行。面對新興技術(shù)的挑戰(zhàn)，核安全監(jiān)管部門應(yīng)積極應(yīng)對而非保守避讓。早在2004年，美國NRC的克里斯蒂娜·安東尼斯庫就已指出“已得到廣泛應(yīng)用的無線技術(shù)應(yīng)用于核電站是不可避免的趨勢，管理機構(gòu)必須作好準備應(yīng)對其挑戰(zhàn)”。我國核安全監(jiān)管部門有責(zé)任也有義務(wù)加強對無線技術(shù)的應(yīng)用研究，并及早制定相應(yīng)的標(biāo)準、導(dǎo)則和規(guī)范。
　　
　　2.2技術(shù)層次
　　
　　技術(shù)層次問題指無線技術(shù)本身，包括電磁場理論、天線技術(shù)、信道編碼／擴頻和多址接入以及拓撲控制等多方面的問題。目前，無線技術(shù)已經(jīng)滲透到日常生活的各個方面，在石油化工等重要工業(yè)領(lǐng)域也到了廣泛應(yīng)用，故其在技術(shù)層次上是基本成熟的。
　　
　　自20世紀末以來，我國一直緊跟世界無線技術(shù)研究的前沿。在國務(wù)院頒布的《（國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》中，“新一代寬帶無線移動通信”同“大型*壓水堆及高溫氣冷堆核電站”等項目一起被列為16個重大專項；“傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能信息處理”被列為信息產(chǎn)業(yè)這一重點領(lǐng)域的優(yōu)先主題之一，我國將重點發(fā)展“低成本的傳感器網(wǎng)絡(luò)和實時信息處理系統(tǒng)”;“自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”被列為信息技術(shù)前沿研究方向之一。需要指出的是，在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年》中提到的“自組織網(wǎng)絡(luò)”和“傳感器網(wǎng)絡(luò)”主要是指無線自組織網(wǎng)絡(luò)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
　　
　　自2006年起，國家通過“973重大基礎(chǔ)研究”計劃支持“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”項目，重點研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的理論及其工業(yè)應(yīng)用，其中特別研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在煤炭開采和上海世博會安保中的應(yīng)用。
　　
　　2008年10月，由中國科學(xué)院沈陽自動化所負責(zé)制定的、我國擁有*自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)過程自動化無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準WIA-PA成為IEC標(biāo)準。WIP-PA是IEC繼WirelessHART后被批準的第2部針對工業(yè)過程自動化的標(biāo)準。大唐、華為和中興等公司在無線通信領(lǐng)域積累了雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)，能夠為工業(yè)無線技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用提供支撐。
　　
　　綜上所述，國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的實施、973項目的開展、具有自主知識產(chǎn)權(quán)標(biāo)準的制定和國內(nèi)無線通信企業(yè)已有的技術(shù)水平，都為我國在21世紀無線技術(shù)研究和應(yīng)用中取得地位奠定了基礎(chǔ)，也為我國核電站無線技術(shù)應(yīng)用的研究提供了強有力的支撐。
　　
　　2.3實施層次
　　
　　2.3.1技術(shù)標(biāo)準
　　
　　為滿足不同需求，無線技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展已形成多種技術(shù)標(biāo)準和協(xié)議。對工業(yè)應(yīng)用而言，主要技術(shù)標(biāo)準有IEEE802系列、ISAl00和wirelessHART等。
　　
　　IEEE802系列標(biāo)準（無線部分）是IEEE制定的無線通信標(biāo)準，就工業(yè)應(yīng)用而言主要有IEEE802.11和IEEE802．15這兩大類。這兩類標(biāo)準分別包括多種子標(biāo)準，其數(shù)據(jù)傳輸速率、調(diào)制擴頻技術(shù)、通信距離和安全機制等都不盡相同。IEEE802.11系列應(yīng)用較為廣泛的有IEEE802.lla、IEEE802.llb和IEEE802.11g。近年來，隨著人們對無線網(wǎng)絡(luò)安全性要求的提高，更安全的IEEE802.11i和IEEE802.l1r技術(shù)的應(yīng)用也逐漸增多。IEEE802.15系列中應(yīng)用較多的是IEEE80215.1、IEEE802.15.3、IEEE802.15.4和IEEE.802.15.6a。IEEE.802.15.4技術(shù)是專門針對傳感器層次應(yīng)用的技術(shù)標(biāo)準，在當(dāng)前的工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)研究中應(yīng)用較為普遍。
　　
　　ISAl00是ISA（instrumentation,systemandautomationsociety）的工業(yè)無線技術(shù)標(biāo)準，目前還處于編制階段，預(yù)計將在近兩年內(nèi)正式發(fā)布成為工業(yè)無線技術(shù)的標(biāo)準。相比IEEE802系列標(biāo)準，ISA100*以工業(yè)應(yīng)用為目的，考慮了包括安全有關(guān)系統(tǒng)在內(nèi)的工業(yè)應(yīng)用需求。wirelessHART是HART現(xiàn)場總線協(xié)議的升級版，它支持在現(xiàn)場總線中使用無線技術(shù)Emerson的SmartWireless產(chǎn)品即基于此技術(shù)。
　　
　　核電站是復(fù)雜的工程系統(tǒng)，其運行和管理要求所布置的無線系統(tǒng)能滿足多種需求。語音通信要求保證通信的實時性；視頻安保監(jiān)控需要高帶寬，但對實時性要求則低于語音通信。此外，隨著技術(shù)進步和應(yīng)用經(jīng)驗的積累，可能需要將已安裝的無線系統(tǒng)應(yīng)用于新的領(lǐng)域，因此，要求系統(tǒng)有良好的可擴展性和可升級性。根據(jù)核電站多種應(yīng)用需求選擇適用的無線技術(shù)標(biāo)準是一個綜合評估的過程。根據(jù)相關(guān)研究和工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗，在評估過程中應(yīng)重點考慮技術(shù)成熟性、網(wǎng)絡(luò)安全性、可靠性、擴展性、兼容性和實時性等因素。
　　
　　2.3.2網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)
　　
　　網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)時延、可靠性和穩(wěn)定性等性能有重要影響。主要的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)有星形、環(huán)狀、總線以及mesh結(jié)構(gòu)等。星形和環(huán)狀拓撲結(jié)構(gòu)較簡單，網(wǎng)絡(luò)延時較容易確定，但穩(wěn)定性和可靠性差；mesh網(wǎng)絡(luò)是《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》中所提到的“自組織網(wǎng)絡(luò)”中的一種。mesh技術(shù)通過數(shù)據(jù)鏈路內(nèi)在的冗余性實現(xiàn)高網(wǎng)絡(luò)可靠性，是當(dāng)前工業(yè)應(yīng)用中*的網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)。Honeywell和Emerson工業(yè)無線產(chǎn)品均采用了*的mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，基于此技術(shù)，現(xiàn)場儀控設(shè)備能以自組織的方式形成冗余網(wǎng)絡(luò)。因此，核電站無線技術(shù)應(yīng)用宜采用mesh組織結(jié)構(gòu)，以提高可靠性和容錯性。
　　
　　在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，還應(yīng)考慮不同應(yīng)用之間的隔離，如安保視頻監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)與語音通信無線網(wǎng)絡(luò)隔離。此外，還應(yīng)考慮無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)之間的隔離。在無線系統(tǒng)中，隔離主要通過采用不同的通信頻率或擴頻技術(shù)等手段實現(xiàn)。需要指出的是，無線射頻通信通常是同高速有線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合應(yīng)用的。利用光纖主干網(wǎng)能提高無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)吞吐量并能將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁h距離。將無線射頻通信系統(tǒng)接入光纖主干網(wǎng)的另一個優(yōu)點是在不允許無線通信的區(qū)域仍然可以通過有線網(wǎng)絡(luò)與無線網(wǎng)絡(luò)交換信息。
　　
　　綜合考慮上述因素并參考西屋公司AP1000核電站所采用的數(shù)字化儀控系統(tǒng)架構(gòu)，提出了核電站無線技術(shù)應(yīng)用參考架構(gòu)，即通過技術(shù)手段實現(xiàn)不同應(yīng)用通信網(wǎng)絡(luò)的物理隔離，利用mesh網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的靈活布置并提高通信的可靠性。將無線系統(tǒng)接入已有的光纖主干網(wǎng)，一方面可提高無線系統(tǒng)的吞吐量和實時性，另一方面可利用無線系統(tǒng)獲取核電廠的全面信息。通過防火墻、隔離網(wǎng)關(guān)等技術(shù)手段確保無線網(wǎng)絡(luò)不會影響有線網(wǎng)絡(luò)。核電站無線技術(shù)應(yīng)用的參考架構(gòu)如圖2所示。
　　
　　2.3.3QoS控制
　　
　　電磁波空間傳播的特性決定了在一定時空范圍內(nèi)的多臺無線設(shè)備不能同時占用特定頻段的信道，故無線網(wǎng)絡(luò)不可避免地存在時延和抖動問題。時延是指無線傳輸過程中數(shù)據(jù)接收端和發(fā)送端之間的時間延遲，而抖動則指相同的數(shù)據(jù)接收端和發(fā)送端在不同時刻時延的差異。在有線網(wǎng)絡(luò)中同樣存在時延和抖動，只是無線網(wǎng)絡(luò)的時延和抖動更明顯。網(wǎng)絡(luò)時延和抖動與網(wǎng)絡(luò)帶寬或數(shù)據(jù)傳輸速率密切相關(guān)，一般來說，數(shù)據(jù)傳輸速率越高，時延越小，抖動越不明顯。
　　
　　在給定網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的情況下，時延和抖動也是可以控制的。有效防止這兩個現(xiàn)象發(fā)生的方法是采用QoS（qualityofservice）控制策略。QoS是一種基于優(yōu)先級的網(wǎng)絡(luò)時延控制策略，它根據(jù)通信任務(wù)重要性及其網(wǎng)絡(luò)時延要求設(shè)定任務(wù)優(yōu)先級，適用于無線和有線網(wǎng)絡(luò)。無線信道的接入控制確保了高優(yōu)先級任務(wù)的數(shù)據(jù)先于低優(yōu)先級任務(wù)傳輸。核電站數(shù)據(jù)通信、安保監(jiān)控、火災(zāi)探測和物料跟蹤管理等應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)延時和抖動要求并不苛刻，運用當(dāng)前的成熟技術(shù)是*可以滿足要求的。工業(yè)應(yīng)用和核電站初步應(yīng)用的經(jīng)驗都已表明無線技術(shù)在此類應(yīng)用中是*可行的。
　　
　　若將無線系統(tǒng)用作非lE級有線系統(tǒng)的多樣化后備，目前的成熟技術(shù)（如IEEE802.119）還不能*勝任。從某種意義上來看，ISAl00標(biāo)準的制定就是為了解決此問題。在ISAl00技術(shù)標(biāo)準中考慮了無線技術(shù)在儀控系統(tǒng)應(yīng)用中嚴格的實時性要求，其QoS將通信任務(wù)劃分為六個優(yōu)先等級。第O級優(yōu)先級zui高，用以保證安全有關(guān)的任務(wù)，如安全互鎖、緊急停機和火災(zāi)響應(yīng)等；第1級用于電動機、流量和壓力控制等。由此可知，工業(yè)無線技術(shù)標(biāo)準已能滿足安全有關(guān)等應(yīng)用的實時性要求，因此，將無線系統(tǒng)用作核電站非lE級有線系統(tǒng)的多樣化后備在技術(shù)上是可行的。
　　
　　2.3.4電磁兼容性
　　
　　相比有線技術(shù)，核電站無線技術(shù)應(yīng)用需重點解決的關(guān)鍵問題是電磁干擾和電磁兼容性。核電站機電設(shè)備較多，存在大量電磁干擾源，可能影響基于無線通信的語音通信和運行管理等。更重要的是，無線設(shè)備發(fā)射的電磁波有可能對核電站關(guān)鍵的機電設(shè)備造成干擾，也有可能影響儀表的正常讀數(shù)。為了規(guī)避可能出現(xiàn)的風(fēng)險，核電站一般都劃定了無線設(shè)備禁用區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)禁止使用任何無線設(shè)備。根據(jù)上在核電站應(yīng)用無線技術(shù)的經(jīng)驗來看，這種做法略顯保守。
　　
　　根據(jù)核電站無線技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)驗反饋，經(jīng)濟可行的方法是實測核電廠的電磁環(huán)境，選擇適當(dāng)?shù)奈恢貌贾脽o線接入點和無線網(wǎng)關(guān)，以確保無線設(shè)備和核電站機電設(shè)備互不干擾。隨著無線技術(shù)應(yīng)用的深入，無線設(shè)備的數(shù)量將激增，全電廠的電磁環(huán)境測繪工作也相應(yīng)變得異常繁重。當(dāng)前，許多機構(gòu)正在探索開發(fā)核電廠電磁環(huán)境仿真軟件，借助軟件自動完成核電廠電磁環(huán)境測繪和無線設(shè)備的布置優(yōu)化。電磁環(huán)境仿真技術(shù)已在無線局域網(wǎng)、城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)布置和無線通信設(shè)備研發(fā)過程中得到了廣泛應(yīng)用，因此，核電廠電磁仿真軟件的關(guān)鍵不在于無線電磁波傳輸?shù)姆抡婕夹g(shù)，而在于對核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件的電磁特性進行準確建模，并通過實地測量數(shù)據(jù)不斷修正和優(yōu)化模型。
　　
　　2.3.5網(wǎng)絡(luò)安全性
　　
　　由于無線信道傳輸空間的開放性，無線系統(tǒng)容易受到外部惡意攻擊。無線技術(shù)在核電站的IE級系統(tǒng)和非IE級控制系統(tǒng)尚未得到應(yīng)用，這在一定程度上是出于對網(wǎng)絡(luò)安全的考慮。從實際應(yīng)用經(jīng)驗來看，這種考慮略為保守。國內(nèi)外的研究和工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗表明，采用安全防范技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)，其安全性不遜于有線網(wǎng)絡(luò)。目前主要通過以下*技術(shù)保證無線網(wǎng)絡(luò)的安全性:
　　
　?、贁?shù)據(jù)加密：為保護敏感數(shù)據(jù)免受偵聽，實施端到端的加密。研究表明，目前廣泛應(yīng)用的128位AES加密對無線網(wǎng)絡(luò)是可行的。
　　
　　②*機制：在建立連接之前必須進行身份認證，防止未*的設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，同時，動態(tài)變化密鑰，以保證*機制在加密方面足夠安全。技術(shù)是采用帶寬外機制（如紅外傳輸），實現(xiàn)一次性密鑰分配。
　　
　?、坌诺廊蒎e性：核電廠復(fù)雜的電磁環(huán)境有可能干擾正常無線通信，因此，信道都是有損的。通信協(xié)議必須能探測并適應(yīng)丟包現(xiàn)象，并具備通信再同步能力。
　　
　?、芤苿影踩裕涸谝苿迎h(huán)境下保持無線系統(tǒng)的安全性，可采用主動密鑰緩存機制保證移動環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)安全，此機制是IEEE802.111協(xié)議的擴展，也是IEEE802.llr協(xié)議的基礎(chǔ)。
　　
　　⑤FIPS140-2符合性驗證：美國國防部要求所有軍用無線系統(tǒng)都要通過FIPS140-2符合性驗證。針對核電廠開展FIPS140-2符合性驗證，這對保證無線技術(shù)應(yīng)用的安全性具有重要意義。
　　
　　2.3.6可靠性和人因工程
　　
　　就當(dāng)前應(yīng)用水平而言，對可靠性和人因工程的考慮不甚緊迫，因無線技術(shù)在短時間內(nèi)很難在安全有關(guān)系統(tǒng)中得到應(yīng)用；而從長遠發(fā)展考慮，對可靠性和人因工程進行探索研究則很有必要。
　　
　　經(jīng)濟性追求和過時設(shè)備淘汰等因素決定了*成熟的技術(shù)必然會取代落后的技術(shù)。我們有理由相信無線技術(shù)將在數(shù)字化儀控系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
　　
　　無線技術(shù)的應(yīng)用在技術(shù)上和經(jīng)濟上使得全面監(jiān)測電廠運行工況成為可能。核電廠運行工況信息的增加也帶來了新的問題，如在何處（就地或主控室等）以何種方式顯示（屏幕顯示或聲音報警等）都將成為新的研究課題。針對這些問題，應(yīng)從人因工程的角度出發(fā)，合理設(shè)計人機交互界面和報警等系統(tǒng)，盡可能減少人因失誤，提高核電廠的可靠性。
　　
　　三、結(jié)束語
　　
　　無線技術(shù)在核電站的應(yīng)用雖然尚處于起步探索階段，但其經(jīng)濟和技術(shù)優(yōu)勢已經(jīng)引起了核電行業(yè)的密切關(guān)注，它有著廣闊的發(fā)展空間。無線技術(shù)在核電站的應(yīng)用能夠降低布線成本、簡化工程設(shè)計、減少現(xiàn)場人員所受輻照，加強安保監(jiān)控、實施全面的電廠壽命管理，并為有線系統(tǒng)提供多樣化后備。出于安全考慮，核電行業(yè)一直對新興技術(shù)持保守態(tài)度。為推動新興無線技術(shù)在核電站的深入應(yīng)用，從安全監(jiān)管、技術(shù)和實施等層次對制約無線技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵問題進行了研究。
　　
　　國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃、“973國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃關(guān)于無線技術(shù)的研發(fā)投入和支持、TD-SCDMA和WIA-PA等一批我國擁有*自主知識產(chǎn)權(quán)的科技成果，以及華為、中興等擁有*實力的企業(yè)，為我國核電行業(yè)發(fā)展無線技術(shù)奠定了堅實的基礎(chǔ)。只要我們抓住機遇，加大研究力量投入，就一定能在核電站無線技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域取得重大突破。