向 巍
（杰创智能科技股份有限公司，广东 广州 510700）
在不丢失或不失真的情况下采集复杂电磁环境的海量信息，是无线监测网络实现智能监测的基础，将数据无损耗地传输到监控子系统和数据挖掘分析子系统是实现网格无线监控网络的关键。
无线信号监测主要对指定区域、指定频段的无线信号参数、频域、空间域或偏振域的特征进行监控（中心频率、功率、带宽、场强度、频谱幅值、信号发射时间以及调节数据等），对所测数据进行分析、整理和判断，确认其是否具有法律效力，并采用无线监测技术对其进行发现、查找和位置确定，以排除不正当的信号和干扰等[1]。无线监测的目的主要有以下几个方面：第一，利用联合检测、单站监测等手段判定干扰信号所涵盖的区域，同时进行方位判断和定位干扰，依法对非法的信号辐射进行打击和处理；
第二，保证有关单位或无线站的通信在合法许可的条件下能充分使用，合理测定和校正无线频率的利用参数，充分利用无线服务；
第三，向无线管理部门发送可靠的数据，协助有关方面对监控数据库、频带利用率、磁波环境状况等进行监控；
无线管理部门等执法机关对违法的信号来源查找起到了辅助性的功能。无线监测的类型按功能划分，可划分为2 种类型：常规监测和特殊监测。常规监测由国家各级监测点进行例行监视，是无线电力系统的基本工作，对经批准的、具有法律效力的无线站的各种指标和使用频次进行监控，并把这些数据存储起来，建立一个资料库。根据监控的数据，可以确定无线信号有无异常。特殊监测主要是对常规监测之外的国际监测，监控国外无线电站的信号频率是否对我国的频率造成影响[2]。通过对频率的针对性监测，可以帮助监督机构将投诉报告传送给国际航空运输协会（International Air Transport Association，IATA）或其他有关机构，有利于保护我国的频率合法使用权，避免我国的频率遭受干扰，维护国家安全。对其他国家地区和国际电联中所有影响我国频率扰动的问题进行无线监测，以预防边境区域的非法无线电干涉，完成国际电联所授权的有关监督工作[3]。
对于远程数据传输，需要将各站设备的流量和压力实时传输至当地调度中心。利用底层智能设备的功能，如可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC、工业计算机应具有远程编程、下载和调试功能，通过远程协助快速分析故障和解决方案。由于工作条件和工厂规定的要求，内部局域网不能直接连接到外部网络，因此压力流量和其他数据只能通过无线方式传输。开发一个类似于PLC 模块的采集单元，与PLC模块的不同之处在于，能够以无线方式将数据传输到智能单元，远程调试和下载功能可以通过远程调试模块实现，通过远程协助多次帮助定位和处理故障，使得生产效率大大提高，也能够保障设备的稳定运行[4]。比如说，全过程无线实时监控系统通过传感器（专利产品）根据区间间隔，布置在隧道一级支线的内部或表面。当任何传感器在监测过程中满足以下条件之一时，说明被测路段的隧道变形，会发出初步警告。在隧道无二次衬砌围岩差（Ⅴ级围岩）范围内，沿隧道轴线方向每隔5 m 在隧道周围设置预警监测断面，可根据现场情况及时调整。每个预警和监测部分都有5 个传感器，1个传感器垂直安装在初始钢拱或钢架的表面上，另外4 个传感器分别放置在拱顶、2 侧拱腰和2 侧侧壁的相应位置。隧道内安装无线中继器，用于传输传感器收集的信号和预警信息，隧道入口处安装无线监控基站，可通过移动信号塔将隧道内接收到的数据和报警信息传输至互联网[5]。
例如，CAM-GX5 无线信号检测器是一款手持式多频带蜂窝信号检测器，适用于最新一代的5G 设备（以及与现有2G、3G 和4G 设备具有兼容性）和Wi-Fi/蓝牙设备。该设备可用于检测和定位来自基于移动电话的设备传输，包括移动电话、智能手机、车辆跟踪器、Wi-Fi 热点、全球移动通信系统（Global System for Mobile Communications，GSM）、无线电等漏洞以及隐蔽的无线摄像头[6]。完整的重新设计意味着CAM-GX5 具有全球多频带覆盖，可用于检查任何禁止移动设备的环境，也可以检查办公室、检查室、医院或监狱是否使用未经授权的手机，并定位车辆中最新的隐藏跟踪设备。CAM-GX5 还具有一个单独的2.4 GHz 频段和一个新的5 GHz 频带检测器，以应对Wi-Fi 设备快速增长带来的威胁。它提供了前所未有的检测能力，并记录其范围内的所有信号活动。根据信号强度和周围基站的环境条件，新的强大的高增益电磁频率（Radio Frequency，RF）天线可确保高达50 m 的探测距离。CAM-GX5 还具有单独的2.4 GHz和新5 GHz 无线检测模式，检测来自使用频带的最新一代无线设备的威胁，例如蓝牙和Wi-Fi 这种设备可以长时间记录音频，然后以短的规则信号传输，如图1 所示，它还能够检测使用这些频带的其他设备，如无线摄像机。复杂的算法分析检测到的信号，可以帮助识别信号类型，如蓝牙、Wi-Fi，或其他2.4 GHz、5 GHz 信号。2.4 GHz 和5 GHz 检测模式可存储最后24 h 的活动，可以图形方式查看，供以后分析[7]。
图1 传输示意图
多年来，设备、黑客和秘密监控产品变得越来越复杂，射频安全技术也在不断发展，只要有敏感信息可用，监控和反监控运营商就会找到新的解决方案。低成本、易用且功能强大的无线通信技术的广泛使用，使得政府、公司甚至个人部署监控设备、传输敏感信息和破坏无线信号环境变得相对简单。随着技术监视对策（Technical Surveillance Countermeasures，TSCM）和电磁频率（Radio Frequency，RF）安全要求变得越来越复杂，传统的扫描技术必须由连续不断的信号覆盖补充。现代监控设备可以存储信息，并能够在正常办公时间以外的短时间内传输信息，许多监控设备还使用跳频或低功率信号进一步降低检测概率。现有的手持式和低成本实时频谱分析仪通常无法覆盖检测所需的频率范围和带宽。这种情况下，用户可以考虑软件定义的频谱监测方法的优点[8]。
例如，Irainbow 实时频谱分析仪监控系统提供了目前TSCM 和RF 安全应用所需的性能、多功能性和便携性，具有9 kHz ～8 GHz 的频率范围、100 MHz的瞬时流带宽以及28 GHz·s-1的扫描速率。实时频谱分析仪和监控系统可以通过网络远程部署，如图2所示，以实现连续、全天候的信号覆盖。来自静态和漫游设备的信息可以发送到集中位置进行分析，而实时警报和触发器可以配置专业人员未经授权或未知的信号，用户通过创建一个信号库来记录数据以供以后分析和生成报告。除了TSCM 专业人员的定期频率扫描外，这种方法不仅提供了更大的覆盖范围，而且确保用户对频谱环境保持全面了解，能够识别运行在6 GHz 以上的新Wi-Fi 6E 设备的未知信号[9,10]。
图2 实时频谱分析仪
物联网尽可能将相关设备数字化，与互联网和其他设备连接构成一个庞大的网络，收集和共享关于设备使用方式、周围环境以及各种数据的操作，提高生产、生活和人类社会的综合效率。物联网技术涉及生物传感器、可穿戴设备、各种网络通信技术、系统以及云服务。例如，无线监测系统能够利用无线上传数据，普通车间可以监控温湿度、粉尘、物料制冷空间温度。对于生产车间的清洁度要求，监测悬浮颗粒和大气压差，智能传感器具有数据保存功能，避免因通信中断导致数据丢失。同时，能够监测车间光线、噪音、灰尘、温度和湿度、清洁度、大气压力等环境参数，适用于生产车间和物料储存空间等对生产环境环境参数要求较高的场合，也适用于各级洁净车间环境的参数监测。
数字化监控系统基于XIoT 工业物联网，获取机器运行数据、边缘计算、平台建模计算、分析和数据可视化，实时显示机器的生产运行状态、机器性能状态以及生产效率数据。无线电监控系统配置方案可以描述复杂电磁环境的参数，实时统计频谱监测数据，记录和回放海量数据，为突发信号的监测和拦截以及雷达信号分析带来技术改进，也有助于改进新一代无线电监测系统。除此之外，它可以快速截获2.4 ～2.5 GHz 范围内的跳频遥控信号，并进行横向检查；
在北斗/GPS 和测向系统的支持下，能够监测系统自身位置，显示信号方向的电子地图。在无线移动通信网络中，当用户终端（User Equipment，UE）连接到网络时，它需要持续监控无线链路以实现可靠通信，此过程也被称为无线链路监控（Radio Link Monitoring，RLM）。系统应用和数据存储服务器是综合腐蚀在线监测系统的管理核心，由高性能专业服务器和系统软件组成。作为仪表部分光纤通信（Optical Fiber Communication，OFC）信号集中转换和处理的核心，腐蚀通信集中转换器可以有效地将变送器信号集中并转换到同一网段上的数据服务器，用于现场仪表的数据处理和供电。
文章对全过程无线实时监控系统的建设、射频安全技术的建设、物联网与无线信号监控系统的建设展开具体探究，旨在完善无线信号监测系统的设计与实现，实现技术的创新应用，也使得信息传输变得更加便捷，减少成本投入。
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