為降低電磁干擾（EMI）對無線測溫系統的影響，需從硬件設計、通信協議、軟件算法及工程部署等多維度構建抗干擾體系。以下是具體解決方案及實施策略：

一、硬件抗干擾設計：從源頭阻斷干擾路徑

1. 傳感器與信號鏈防護

電纜屏蔽與接地：

測溫傳感器電纜采用雙層屏蔽（鋁箔 + 編織網），且屏蔽層單端接地（避免接地環路），例如 K 型熱電偶電纜選用帶金屬編織網的補償導線，接地電阻≤1Ω。

信號線纜與動力電纜分開布線（間距≥30cm），穿越強磁場區域時使用金屬波紋管屏蔽。

模擬電路抗干擾：

在傳感器信號輸入端添加 LC 濾波電路（如 100nF 電容 + 100μH 電感），抑制高頻干擾；放大器選用低噪聲型號（如儀表放大器 INA826，噪聲密度 1.1nV/√Hz）。

熱電偶測溫時，在參考端添加冷端補償芯片（如 AD595），減少環境溫度波動對測量的影響。

2. 無線模塊與射頻電路優化

天線布局與隔離：

天線遠離金屬物體（間距≥λ/4，λ 為波長，如 2.4GHz 對應 3.1cm），避免安裝在變頻器、變壓器等強磁場設備附近。

采用 PCB 倒 F 天線（IFA）或外置陶瓷天線，通過接地平面隔離射頻區域，減少主板其他電路的干擾。

電源濾波與浪涌保護：

無線模塊電源端串聯 LCπ 型濾波器（如 10μH 電感 + 100μF 電解電容 + 100nF 陶瓷電容），抑制電源紋波；添加 TVS 管（如 SMBJ6.8A）防止瞬態過電壓。

戶外設備部署時，在電源入口處安裝浪涌保護器（SPD），標稱放電電流≥10kA，響應時間＜1ns。

二、通信協議強化：提升鏈路抗干擾能力

1. 物理層抗干擾技術

擴頻與跳頻通信：

采用 LoRa 擴頻技術（擴頻因子 12），將信號能量分散到寬頻段，抗窄帶干擾能力提升 10~20dB；ZigBee 設備啟用動態頻率選擇（DFS），避開 2.4GHz 頻段的 WiFi 干擾信道。

工業場景優先選擇 Sub-1GHz 頻段（如 433MHz、868MHz），相比 2.4GHz 頻段，受 WiFi 等干擾更少，傳輸距離更遠（可達 1km 以上）。

編碼與調制優化：

在數據包中添加前向糾錯編碼（FEC，如 Reed-Solomon 碼），可糾正 30% 以上的誤碼；調制方式從 OOK 改為 GFSK，抗噪聲性能提升 5dB。

2. 鏈路層協議優化

重傳機制與沖突避免：

設定自動重傳請求（ARQ）機制，當接收端檢測到 CRC 錯誤時，發送 NACK 指令要求重傳，重傳次數可設為 3~5 次。

采用 CSMA/CA（載波偵聽多路訪問 / 沖突避免）協議，發送數據前檢測信道空閑狀態，減少同頻設備沖突（如 ZigBee 的 IEEE 802.15.4 協議）。

三、軟件算法與系統級抗干擾

1. 數據濾波與異常處理

卡爾曼濾波與滑動平均：

對溫度數據應用卡爾曼濾波算法，結合系統狀態方程和測量噪聲模型，實時剔除隨機干擾（如 ±0.5℃以內的波動）；同時采用 10 點滑動平均濾波，平滑突發跳變數據。

設定溫度合理性校驗規則：若某時刻溫度突變超過 5℃/min（正常工況下），則判定為干擾數據并丟棄，等待下一次有效采樣。

2. 系統容錯與自恢復

程序防跑飛與看門狗機制：

在 MCU 程序中添加 “軟件陷阱” 和冗余指令，防止電磁干擾導致程序計數器（PC）跑飛；啟用看門狗定時器（WDT），超時未喂狗時強制復位系統（復位時間設為 500ms）。

關鍵數據（如設備地址、校準參數）存儲在 EEPROM 中，系統復位后自動讀取恢復，避免配置丟失。

四、工程部署與環境適配策略

1. 設備安裝與接地規范

屏蔽與接地設計：

測溫節點外殼采用金屬材質（如鋁合金），并通過 4mm2 黃綠線接地（接地電阻≤4Ω）；多個設備接地時采用星型接地拓撲，避免接地環路。

在強電磁環境（如變電站）中，將傳感器和無線模塊裝入法拉第籠，籠體厚度≥0.5mm，通風孔直徑＜λ/10（如 1GHz 對應 3cm）。

2. 干擾源隔離與規避

空間布局優化：

無線測溫節點與干擾源保持安全距離：離變頻器≥1m，離高壓電纜≥2m，離微波設備≥5m。

多設備組網時，采用 Mesh 拓撲結構，通過中繼節點繞過強干擾區域，例如在工業車間中每隔 50 米部署一個中繼器，確保信號繞過大型電機設備。

五、典型行業抗干擾方案示例

六、抗干擾效果驗證與測試

實驗室測試：使用電磁兼容（EMC）測試設備，對測溫節點施加 GB/T 17626 標準的干擾（如 10V/m 射頻輻射、1kV 浪涌），監測數據誤差和通信丟包率。

現場試運行：在典型干擾環境中部署試點系統，連續運行 30 天，記錄溫度數據穩定性（如標準差＜0.3℃）和通信成功率（＞99.5%）。

通過上述多維度抗干擾措施，可顯著提升無線測溫系統在強電磁環境中的可靠性，尤其在工業自動化、電力監控等對穩定性要求高的場景中，需結合具體干擾源特性定制方案，實現 “硬件防護 + 協議優化 + 算法補償” 的協同抗干擾。