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類型分類:
科普知識
數據分類:
IC傳感器

從現場總線到無線傳感器網絡(下)

發布日期:2022-05-11 點擊率:53

無線傳感器網絡WSN
      隨著市場需求的發展、技術的進步,無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network,簡稱WSN)技術應運而生,這成為當前所有應用領域內的新熱點。而在工業方面的應用,工業無線傳感器網絡也正成為當前自動化領域的熱點。
      凡是新生事物的產生,首先是市場需求,其次是技術上的可行,當二者具備時,新生事物就會油然而生。隨著國防工業、農業、商業、食品、醫療、衛生等行業的發展,以及人們對環境保護和社會安全的日益重視,加之人們的生活質量不斷提高,這就需要一種技術的產品在一定范圍內方便地進行實時感知、監測和采集多種信息并加以處理,從而采取適當措施加以控制。因此,WSN就提上了日程。WSN是一種跨學科的技術,現代傳感器技術、微機電系統(MEMS)、微電子技術、無線通信技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術和人工智能技術發展到一定程度為實現WSN奠定了技術基礎。

無線傳感器網絡的發展
      我國政府在國家“十一五”規劃和《國家中長期科技發展綱要》中將“傳感器網絡及信息處理”列入其中,國家863、973計劃中也將WSN列為支持項目。此外國家自然科學基金與各省市的大型企業等也都有資助,這為WSN的快速發展創造了條件。
      產品和技術的發展與標準的適應至關重要。在IEEE 802.15標準中,家用和辦公領域內已有藍牙(blue tooth)、Zigbee,而在工業領域內則有HART 7.1,ISA(美國儀表學會)100和中國的WIA-PA。其中HART基金會的HART 7.1(無線HART)還于2008年9月19日正式獲得IEC的認可,成為公共可用的規范(Public Available Specification,簡稱PAS)。WIA-PA(Wireless Industrial Automation—Process Automation)是由我國中國科學院沈陽自動化研究所牽頭制定的中國WSN標準,已于2008年10月31日獲得了IEC的認可,成為PAS 62601文件。而ISA(美國儀表學會)的ISA 100標準要向IEC申請成為PAS文件時,由于內部矛盾,投票表決時,僅以一票之差未能通過。相信其文本經過修改后,成為PAS文件是沒有什么問題的。

無線傳感器網絡產品的應用概況
      目前已有Emerson與Honeywell兩家國外大公司推出的WSN產品,前者符合無線HART 7.1版本的標準,而后者采用了ISA 100標準,但大多數只限于溫度、壓力、流量及物位耗電量小的變送器。在國內,川儀和重慶郵電大學合作也已生產出無線系列變送器及執行器的樣機,而WIA-PA在鞍鋼冷軋機測量軸承溫度也已使用成功(測點已達400點)。國外兩家公司的產品在國外也已有了多個應用案例。
      由于WSN目前尚處于研發與不斷完善的階段,功能有限,例如無線HART目前的水平是:無線通信距離在200米以內,電池壽命為5-10年,可靠性為99%。而Honeywell的產品則在一個mesh主干網可以有22個多功能節點(相當于網點),每個多功能節點可以連接100臺現場設備,無線儀表的刷新速度為1秒、5秒、10秒、30秒四種(未來可達到0.25秒),電池壽命在1秒刷新時為4-5年,5秒刷新時為10年。
    綜上所述,WSN目前的應用范圍只能局限在數據的監控和采集方面(SCADA),尚不能用在控制和安全的場合,目前只能是有線應用的補充。另外目前WSN的產品價格較貴,如無線HART的適配器(無線收發器)價格約人民幣萬元,一個無線HART的變送器約6000美元左右,比HART儀表要貴很多。

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