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工业无线传感器网络的关键技术

更新时间  2022-05-13 01:53 阅读
本文摘要:章节 较低功率处理器、智能无线网络和较低功率传感器以及大数据分析的经常出现造成人们对工业物联网兴趣大幅提高。简言之,这些技术相结合使得需要将大量传感器摆放到任何地方:不仅是通信和电力基础设施不存在的地方,也可以是任何有宝贵信息必须搜集的地方,这些信息牵涉到物体的不道德方式、在哪里或者是什么。 给诸如机器、泵、管道、火车车厢等物体配有传感器的作法在工业界并不是什么新鲜事。从炼油厂到生产线,在各种工业环境中,自定义传感器及网络早已大量不存在。

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章节  较低功率处理器、智能无线网络和较低功率传感器以及大数据分析的经常出现造成人们对工业物联网兴趣大幅提高。简言之,这些技术相结合使得需要将大量传感器摆放到任何地方:不仅是通信和电力基础设施不存在的地方,也可以是任何有宝贵信息必须搜集的地方,这些信息牵涉到物体的不道德方式、在哪里或者是什么。

给诸如机器、泵、管道、火车车厢等物体配有传感器的作法在工业界并不是什么新鲜事。从炼油厂到生产线,在各种工业环境中,自定义传感器及网络早已大量不存在。过去,这类运营技术(OperationsTechnology,全称OT)系统作为分开的网络运营,维持很高的网络可靠性和安全性标准,用消费类技术根本无法符合这样低的拒绝。

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按照这些高标准过滤器能用的技术,最后只剩的是最合适关键业务型工业物联网应用于的技术。特别是在是,这些传感器的连网方式要求了传感器否可以安全性、能否不具成本效益以部署在工业应用于所处的典型严苛环境中。本文探究一些使工业无线传感器网络(WSN)与众不同的关键拒绝。

  可靠性与安全性位列于首。对消费类应用于而言,成本经常是最重要的系统属性,与此有所不同,工业应用于一般将可靠性和安全性放到最重要的方位。

根据OnWorld对全球工业WSN用户展开的调查,可靠性和安全性是他们提及的两个最重要的问题(闻参照1)。一个公司的盈利能力、工人生产商品的质量和效率以及工人的人身安全经常各不相同这些网络,如果想起这一点,就会对上述调查结果深感车祸了。

这就是可靠性和安全性对工业无线传感器网络而言必不可少的原因。  一种提升网络可靠性的标准化原则是用校验方法,在有校验的情况下,针对有可能经常出现问题的过热机制使系统需要在没数据损失的前提下获得完全恢复。在无线传感器网络中,有两种基本的机会利用校验。

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第一种是空间校验概念,即每个无线节点都可以与最少两个其他节点通信,而且路由机制容许数据转发给两个节点中的给定一个,但依然需要抵达预期的最后目的地。在网状网络中,每个节点都可以与两个或更加多个邻接节点通信,合理包含的网状网络与点对点网络比起,可靠性更高,因为在这样的网状网络中,如果第一条通路不能用,就自动在另一条通路上发送数据。第二种校验可以利用RF频谱中的多个能用地下通道构建。

地下通道跳跃频概念所指的是,成对节点每次传送数据时可以用于有所不同的地下通道,因此任何等价地下通道在大大变化的严苛RF环境中继续经常出现问题都会影响数据传输,严苛的RF环境是工业应用于所处的典型环境。在IEEE802.15.42.4GHz标准中,有15个拓展频谱地下通道可用作跳跃频,从而使地下通道跳跃频系统有了比非跳跃频(单通道)系统小得多的弹性。有几种无线网状网络标准同时使用了空间校验和地下通道校验这两种技术,这些标准称作时隙地下通道跳跃频(TSCH),其中还包括IEC62591(WirelessHART)和将要实施的IETF6TiSCH标准(闻参照2)。

这些网状网络标准运用了全球能用的无牌照2.4GHz频谱中的无线频率,是以凌力尔特DustNetworks?部所做到工作为基础演进而来,2002年从SmartMesh?产品开始,DustNetworks首度将TSCH协议应用于到较低功率、资源有限的设备上。  尽管在严苛的RF环境中,TSCH是构建数据可靠性必不可少的基本构件,但是要构建多年倒数、无故障运营,网状网络的创建和确保方式也很关键。工业无线网络经常必需运营很多年,而且将终生面临多种不同的RF挑战和数据传输拒绝。

因此,构建与有线网络一样可靠性所需的最后一个要素是智能网络管理软件,这类软件动态优化网络拓扑,倒数监控链路质量,以在不存在阻碍和RF环境变化的情况下,最大限度提升吞吐量。


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