
图1 郭梦华先生 劳易测电子贸易(深圳)有限公司技术支持部经理及产品经理
人类已经置身于信息时代,传感器技术作为信息获取最重要和最基本的技术,也得到了极大的发展。传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展,并将会带来一场信息革命。而从20世纪末开始,现场总线技术开始应用于传感器网络,人们用其组建智能化传感器网络,大量多功能传感器被运用,并使用无线技术连接,无线传感器网络逐渐形成。
传感器市场难得一见的“品种”
郭梦华先生:目前市场上的无线传感器产品更偏向于通信方面,就传感器来讲,以无线通信器为主,劳易测公司拥有的无线传感器产品如光通信仪,其特点是通过光传输数据,由于此款产品在发射和接收通道间无限制,因此在物流、仓储应用较多。另外的无线传感器是基于801.11标准的,类似于电脑的无线网卡等相关产品。该产品有相应特点,在市场上发展较快。总而言之,红外线通信仪是无线传感器的最早应用,801.11等标准都是后来产生的。
安涛先生:无线传感器网络(WSN)的概念最早于70年代由美国军方提出,直到2002年才出现在第一个适用于WSN的国际通用的无线通信标准ZigBee。经过7年的发展,ZigBee已成为无线传感器网络(WSN)最成熟,最具竞争力的解决方案,并在很多领域得到了相对广泛的应用。赫立讯作为ZigBee/IEEE 802.15.4无线通信技术的引领厂商,也一直在致力于发展ZigBee在WSN领域的应用。
发展有历史 现实更残酷
郭梦华先生:劳易测的无线传感器产品推出已经有七八年了,从我们研发光通信仪也有15~20年的历史,最新的产品DDL200还在不断更新当中。我们已经在无线传输距离方面有很大改变,从原来的50m到后来的100m,再到现在的500m远距离通信。我们还突破了接口问题,在原有的基础上增加了很多数据接口,到现在有很多工业领域上的总线接口。

图2 安涛先生 赫立讯科技(北京)有限公司技术部资深应用工程师
黄胡清先生:无线技术不是什么新兴技术,但是在工业自动化或者过程自动化中的现场器件层采集现场信号时采用无线技术也发生在最近两三年,而且目前的状况还处于无线概念的市场推广期。多数技术工程师或者电气设计人员还只是停留在了解和熟悉的阶段,不敢贸然选择使用。主要原因首先是对无线原理的不了解,其次是处于对安全可靠的疑虑,还是首选有线连接方式,最后是对抗干扰和数据传输实时性产生质疑。
是什么在阻碍其推广
黄胡清先生:无线传感器的优势在于其低成本、低功耗及不受现场环境的约束,根据需要布设或变更位置,快速接入现有网络系统中,成为网络中的一个信号节点。但阻碍其广泛推广的因素在于:要求使用人员有一定的无线电知识,知晓影响无线电传播的因素;受实际使用环境不同的影响,需要进行现场信号实测;供电电源需要根据实际需求进行选择,电池需要定期更换等。
郭梦华先生:虽然在性能方面,无线通信受到工业环境影响,传输速度没有有线快;但在技术层面上,无线通信可减少传输电缆,当客户的应用空间限定,不允许线缆穿过时,便会用到无线产品,这是无线传感器最主要的优势。
据了解,市场上的自动化厂商也推出了一些基于801.11等标准的产品,但是客户反馈说明,无线技术在工业领域受到严苛环境的影响很大,例如雨天和雾天等气候问题。如何减小环境影响,提高传感器的稳定性是无线传感器亟待解决的问题。
支持者们的不断努力
黄胡清先生:为推动无线传感器的发展,自动化厂商大都积极参加各种大型展会;制作产品展示台进行产品演示;举办专场无线技术讲座和论坛进行无线技术和应用行业的交流;开展产品试用活动等。
邦纳具有多种工业无线网络产品,主要特点有:可以连接几乎市面上任何一种输出类型的传感器;采用跳频扩频(FHSS)方式抵抗现场干扰,保证无线通信正常;内嵌现场信号强度诊断功能,只需一个人操作就可以通过液晶面板显示数据收发状态,为确定安装位置提供参考;调节网关的地址旋钮,可以在液晶面板上显示出每个现场节点的输入输出状态;内建电源管理功能,既可接入10~30VDC,也可以使用3.6V高能电池或太阳能电池供电;采用了循环冗余校验(CRC),所有网络设备都采用CRC进行数据和确认信息准确性的校验;采用时分多址(TDMA)技术,确保节点与网关之间的通信,避免网络冲突的发生;实时侦测射频链接,一旦发生链接断开,所有节点的输出端子输出用户呈现预定义的状态,当射频链接恢复后自动回复到正常运行状态;可以将传统的Modbus有线网络转变成无线连接,突破有线的限制实现更大范围的网络覆盖。

图3 黄胡清先生 邦纳电子(苏州)有限公司无线网络产品工程师
安涛先生:无线传感器要求低功耗,低成本。为了解决低功耗问题,则必须采用传输率低,传感距离短的无线通信技术,低速率对于信息量本来就不大的传感器来讲不成问题,但通信距离短就会阻碍到无线传感器的应用,所以出现了传感器网络的概念,即单个传感器的通信距离虽然短,但他们可以互为中继,组成一个网络,从达到降低功耗,提高通信距离的目的。但要达到低成本,除了以上两条外,还需要通信协议尽量简单,最好是用8位处理器即可实现。很长时间以来,像WiFi,Bluetooth等国际标准都没能很好的解决这几点问题,所以无线传感器网络一直没有得到大的发展。ZigBee正是为了解决这个问题而生,低功耗,低成本,无线自织组网络也正是ZigBee的主要技术特点。
信息时代呼唤无线
郭梦华先生:未来的无线传感器以加强801为发展趋势,以技术手段加强传输速度;提高无线传输的稳定性;将具备更大容量和兼容性;加强抗干扰性,减少外界对设备的影响。总之,在现有无线传感器市场的基础上,从设备总线出发,发展更多接口,提高传输距离是主要方向。
安涛先生:传感器与无线传感器网络的关系就像计算机和因特网的关系一样,无线传感器网络将传感器以一定网络形式组织起来,其中以Mesh网络应用最为广泛,Mesh网络也是ZigBee的主要特点之一,衡量一个Mesh网络好坏的主要指示就是看这个网络的容量或路由深度,在太大的网络容量,势必会造成实时性的降低及功耗的提高,如每增加一级路由,就需要增加十几个毫秒的单点通信延时,而传感器节点如果一直为其他节点作路由,转发数据,则耗电量也一定会相应上升,赫立讯目前的技术可以较好的解决这个问题。赫立讯除了提供标准的ZigBee产品以外,同时也提供基于Mesh网络的适用于不同应用的多种网络架构。
无线传感网络和互联网还可以互相结合,实现互补。作为互联网延伸的触角,WSN为互联网提供了诸多实时传感器信息,而WSN也利于互联网作为远传手段,将信息传送到信息中心。目前来讲,无线传感网络的远传还主要采用WSN-GPRS-Internet的架构,即借助了GSM移动通信网络。两种的结合可以说是一种趋势,Helicomm也于2004年收构了GPRS远程通信领先厂商Wirelessplug,从而可为用户提供整套的、短程、远程无线网络结合的完整解决方案。
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