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自动化学科前沿讲座 题 目 无线技术 学生姓名 学 号 专业班级 分院(系) 雷刘峰 202220220228 自动化 801 信息 自动化 自动化学科前沿讲座 小五号宋体，居中 论自动化的下一个技术前沿：无线技术 亚洲特殊是中国正日渐成为世界的创造中心，自动化技术与解决方案对于汽车、 石油、化工、烟草、食品、电力、建造等创造行业的发展起着至关重要的作用。已发 展成为国内工业自动化领域大展的“工业自动化展”，始终致力于全面展示从电气工 程到机械工程、从创造业信息化到微处理技术的全球最先进自动化技术与解决方案， 聚焦自动化领域最前沿的行业趋势。 二十世纪八十年代， 在工业自动化领域诞生了专 有网络，二十世纪九十年代，标准的现场总线开始浮现。随着二十一世纪的到来， 我们将发现在自动化系统的不少部份会浮现无线连接。无线不仅仅是用无线电来代 替有线局域网 (LAN)，尽管这将是其应用的一部份。它也不仅仅是取代有线电话网 络，尽管这一取代已经开始。对于创造业而言，无线的突出意义在于不少新的应用 —— 以前不可能或者不实用的、将成为可能 无线是另一个充满活力的技术，低成本 无线连接的浮现使新应用成为可能。 1 无线技术的概述 无线技术是一种新兴的, 面向现场应用的, 短程、低速率信息交互的无线通信技 术。 工业用无线传感器网络, 是指一类为传感器、 执行器和控制器之间提供冗余、 容 错的无线通信连接的嵌入式通信网络。按当今工业自动化业界的共同认识,在工业自 动化和控制环境中的无线应用划分为监控、控制和安全应用三大类[1 和有线局域网 相比， 无线的一个不同点在于它通常是由标准委员会开辟的。 国际条约和世界各国管 理着频率分配和频段使用。绝大多数正在浮现的无线网络的核心在于数据包交换和扩 展频谱技术的使用。 最值得一提的是通讯中频繁的“静默”期(如在消息传递的间隙)， 此时没有数据包产生， 通讯信道也就根本没有得到使用。 数据包交换本身就是有效利 用带宽的巨大进步之一。 1.1 无线技术的发展现状及优势 工业无线技术是继现场总线之后,工业控制领域的又一个热点技术, 是降低自动 化成本、提高自动化系统应用范围的最有潜力的技术, 也是未来几年工业自动化产品 新的增长点。在工业控制系统中引入无线通信技术, 可设计全新的无线工业控制网络 通信体系或者无线与有线混合的工业控制网络通信体系 , 从而促进传统控制网络升级 换代。工业无线正处于一个高速发展的阶段, 突出的优势创造了巨大的市场, 无非它 在应用上依旧受到限制。据美国网络技术市场分析 ONW orld 公司对工业无线技术市 场进行调研的结果显示 , 妨碍用户接受无线技术的关键问题在于工业无线技术缺乏 统一的国际标准。针对这一问题, 一些国际大公司和区域组织开始了相关的工作, 并 且取得了重要的突破。 目前在工业控制和消费电子领域使用的无线网络技术有 Z igBee、无线局域网(W 自动化学科前沿讲座 iFi)、蓝牙(Bluetooth)、ISA100、W IA PA 等, 未来还会有 3G、超宽频(UWB)、无线 USB、W Mi ax 等。固然还有大量的私有和专用无线网络在工业控制和消费电子装置 中使用,其中 ZigBee, ISA100, W IA-PA 是目前在国内工业控制中讨论和使用较多的 3 种, 它们被广泛应用于工业检测等领域。 2 无线技术在实际中的应用 工业无线技术适合在恶劣的工业现场环境下使用, 具有很强的抗干扰能力、超低 能耗、实时通信、增加用户或者更改网络结构方便、灵便、经济等技术特征, 扩展了工 业用户的自由度。同时,无线网络的成本在网络的配置、安装、修改和扩展等方面都 低于有线网络, 并凭借其自身的技术特点广泛地应用于国防军事、 环境监测、 城市管 理、医疗、工业控制、反恐、抗灾等诸多领域。 2.1 基于 WIA-PA 的建造检测仪 以近来频发的地震灾害为例, 基于 W IA PA 的建造监测仪能对建造物强度结构 的健康情况进行监测。高层建造有个共同的特点, 即建造结构极其敏感, 因此其前端 的测量点部署很难采用有线方式, 否则极易伤害建造结构受力状况。而无线技术, 特 别是不需供电的低功耗无线技术 , 在解决建造物健康监测 , 特别在前端 100m 数据 获取问题中,具有极其重大的意义。节点具有无线监测能力, 体积较为小巧, 可以很 容易地安装在建造物的关键受力点上, 而不影响建造物外观, 具体实物图。 同时其低 功耗的优点可以避免节点的频繁更换, 省去了复杂耗时的布线操作。使用时只要打开 节点开关, 位于建造物监控中心的接收终端就可以实时获取数据 , 与建造报警系统 联动后, 一旦探测到可能威