工業網際網路 2 裝置端(2)

2021-08-28 17:57:31 字數 1505 閱讀 8980

2.2    感測網路

感測網路要處理的是資料的可獲得性,實際上可以理解為在解決資料的完整性問題。

前面在討論電氣訊號和通訊協議的異構性和說過,工業場景下資料來源裝置到資料採集裝置之間的通訊方式有很多種,這也就說明了資料來源裝置到書籍採集裝置(工業閘道器)之間的的感測網路的多樣性。除了傳統的模擬量和數字量訊號、各類串列埠通訊和工業匯流排,還有很多新興的感測網路技術。

2.2.1    wi-fi

最初的應用中,wi-fi技術更多用於居住和辦公環境,但是因為其技術的普遍性和成熟度日益提公升,在工業現場中的應用也日益普遍,尤其是在需要傳送的資料量較大且難以採取有線網路的敷設的場景。

2.2.3    zigbee

zigbee是基於ieee802.15.4標準的低功耗區域網協議。

zigbee是一種無線連線,可工作在2.4ghz(全球流行)、868mhz(歐洲流行)和915 mhz(美國流行)3個頻段上,分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率,它的傳輸距離在10-75m的範圍內,但可以繼續增加。

zigbee技術具有近距離、低複雜度、低功耗、低速率、低成本的特性。

2.2.4    lora

lora是物聯網應用中的無線技術有多種,可組成區域網或廣域網。

lora 是lpwan通訊技術中的一種,是美國semtech公司採用和推廣的一種基於擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案。這一方案改變了以往關於傳輸距離與功耗的折衷考慮方式,為使用者提供一種簡單的能實現遠距離、長電池壽命、大容量的系統,進而擴充套件感測網路。目前,lora 主要在全球免費頻段執行,包括433、868、915 mhz等。

lora技術具有遠距離、低功耗(電池壽命長)、多節點、低成本的特性。

2.2.6    感測網技術選擇

感測網路的選擇主要考慮實施難度(技術可行性)、綜合成本(經濟可行性)、安全性、工期要求等因素,而這些因素之間往往是存在相互關聯的。

無線網路技術,比如wi-fi等,雖然在工業現場的抗干擾性可能不如某些有線網路技術,比如以太網路,但是其具有部署方便、綜合成本較低的特點。在一些遺留的老舊廠房中,如果需要開槽、拉線來敷設有線網路,其綜合成本和施工工期可能遠大於使用無線聯網方案,甚至根本不具有技術可行性(如廠房結構、裝置布局或者生產計畫等已經決定了無法進行相關改造)。而在有線方案中,電力載波因為可以利用電力傳輸線纜,其部署工期和綜合成本角度看也具有類似的優勢,但有可能運維電力線路的干擾嚴重而實地測試後發現根本無法保證資料傳輸質量。

除了成本和工期,還要考慮各種安全性問題。比如電力載波裝置是否會因為現場供電線路的浪湧而損壞,甚至將這種損壞帶到整個物聯網系統和與之連線的其他弱點裝置中?如果無線網路遭到干擾,是會僅僅造成傳輸速度變慢、資料缺失,還是會造成裝置操作的異常?而裝置的異常輕則報廢工件、損傷刀具,重則可能會對整個生產線甚至鄰近人員帶來傷害。這些都是要謹慎評估、做出預防的。

感測網路出於部署難度和成本的考量,可能還會有本身的分級異構的情況。比如乙個單體裝置(如工具機、抽油機、鑽井機等)內部採用zigbee的方式連線各感測器,然後在裝置附近的閘道器上彙總後,再用wi-fi、電力載波或者乙太網方式匯聚到更高層的閘道器再向服務端傳送。

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