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传感器+无线通信=你的物联网想象力!
2019/11/25 9:08:36

在无线通讯技术日趋成熟的今天,越来越多的行业开始在应用中尝试无线化。通讯线缆的减少带来的不仅仅是便捷性的提升,还激发了各式各样新兴应用的市场需求。

目前市场上近距离无线通信产品层出不穷,广泛应用的还是蓝牙(Bluetooth),红外(IrDA)和无线局域网802.11(WIFI)。同时还有一些非常具有发展潜力的近距离无线技术标准,它们分别是:zigbee、超宽频(UltraWideBand)、短距离通信(NFC),LORA等。它们都有各自立足的特点、或基于传输速度、距离、耗电量的特殊要求,随着5G时代的到来,无线通信技术必将大放异彩。

工业发达国家和新兴崛起国家为提高其产品在全球市场的竞争力,都力求在提高生产率的同时,降低包括能源消耗、原材料消耗和劳务成本。对于发达国家来讲,其劳务成本远远高于新兴崛起国家,因此特别重视促进创新和技术进步,采用新的技术手段来进一步提高生产效率。在这场竞争日益激烈的比赛中,无线通信技术在工业中的推广应用受到了特殊的重视。

另一方面,在工业环境下任何地点均能安装使用的智能无线传感器及其网络,具有足够的可靠性和自治处理能力,将为各种生产装置配备实施共享的数据采集能力,从而为提高生产率,改善产品质量,降低成本发挥重要作用。

下面我们列举3个应用场景,为大家介绍在融合了无线通讯技术后,为传统行业带来了哪些改变?

 电池监控

在大型集群式的UPS系统中,往往需要对系统内电池的工作状况进行监测,如工作电压、电流、温度、电池内阻等参数。一般UPS电池会预留RS485通信接口,将各电池的节点状态上传至上位机软件。当电池状态正常时记录工作信息,当电池状态异常时触发报警。

这种通讯方式带来一些问题,便捷性问题和安全性问题。485总线必须走线,系统越庞大走线工作越繁琐。此外,如果走线不规范,还将为机房带来安全性隐患。基于以上原因,部分UPS或者电池PACK厂商开始采用无线通信的方案替代有线通信。

Zigbee是一种低速局域网数据传输协议,它具有低功耗、低成本、高可靠、多节点、灵活拓扑等特点,特别适合局域网内多节点自由组网的场合。如图1.2所示,通过在每个电池包上安装ZigBee模块,完成自组网络,就能够将电池包的工作状态实时上报到网关服务器。

有了无线网络,UPS电池包现场安装就方便了许多,工程师只需要考虑电源回路的搭建,通信部分让ZigBee自组网即可。

智能温室大棚

需要放置于温室大棚内栽种的植物,对生长环境都有着较为苛刻的要求,温度、湿度、二氧化碳浓度等指标都需要维持在一个稳定的范围内。早期的温室大棚,通过布置各种传感器,人工定时去查看,并对大棚内的温控器、加湿器等设备进行调整。但随着温室大棚数量越来越多、单个大棚内需要的传感器也越来越多,传感器之间的通讯线缆布线变得非常困难,通过人工去管理大棚也变得原来越难。

网关与各种传感器之间通过LoRa技术进行无线连接。在取电不方便的大棚内,传感器节点均需要通过电池供电,这就需要应用LoRa技术的超低功耗。采用休眠+定时唤醒的上传的工作模式,能够极大降低传感器节点的耗电量,一节干电池可以使用2-3年。

出于成本考虑,一般情况下多个大棚会共用一个网关,这样大棚内的相关控制设备,也需要通过无线通讯来控制。同样,使用Lora也是一种不错的选择。Lora的传输距离足够远,可介入节点数上千个,足以满足大棚内节点数需求。

 无线智能灯光

传统的城市道路照明系统存在一系列弊端。能源利用率低、照明系统设计不完善、不方便反馈信息等问题,浪费大量的人力和物力。所以说,从节约能源、提高城市照明系统管理水平的角度去建设和完善城市照明系统,已经成为了市政建设的一个必然的趋势。

当前城市照明控制系统的技术发展趋势是:数据传输方式由原先的电力载波改造为GPRS/NB-IoT等无线公网传输或ZigBee/LoRa等局域网传输;控制技术由原先的只控制开关改造为光照度控制;功能方面可实现遥控控制。

通常采用低功耗微处理器来处理灯光的控制指令,通过GPRS、NB-IoT、ZigBee、LoRa 等无线网络技术实现灯与控制柜之间的数据通信。

控制柜和监控中心主站之间距离较远,甚至跨越城区,所以采用不受距离限制的4G无线通信方式与监控中心相连;而现场的灯和控制柜之间则采用距离适中、成本较低的 ZigBee网络或LoRa网络来通信。如图3.2所示,各盏路灯采用ZigBee 无线网络来控制。

上面简单的介绍了无线技术在我们当前生活中的三个应用,相信随着时间的推移,愈发成熟的无线通讯技术将更大程度地改变我们的生活,让我们一起见证吧!

(来源:互联网)
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