自動(dòng)化學(xué)科前沿講座123

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1、自動(dòng)化學(xué)科前沿講座題目無線技術(shù)學(xué)生姓名雷劉峰學(xué)號(hào)200820120108專業(yè)班級(jí)自動(dòng)化801分院（系）信息自動(dòng)化學(xué)科前沿講座?小五號(hào)宋體，居中論自動(dòng)化的下一個(gè)技術(shù)前沿：無線技術(shù)亞洲特別是中國(guó)正日漸成為世界的制造中心，自動(dòng)化技術(shù)與解決方案對(duì)于汽車、石油、化工、煙草、食品、電力、建筑等制造行業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。已發(fā)展成為國(guó)內(nèi)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域大展的“工業(yè)自動(dòng)化展”，始終致力于全面展示從電氣工程到機(jī)械工程、從制造業(yè)信息化到微處理技術(shù)的全球最先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)與解決方案，聚焦自動(dòng)化領(lǐng)域最前沿的行業(yè)趨勢(shì)。二十世紀(jì)八十年代，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域誕生了

2、專有網(wǎng)絡(luò)，二十世紀(jì)九十年代，標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線開始出現(xiàn)。隨著二十一世紀(jì)的到來，我們將發(fā)現(xiàn)在自動(dòng)化系統(tǒng)的很多部分會(huì)出現(xiàn)無線連接。無線不僅僅是用無線電來代替有線局域網(wǎng)(LAN)，盡管這將是其應(yīng)用的一部分。它也不僅僅是取代有線電話網(wǎng)絡(luò)，盡管這一取代已經(jīng)開始。對(duì)于制造業(yè)而言，無線的突出意義在于很多新的應(yīng)用——以前不可能或不實(shí)用的、將成為可能無線是另一個(gè)充滿活力的技術(shù)，低成本無線連接的出現(xiàn)使新應(yīng)用成為可能。1無線技術(shù)的概述無線技術(shù)是一種新興的,面向現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的,短程、低速率信息交互的無線通信技術(shù)。工業(yè)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò),是指一類為傳感器、執(zhí)行器和控制器

3、之間提供冗余、容錯(cuò)的無線通信連接的嵌入式通信網(wǎng)絡(luò)。按現(xiàn)今工業(yè)自動(dòng)化業(yè)界的共同認(rèn)識(shí),在工業(yè)自動(dòng)化和控制環(huán)境中的無線應(yīng)用劃分為監(jiān)控、控制和安全應(yīng)用三大類[1]。和有線局域網(wǎng)相比，無線的一個(gè)不同點(diǎn)在于它通常是由標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)開發(fā)的。國(guó)際條約和世界各國(guó)管理著頻率分配和頻段使用。絕大多數(shù)正在出現(xiàn)的無線網(wǎng)絡(luò)的核心在于數(shù)據(jù)包交換和擴(kuò)展頻譜技術(shù)的使用。最值得一提的是通訊中頻繁的“靜默”期(如在消息傳遞的間隙)，此時(shí)沒有數(shù)據(jù)包產(chǎn)生，通訊信道也就根本沒有得到使用。數(shù)據(jù)包交換本身就是有效利用帶寬的巨大進(jìn)步之一。1.1無線技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及優(yōu)勢(shì)工業(yè)無線技術(shù)是繼現(xiàn)場(chǎng)

4、總線之后,工業(yè)控制領(lǐng)域的又一個(gè)熱點(diǎn)技術(shù),是降低自動(dòng)化成本、提高自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用范圍的最有潛力的技術(shù),也是未來幾年工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品新的增長(zhǎng)點(diǎn)。在工業(yè)控制系統(tǒng)中引入無線通信技術(shù),可設(shè)計(jì)全新的無線工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信體系或無線與有線混合的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信體系,從而促進(jìn)傳統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)升級(jí)換代。工業(yè)無線正處于一個(gè)高速發(fā)展的階段,突出的優(yōu)勢(shì)創(chuàng)造了巨大的市場(chǎng),不過它在應(yīng)用上依舊受到限制。據(jù)美國(guó)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)市場(chǎng)分析ONWorld公司對(duì)工業(yè)無線技術(shù)市場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研的結(jié)果顯示,阻礙用戶接受無線技術(shù)的關(guān)鍵問題在于工業(yè)無線技術(shù)缺乏統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)這一問題,一些國(guó)際大公司和

5、區(qū)域組織開始了相關(guān)的工作,并且取得了重要的突破。目前在工業(yè)控制和消費(fèi)電子領(lǐng)域使用的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有ZigBee、無線局域網(wǎng)(自動(dòng)化學(xué)科前沿講座WiFi)、藍(lán)牙(Bluetooth)、ISA100、WIA?PA等,未來還會(huì)有3G、超寬頻(UWB)、無線USB、WMiax等。當(dāng)然還有大量的私有和專用無線網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)控制和消費(fèi)電子裝置中使用,其中ZigBee,ISA100,WIA-PA是目前在國(guó)內(nèi)工業(yè)控制中討論和使用較多的3種,它們被廣泛應(yīng)用于工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域。2無線技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用工業(yè)無線技術(shù)適合在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下使用,具有很強(qiáng)的抗干擾能

6、力、超低能耗、實(shí)時(shí)通信、增加用戶或更改網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方便、靈活、經(jīng)濟(jì)等技術(shù)特征,擴(kuò)展了工業(yè)用戶的自由度。同時(shí),無線網(wǎng)絡(luò)的成本在網(wǎng)絡(luò)的配置、安裝、修改和擴(kuò)展等方面都低于有線網(wǎng)絡(luò),并憑借其自身的技術(shù)特點(diǎn)廣泛地應(yīng)用于國(guó)防軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)、城市管理、醫(yī)療、工業(yè)控制、反恐、抗災(zāi)等諸多領(lǐng)域。2.1基于WIA-PA的建筑檢測(cè)儀以近來頻發(fā)的地震災(zāi)害為例,基于WIA?PA的建筑監(jiān)測(cè)儀能對(duì)建筑物強(qiáng)度結(jié)構(gòu)的健康情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。高層建筑有個(gè)共同的特點(diǎn),即建筑結(jié)構(gòu)極其敏感,因此其前端的測(cè)量點(diǎn)部署很難采用有線方式,否則極易損害建筑結(jié)構(gòu)受力狀況。而無線技術(shù),特別是不需供電的

7、低功耗無線技術(shù),在解決建筑物健康監(jiān)測(cè),尤其在前端100m數(shù)據(jù)獲取問題中,具有極其重大的意義。節(jié)點(diǎn)具有無線監(jiān)測(cè)能力,體積較為小巧,可以很容易地安裝在建筑物的關(guān)鍵受力點(diǎn)上,而不影響建筑物外觀,具體實(shí)物圖。同時(shí)其低功耗的優(yōu)點(diǎn)可以避免節(jié)點(diǎn)的頻繁更換,省去了復(fù)雜耗時(shí)的布線操作。使用時(shí)只要打開節(jié)點(diǎn)開關(guān),位于建筑物監(jiān)控中心的接收終端就可以實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù),與建筑報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)后,一旦探測(cè)到可能威脅到建筑物的震動(dòng)信息,立即發(fā)出報(bào)警信號(hào),及時(shí)通知建筑物內(nèi)人員立即撤離,反饋回監(jiān)測(cè)波形，平時(shí)該系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)還可以用來監(jiān)測(cè)建筑物老化狀況,為建筑物維護(hù)提供輔助決策信

8、息。2.2基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能電網(wǎng)在電力自動(dòng)化領(lǐng)域已有研究把無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于負(fù)荷預(yù)測(cè)、變電站自動(dòng)化、配電網(wǎng)繼電、配電線路故障定位、輸電線路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)防方面?；赪IA?PA的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)通過布置得當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)獲取電