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1、自動化學科前沿講座題目無線技術學生姓名雷劉峰學號200820120108專業(yè)班級自動化801分院(系)信息自動化學科前沿講座?小五號宋體,居中論自動化的下一個技術前沿:無線技術亞洲特別是中國正日漸成為世界的制造中心,自動化技術與解決方案對于汽車、石油、化工、煙草、食品、電力、建筑等制造行業(yè)的發(fā)展起著至關重要的作用。已發(fā)展成為國內工業(yè)自動化領域大展的“工業(yè)自動化展”,始終致力于全面展示從電氣工程到機械工程、從制造業(yè)信息化到微處理技術的全球最先進自動化技術與解決方案,聚焦自動化領域最前沿的行業(yè)趨勢。二十世紀八十年代,在工業(yè)自動化領域誕生了
2、專有網絡,二十世紀九十年代,標準的現(xiàn)場總線開始出現(xiàn)。隨著二十一世紀的到來,我們將發(fā)現(xiàn)在自動化系統(tǒng)的很多部分會出現(xiàn)無線連接。無線不僅僅是用無線電來代替有線局域網(LAN),盡管這將是其應用的一部分。它也不僅僅是取代有線電話網絡,盡管這一取代已經開始。對于制造業(yè)而言,無線的突出意義在于很多新的應用——以前不可能或不實用的、將成為可能無線是另一個充滿活力的技術,低成本無線連接的出現(xiàn)使新應用成為可能。1無線技術的概述無線技術是一種新興的,面向現(xiàn)場應用的,短程、低速率信息交互的無線通信技術。工業(yè)用無線傳感器網絡,是指一類為傳感器、執(zhí)行器和控制器
3、之間提供冗余、容錯的無線通信連接的嵌入式通信網絡。按現(xiàn)今工業(yè)自動化業(yè)界的共同認識,在工業(yè)自動化和控制環(huán)境中的無線應用劃分為監(jiān)控、控制和安全應用三大類[1]。和有線局域網相比,無線的一個不同點在于它通常是由標準委員會開發(fā)的。國際條約和世界各國管理著頻率分配和頻段使用。絕大多數(shù)正在出現(xiàn)的無線網絡的核心在于數(shù)據包交換和擴展頻譜技術的使用。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),此時沒有數(shù)據包產生,通訊信道也就根本沒有得到使用。數(shù)據包交換本身就是有效利用帶寬的巨大進步之一。1.1無線技術的發(fā)展現(xiàn)狀及優(yōu)勢工業(yè)無線技術是繼現(xiàn)場
4、總線之后,工業(yè)控制領域的又一個熱點技術,是降低自動化成本、提高自動化系統(tǒng)應用范圍的最有潛力的技術,也是未來幾年工業(yè)自動化產品新的增長點。在工業(yè)控制系統(tǒng)中引入無線通信技術,可設計全新的無線工業(yè)控制網絡通信體系或無線與有線混合的工業(yè)控制網絡通信體系,從而促進傳統(tǒng)控制網絡升級換代。工業(yè)無線正處于一個高速發(fā)展的階段,突出的優(yōu)勢創(chuàng)造了巨大的市場,不過它在應用上依舊受到限制。據美國網絡技術市場分析ONWorld公司對工業(yè)無線技術市場進行調研的結果顯示,阻礙用戶接受無線技術的關鍵問題在于工業(yè)無線技術缺乏統(tǒng)一的國際標準。針對這一問題,一些國際大公司和
5、區(qū)域組織開始了相關的工作,并且取得了重要的突破。目前在工業(yè)控制和消費電子領域使用的無線網絡技術有ZigBee、無線局域網(自動化學科前沿講座WiFi)、藍牙(Bluetooth)、ISA100、WIA?PA等,未來還會有3G、超寬頻(UWB)、無線USB、WMiax等。當然還有大量的私有和專用無線網絡在工業(yè)控制和消費電子裝置中使用,其中ZigBee,ISA100,WIA-PA是目前在國內工業(yè)控制中討論和使用較多的3種,它們被廣泛應用于工業(yè)檢測等領域。2無線技術在實際中的應用工業(yè)無線技術適合在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下使用,具有很強的抗干擾能
6、力、超低能耗、實時通信、增加用戶或更改網絡結構方便、靈活、經濟等技術特征,擴展了工業(yè)用戶的自由度。同時,無線網絡的成本在網絡的配置、安裝、修改和擴展等方面都低于有線網絡,并憑借其自身的技術特點廣泛地應用于國防軍事、環(huán)境監(jiān)測、城市管理、醫(yī)療、工業(yè)控制、反恐、抗災等諸多領域。2.1基于WIA-PA的建筑檢測儀以近來頻發(fā)的地震災害為例,基于WIA?PA的建筑監(jiān)測儀能對建筑物強度結構的健康情況進行監(jiān)測。高層建筑有個共同的特點,即建筑結構極其敏感,因此其前端的測量點部署很難采用有線方式,否則極易損害建筑結構受力狀況。而無線技術,特別是不需供電的
7、低功耗無線技術,在解決建筑物健康監(jiān)測,尤其在前端100m數(shù)據獲取問題中,具有極其重大的意義。節(jié)點具有無線監(jiān)測能力,體積較為小巧,可以很容易地安裝在建筑物的關鍵受力點上,而不影響建筑物外觀,具體實物圖。同時其低功耗的優(yōu)點可以避免節(jié)點的頻繁更換,省去了復雜耗時的布線操作。使用時只要打開節(jié)點開關,位于建筑物監(jiān)控中心的接收終端就可以實時獲取數(shù)據,與建筑報警系統(tǒng)聯(lián)動后,一旦探測到可能威脅到建筑物的震動信息,立即發(fā)出報警信號,及時通知建筑物內人員立即撤離,反饋回監(jiān)測波形,平時該系統(tǒng)收集的數(shù)據還可以用來監(jiān)測建筑物老化狀況,為建筑物維護提供輔助決策信
8、息。2.2基于無線傳感器網絡的智能電網在電力自動化領域已有研究把無線傳感器網絡應用于負荷預測、變電站自動化、配電網繼電、配電線路故障定位、輸電線路實時監(jiān)測與預防方面?;赪IA?PA的工業(yè)無線網絡通過布置得當?shù)墓?jié)點獲取電