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如今，越來(lái)越多的人將無(wú)線技術(shù)視為一種取代電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽俊⒎�(wěn)健型替代方案。倉(cāng)庫(kù)、航運(yùn)碼頭、機(jī)場(chǎng)、制造工廠、工業(yè)園區(qū)甚至貨車停車場(chǎng)也都因?yàn)檠杆侔l(fā)展的無(wú)線技術(shù)而發(fā)生著重大變化。 由有線技術(shù)向無(wú)線技術(shù)的轉(zhuǎn)變是基于IEEE 802.15.4這一成熟的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)進(jìn)行的，順應(yīng)了市場(chǎng)降低成本的需求，具體包括減少安裝和調(diào)試時(shí)間、延長(zhǎng)正常運(yùn)行時(shí)間、節(jié)約能源以及提高工作場(chǎng)所的安全性等。 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)逐漸流行主要是因?yàn)槠渫顿Y回報(bào)率高。如果是多年以前，用戶首先會(huì)問(wèn)它是如何工作的，是否安全、可靠。但是現(xiàn)在，由于工業(yè)市場(chǎng)對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)非常熟悉和認(rèn)同，所以用戶關(guān)注的主要問(wèn)題已經(jīng)變?yōu)闊o(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安裝成本是多少，能夠節(jié)約多少成本，以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能夠在多快的時(shí)間內(nèi)完成調(diào)試并運(yùn)行。 圖1：由電池供電的無(wú)線傳感器可用來(lái)指示機(jī)庫(kù)小門的開(kāi)閉狀態(tài)。電纜和電線會(huì)因?yàn)闄C(jī)庫(kù)大門的運(yùn)動(dòng)而迅速被纏繞和損壞。 在許多情況下，當(dāng)采用電纜連接傳統(tǒng)型開(kāi)關(guān)或傳感器的方案在經(jīng)濟(jì)或技術(shù)上不可行時(shí)，如需要安裝在移動(dòng)的門或設(shè)備上時(shí)，無(wú)線技術(shù)將是最佳的解決方案。電纜的持續(xù)移動(dòng)和撓曲將會(huì)嚴(yán)重縮短這些接線的壽命，而使用無(wú)線傳感器將門的開(kāi)閉狀態(tài)輸送至監(jiān)控系統(tǒng)就簡(jiǎn)單很多。具體實(shí)例包括機(jī)場(chǎng)的機(jī)庫(kù)大門（見(jiàn)上圖）或擁有許多訪問(wèn)面板、窗口以及通風(fēng)口的設(shè)施。一個(gè)打開(kāi)的通風(fēng)口會(huì)分別在夏天和冬天造成冷氣和暖氣流失。使用無(wú)線技術(shù)來(lái)監(jiān)控這些進(jìn)出口的狀態(tài)已經(jīng)越來(lái)越普遍。每個(gè)通風(fēng)口或窗戶處的傳感器都能夠?qū)顟B(tài)數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控站或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送至用戶開(kāi)發(fā)的智能手機(jī)app上。 無(wú)線技術(shù)的另一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)就是它的故障排除和安裝比有線網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單很多。在許多情況下，安裝過(guò)程可簡(jiǎn)化至只有這么幾個(gè)步驟：連接無(wú)線開(kāi)關(guān)，安裝接收器并上電，以及將其與任何適用的網(wǎng)絡(luò)或控制器相連接。一個(gè)非技術(shù)人員都能夠在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成安裝并使系統(tǒng)運(yùn)行。 無(wú)線技術(shù)正逐漸成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在大量應(yīng)用中的首選方案。當(dāng)電纜走線不易實(shí)現(xiàn)時(shí)，無(wú)線技術(shù)通常都能夠非常有效地解決問(wèn)題。例如，工業(yè)設(shè)施中的儲(chǔ)存罐通常都是使用無(wú)線限位開(kāi)關(guān)來(lái)監(jiān)測(cè)罐內(nèi)油或其它液體的液面高度的。 圖2：限位開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)應(yīng)用是防止儲(chǔ)存罐內(nèi)液體溢出。當(dāng)儲(chǔ)存罐裝滿液體后，液面高度會(huì)改變限位開(kāi)關(guān)的位置，此時(shí)無(wú)線限位開(kāi)關(guān)會(huì)向泵控制器發(fā)送一個(gè)信號(hào)，使其將液體從存儲(chǔ)罐中抽出，從而降低液面高度。當(dāng)液面高度下降以后，無(wú)線限位開(kāi)關(guān)會(huì)向控制器發(fā)送另一個(gè)信號(hào)來(lái)關(guān)閉泵。新型的霍尼韋爾Limitless WDRR無(wú)線接收器能夠控制多達(dá)14個(gè)存儲(chǔ)罐和14臺(tái)獨(dú)立的泵。 工廠中的無(wú)線應(yīng)用 無(wú)線技術(shù)能夠大大降低網(wǎng)絡(luò)安裝和維護(hù)費(fèi)用。由于802.15.4無(wú)線技術(shù)能夠穿透墻壁和地板而在整個(gè)工廠內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)，所以它沒(méi)有布線成本，也不存在布線問(wèn)題，同時(shí)對(duì)設(shè)備定位和放置的限制也更小。 安裝迅速是工廠采用無(wú)線技術(shù)的另一個(gè)重要因素，尤其是對(duì)需要快速高效地重置制造線和裝配線以確保最小停機(jī)時(shí)間的工廠車間來(lái)說(shuō)。每小時(shí)的停機(jī)時(shí)間都會(huì)造成制造商數(shù)萬(wàn)美元的經(jīng)濟(jì)損失。 當(dāng)通過(guò)無(wú)線技術(shù)來(lái)重置或改變裝配線的布局時(shí)，工廠經(jīng)理只需簡(jiǎn)單地將設(shè)備和無(wú)線傳感發(fā)射器移動(dòng)到新的位置并開(kāi)啟無(wú)線網(wǎng)絡(luò)即可，不必重新布線或安裝電纜。 圖3：大型、繁忙的制造工廠（如汽車制造廠）經(jīng)常需要重置裝配線，此時(shí)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的靈活性以及突出的投資回報(bào)率使得無(wú)線技術(shù)非常具有吸引力。 維護(hù)和維修成本對(duì)工廠經(jīng)理來(lái)說(shuō)也是一個(gè)挑戰(zhàn)，而通過(guò)使用無(wú)線技術(shù)代替有線技術(shù)就能夠有效地減少這一成本。 開(kāi)關(guān)在工業(yè)和輸送控制、位置監(jiān)控以及門、臂架及閥門狀態(tài)監(jiān)控等方面扮演著重要角色。然而，有線開(kāi)關(guān)和傳感器的安裝和維護(hù)卻是個(gè)很大的挑戰(zhàn)，特別是在惡劣的環(huán)境中或經(jīng)常需要彎曲線纜的應(yīng)用場(chǎng)合中。此外，傳統(tǒng)的線纜還有導(dǎo)致工人跌倒的危險(xiǎn)，并可能在設(shè)備正常使用過(guò)程中被損壞，造成昂貴的停機(jī)時(shí)間。 無(wú)線開(kāi)關(guān)能夠減少維護(hù)成本，因?yàn)樵O(shè)備連接的復(fù)雜性降低了。通過(guò)消除傳感器和開(kāi)關(guān)的電纜，工廠經(jīng)理能夠簡(jiǎn)化故障排除過(guò)程。在一些情況下，使用電池供電的開(kāi)關(guān)或傳感器能夠徹底去除使用電纜的必要。通過(guò)消除電纜或接線引成的連續(xù)性問(wèn)題，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)也增加了系統(tǒng)的可靠性。 此外，無(wú)線設(shè)備的重新放置或配置也非常簡(jiǎn)單，例如不需要切斷和重新連接電纜，從而消除了錯(cuò)誤連線的風(fēng)險(xiǎn)。在許多情況下，安裝一個(gè)新的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)要比更換現(xiàn)有損壞的電纜成本更低，速度更快，因?yàn)楦鼡Q現(xiàn)有損壞電纜常常要花費(fèi)很多時(shí)間去排除故障和更換電纜，造成了較長(zhǎng)的停機(jī)時(shí)間。 圖4：一個(gè)有趣的工廠新應(yīng)用是在緊急噴淋裝置及洗眼設(shè)施上使用無(wú)線警報(bào)。通過(guò)噴淋裝置上的無(wú)線按鈕，員工能夠在噴淋裝置啟動(dòng)時(shí)激活警報(bào)。無(wú)論是有意操作還是誤操作，只要有員工激活了噴淋裝置，工廠管理人員都會(huì)知道。 戶外應(yīng)用——倉(cāng)儲(chǔ)堆場(chǎng)和貨車停車場(chǎng) 無(wú)線技術(shù)不僅適用于工廠內(nèi)部，也適用于戶外（如航運(yùn)中心、倉(cāng)庫(kù)堆場(chǎng)、貯木場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、加油站等），尤其是大型開(kāi)闊的場(chǎng)地，其地下電纜要持續(xù)經(jīng)受惡劣環(huán)境引起的風(fēng)險(xiǎn)以及重型車輛的碾壓。故障排除或更換車道下?lián)p壞的電纜經(jīng)常要花費(fèi)數(shù)周的時(shí)間。相比之下，使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)代替有線網(wǎng)絡(luò)則只需要幾個(gè)小時(shí)，而且成本也低很多。無(wú)線技術(shù)能夠大大降低故障排除及更換地下電纜所造成的停機(jī)時(shí)間。 圖5：在大型貨車停車場(chǎng)，無(wú)線開(kāi)關(guān)可用于防止偷盜燃油。有些貨車司機(jī)會(huì)強(qiáng)行打開(kāi)油泵并解開(kāi)控制來(lái)偷盜燃油。因此可以在油泵門上安裝一個(gè)無(wú)線開(kāi)關(guān)，它會(huì)在油泵門被打開(kāi)時(shí)向辦公室發(fā)出警報(bào)。 關(guān)于工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，開(kāi)發(fā)人員和終端用戶需要知道哪些 IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)是一種穩(wěn)健的個(gè)域網(wǎng)(PAN)，具有低功率、低數(shù)據(jù)傳輸率等特性，經(jīng)常用于工業(yè)監(jiān)測(cè)和控制。與Wi-Fi技術(shù)可支持100M/s的傳輸速度不同，802.15.4射頻裝置只需在給定的時(shí)間內(nèi)最多傳輸幾百字節(jié)的數(shù)據(jù)即可。因?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸率要求低，所以這類射頻裝置通常只需很小的傳輸功率。即使沒(méi)有交流電源，一個(gè)小型電池也能夠給一個(gè)802.15.4工業(yè)射頻裝置供電許多年而不需更換電池或充電。這種低功率特性給無(wú)線技術(shù)提供了更多的靈活性，使得無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在許多場(chǎng)合中既不需要數(shù)據(jù)線，也不需要電源線。 圖6：基于802.15.4點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式，多達(dá)14個(gè)霍尼韋爾Limitless開(kāi)關(guān)可同時(shí)與一個(gè)接收模塊進(jìn)行通信，由一個(gè)面板安裝或工業(yè)DIN導(dǎo)軌安裝的接收器來(lái)接收無(wú)線信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為輸出。輸出可以是LED燈、蜂鳴器或者傳統(tǒng)控制器所使用的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。 在大型室內(nèi)或室外，即使裝置與監(jiān)控器之間有著相對(duì)開(kāi)闊的空間距離，這些802.15.4射頻裝置也能夠提供可靠連接。35-dB的鏈路余量能夠保證小型障礙物或強(qiáng)降雨不會(huì)降低通信質(zhì)量。在一些安裝應(yīng)用中，信號(hào)還能夠穿透某些材料建成的墻壁。當(dāng)有卡車或其它移動(dòng)設(shè)備在傳感器與接收器間移動(dòng)時(shí)，無(wú)線技術(shù)的這種特性也能夠有效防止通信暫時(shí)中斷。 IEEE 802.15.4射頻裝置的通信范圍達(dá)1000多英尺（304米）。在強(qiáng)降水、雨或雪等極端環(huán)境下，信號(hào)的通信范圍會(huì)減少約75英尺（23米）。 圖7：霍尼韋爾Limitless WDRR Din導(dǎo)軌安裝或面板安裝接收器，支持多達(dá)14個(gè)電池供電的遠(yuǎn)程無(wú)線限位開(kāi)關(guān)。 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的監(jiān)控器/接收器單元通常能夠支持一個(gè)或多個(gè)裝置。例如霍尼韋爾Limitless WDRR接收器就能夠支持多達(dá)14個(gè)電池供電的遠(yuǎn)程無(wú)線裝置。除連續(xù)監(jiān)測(cè)傳感器和開(kāi)關(guān)的狀態(tài)以外，控制器還能夠監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)獨(dú)立裝置的信號(hào)強(qiáng)度和電池電量。當(dāng)電池電量即將耗盡或開(kāi)關(guān)卡死時(shí)，操作者就會(huì)立刻知道并采取正確的措施。 如果電池電量變低或網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了傳輸問(wèn)題，系統(tǒng)將會(huì)向操作者發(fā)送警報(bào)，從而在問(wèn)題變嚴(yán)重之前得到有效糾正。 無(wú)干擾 由于802.15.4是一種PAN標(biāo)準(zhǔn)，所以它能夠獨(dú)立于藍(lán)牙、Wi-Fi及無(wú)線電話等其它常用無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)。盡管它們都在2.4GHz頻段工作，但PAN網(wǎng)與LAN網(wǎng)之間并沒(méi)有信息交換，也不會(huì)相互干擾，因此無(wú)需IT部門參與工作。 網(wǎng)絡(luò)安全 為確保通信鏈路安全，802.15.4射頻裝置可被設(shè)置成需在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控器上進(jìn)行注冊(cè)。您只需執(zhí)行一次該注冊(cè)或配對(duì)過(guò)程就可以建立連接。在裝置與其監(jiān)控器完成配對(duì)以后，只要兩個(gè)裝置都還有電，那么它們就可以持續(xù)不斷地交換信息。 當(dāng)配對(duì)建立以后，即使監(jiān)控器斷電或開(kāi)關(guān)更換電池，這種配對(duì)關(guān)系也會(huì)保持下去。這就保證了網(wǎng)絡(luò)具有自愈性，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)維護(hù)。監(jiān)控器能夠自動(dòng)地與任何掉鏈的已注冊(cè)開(kāi)關(guān)重新建立鏈接。但替換或重置裝置則需要清除和重新配對(duì)。 節(jié)約成本，靈活性更強(qiáng) 使用基于802.15.4的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)而非有線系統(tǒng)具有很多好處。無(wú)線技術(shù)不僅消除了伴隨電纜產(chǎn)生的高昂的維護(hù)費(fèi)用、故障排除費(fèi)用和維修費(fèi)用，而且還提供了一種高效、易于重置的網(wǎng)絡(luò)，不需要大量培訓(xùn)或非常熟練的技術(shù)人員就可實(shí)現(xiàn)。 如果您選用低功率802.15.4系統(tǒng)，那么在許多情況下，您將既不需數(shù)據(jù)線，也不需電源線。 當(dāng)工廠經(jīng)理評(píng)估有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點(diǎn)時(shí)，他們需要考慮成本節(jié)約、維護(hù)問(wèn)題、易于安裝和配置的性能、正常運(yùn)行時(shí)間和安全等。在許多情況下，與更換一個(gè)故障零件或現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)相比，安裝一個(gè)新的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在硬件成本和安裝時(shí)間方面都將花費(fèi)更少。 在過(guò)去十年里，基于802.15.4的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)在大量工業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)以及設(shè)施應(yīng)用中得到驗(yàn)證，具有極高的可靠性、耐用性以及成本效益。 |
