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    傳感器+無線通信=? 發揮你的想象力!

    返回列表來源:柏艾斯 發布日期:2020-10-16 09:02:15瀏覽:-查看手機網址
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    目前市場上近距離無線通信產品層出不窮,廣泛應用的還是藍牙(Bluetooth),紅外(IrDA)和無線局域網802.11(WIFI)。同時還有一些非常具有發展潛力的近距離無線技術標準,它們分別是:zigbee、超寬頻(UltraWideBand)、短距離通信(NFC),LORA等。它們都有各自立足的特點、或基于傳輸速度、距離、耗電量的特殊要求,隨著5G時代的到來,無線通信技術必將大放異彩。

    工業發達國家和新興崛起國家為提高其產品在全球市場的競爭力,都力求在提高生產率的同時,降低包括能源消耗、原材料消耗和勞務成本。對于發達國家來講,其勞務成本遠遠高于新興崛起國家,因此特別重視促進創新和技術進步,采用新的技術手段來進一步提高生產效率。在這場競爭日益激烈的比賽中,無線通信技術在工業中的推廣應用受到了特殊的重視。

    另一方面,在工業環境下任何地點均能安裝使用的智能無線傳感器及其網絡,具有足夠的可靠性和自治處理能力,將為各種生產裝置配備實施共享的數據采集能力,從而為提高生產率,改善產品質量,降低成本發揮重要作用。下面我們列舉3個應用場景,為大家介紹在融合了無線通訊技術后,為傳統行業帶來了哪些改變?

    1、電池監控

    在大型集群式的UPS系統中,往往需要對系統內電池的工作狀況進行監測,如工作電壓、電流、溫度、電池內阻等參數。一般UPS電池會預留RS485通信接口,將各電池的節點狀態上傳至上位機軟件。當電池狀態正常時記錄工作信息,當電池狀態異常時觸發報警。

    這種通訊方式帶來一些問題,便捷性問題和安全性問題。485總線必須走線,系統越龐大走線工作越繁瑣。此外,如果走線不規范,還將為機房帶來安全性隱患?;谝陨显?,部分UPS或者電池PACK廠商開始采用無線通信的方案替代有線通信。

     
    Zigbee是一種低速局域網數據傳輸協議,它具有低功耗、低成本、高可靠、多節點、靈活拓撲等特點,特別適合局域網內多節點自由組網的場合。如圖2所示,通過在每個電池包上安裝ZigBee模塊,完成自組網絡,就能夠將電池包的工作狀態實時上報到網關服務器。


     

    有了無線網絡,UPS電池包現場安裝就方便了許多,工程師只需要考慮電源回路的搭建,通信部分讓ZigBee自組網即可。

    2、智能溫室大棚

    需要放置于溫室大棚內栽種的植物,對生長環境都有著較為苛刻的要求,溫度、濕度、二氧化碳濃度等指標都需要維持在一個穩定的范圍內。早期的溫室大棚,通過布置各種傳感器,人工定時去查看,并對大棚內的溫控器、加濕器等設備進行調整。但隨著溫室大棚數量越來越多、單個大棚內需要的傳感器也越來越多,傳感器之間的通訊線纜布線變得非常困難,通過人工去管理大棚也變得原來越難。


     

    網關與各種傳感器之間通過LoRa技術進行無線連接。在取電不方便的大棚內,傳感器節點均需要通過電池供電,這就需要應用LoRa技術的超低功耗。采用休眠+定時喚醒的上傳的工作模式,能夠極大降低傳感器節點的耗電量,一節干電池可以使用2-3年。

    出于成本考慮,一般情況下多個大棚會共用一個網關,這樣大棚內的相關控制設備,也需要通過無線通訊來控制。同樣,使用Lora也是一種不錯的選擇。Lora的傳輸距離足夠遠,可介入節點數上千個,足以滿足大棚內節點數需求。


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    3、無線智能燈光

    傳統的城市道路照明系統存在一系列弊端。能源利用率低、照明系統設計不完善、不方便反饋信息等問題,浪費大量的人力和物力。所以說,從節約能源、提高城市照明系統管理水平的角度去建設和完善城市照明系統,已經成為了市政建設的一個必然的趨勢。

    當前城市照明控制系統的技術發展趨勢是:數據傳輸方式由原先的電力載波改造為GPRS/NB-IoT等無線公網傳輸或ZigBee/LoRa等局域網傳輸;控制技術由原先的只控制開關改造為光照度控制;功能方面可實現遙控控制。


     

    通常采用低功耗微處理器來處理燈光的控制指令,通過GPRS、NB-IoT、ZigBee、LoRa 等無線網絡技術實現燈與控制柜之間的數據通信。

    控制柜和監控中心主站之間距離較遠,甚至跨越城區,所以采用不受距離限制的4G無線通信方式與監控中心相連;而現場的燈和控制柜之間則采用距離適中、成本較低的 ZigBee網絡或LoRa網絡來通信。如圖6所示,各盞路燈采用ZigBee無線網絡來控制。


     
    上面簡單的介紹了無線技術在我們當前生活中的三個應用,相信隨著時間的推移,愈發成熟的無線通訊技術將更大程度地改變我們的生活,讓我們一起見證吧!

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