无线传感器网络的通讯

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欢迎访问e展厅 展厅 6 数据采集/无线通讯展厅 通讯卡, 数据采集卡, 无线通讯模块, 远程监控系统, RFID, 信号隔离器, 转换器... 如今，越来越多的人将无线传感器网络视为一种取代电缆进行数据传输的可靠、稳健型替代方案。仓库、航运码头、机场、制造工厂、工业园区甚至货车停车场也都因为迅速发展的无线传感器网络而发生着重大变化。由有线技术向无线传感器网络的转变是基于Zigbee或Modbus等一系列成熟的标准化技术进行的，顺应了市场降低成本的需求，具体包括减少安装和调试时间、延长正常运行时间、节约能源以及提高工作场所的安全性等。 无线网络逐渐流行主要是因为其投资回报率高。如果是多年以前，用户首先会问它是如何工作的，是否安全、可靠。但是现在，由于市场对无线网络已经非常熟悉和认同，所以用户关注的主要问题已经变为无线网络的安装成本是多少，能够节约多少成本，以及无线网络能够在多快的时间内完成调试并运行。 ZigBee智能无线网络传感器的通讯接口设计 ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。 Zigbee的基础是IEEE 802.15，但IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，因此Zigbee联盟扩展了IEEE，对其网络层协议和API进行了标准化。作为一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术，它主要用于近距离无线连接。它有自己的协议标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。 Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网，每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信；每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的几百米，甚至几公里；另外整个Zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。系统用户可以根据需求来选择不同功能的传感器节点，这样既可以最大化地满足用户的需求，又比较经济实惠。同时，系统将各种报警探测器集成在区域内部网络中，方便各种传感器之间协同工作和集中控制。 ZigBee无线传感器网络C51RF-WSN是基于IEEE 802.15.4技术标准和ZigBee网络协议而设计的无线数据传输网络。它适合用于无线传感监控，工业监控、楼宇自动化、数据中心、制冷监控、设备监控、社区安防、环境数据检测、仓库货物监控、农业蔬菜大棚内数据监控，煤气抄表等领域。 C51RF-WSN传感器网络主要包括以下部件： （1）网关。其接口类型为A型插头或B型插头，工作电压5V（DC），按键为复位键，采用USB转RS232接口，10针JTAG插座。 （2）数据采集板（DA100）。包括光敏、温度、湿度等传感器，UART接口，10针JTAG接口，20双排插座，其I/0全部引出，方便用户扩展，并可以接驳多种传感器。 （3）传感器扩展板（DA300）。包括加速度、温湿度、压力等传感器，采用AD模拟量输入，FTAG接口。 （4）CC2430模块。其工作电压：2.0V-3.6V；工作频率：2.4G；芯片闪存：128K；芯片RAM：8K；接收灵敏度：101dB；传输速率：≦250K。 （5）2.4G杆状天线。 Modbus智能无线网络传感器的通讯接口设计 Modbus是一种工业通信和分布式控制系统协议，最初是由美国著名的可编程控制器公司提出，目前广泛被用于工业控制系统当中，作为无线数据传输新的新型技术。Modbus作为一种主从协议，允许一台主机与多台从机通信，Modbus中通常有两种有效的无线数据传输方式，ASCII码和RTU方式，后者主要优势在于相同的波特率下，RTU方式无线数据传输效率高许多。 工业生产中油田、气田是无线数据传输需求较大的企业，生产数据主要集中在联合站，一般的油田气田基地都会有5到10几个的联合站，站间距离从几百米到十几公里不等，而每个联合站又需要3到5名的操作员，每个操作员岗位相距20到500米不等，然而生产过程中又对数据采集有实时性的要求。以往建立这些联合站数据连接管理系统的方法有很多种，如拉光缆、电缆、安装CDMA网络等等，这些方法普遍都有一个共同缺点，那就是造价高，运营成本也很高，而采用Modbus的无线数据传输就能解决这一难题。 无线流量采集装置（WN60S）集数据采集、控制与无线通信功能为一体的终端测控产品。一台装置能同时采集多路模拟量、开关量、脉冲信号，输出多路开关量。并对1路模拟量、1路开关量进行积分运算，统计介质的总流量，通过无线的方式上传数据。该无线流量采集装置用于采集分布式就地安装的传感器数据（比如压力、流量、温度、风速、风量等等参数），开关状态数据，并将采集到的数据经过无线的方式上传至监控中心，接受监控中心的控制指令，输出开关量。 在工业生产过程中，需要对分散分布安装的各种介质流量传感器的数据进行累加计算，同时又要采集介质的压力、温度、浓度等等参数，以及设备的运行状态等数据。现有的设备只能对流量进行统计，而不能采集其它参数，而且传感器、机器设备的安装点分散，可能是安装在车间，也可能是在管网上，在户外、野外等等各种环境下，采集这些数据，如用有线的方式传输，需跨越车间厂房，公路，山地、草坪，用电缆传输信号安装非常不便，投资成本高，运行管理维护非常不便。 选用无线流量采集装置采集传感器、设备的状态数据，并对相关介质的流量进行统计，可以很好的解决上述问题。无线流量采集装置被广泛应用于管网监控、储罐监测、冷藏环境监测等等，应用于能源数据采集系统、MES系统、DCS系统、SCADA系统。 小结 无线传感器网络能够大大降低网络安装和维护费用。由于无线传感器网络能够穿透墙壁和地板而在整个区域内传输数据，所以它没有布线成本，也不存在布线问题，同时对设备定位和放置的限制也更小。 安装迅速是用户采用无线传感器网络的另一个重要因素，尤其是对需要快速高效地重置制造线和装配线以确保最小停机时间的车间来说，每小时的停机时间都会造成制造商数万美元的经济损失。 当通过无线传感器网络来重置或改变装配线的布局时，技术人员只需简单地将设备和无线传感发射器移动到新的位置并开启无线网络即可，不必重新布线或安装电缆。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (9/4/2014)