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工业无线传感器有助于工业物联网时代实现业务及服务变革

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发表时间:2019-07-29 10:02作者:德诚智能制造网址:http://www.danbokj.com

低功率处理器、智能无线网络和低功率传感器以及“大数据”分析的出现导致人们对在智能制造优化中应用工业物联网兴趣大增。


简言之,工业物联网这些技术相结合使得能够将大量传感器放置到任何地方:不仅是通信和电力基础设施存在的地方,也可以是任何有宝贵信息需要收集的地方,这些信息关乎“物体”的行为方式、在哪里或者是什么。


给诸如机器、泵、管道、火车车厢等“物体”配备传感器的做法在工业界并不是什么新鲜事。从炼油厂到生产线,在各种工业环境中,定制传感器及网络已经大量存在。过去,这类运行技术系统作为单独的网络运行,保持很高的网络可靠性和安全性标准,用消费类技术根本无法满足这样高的要求。


按照这些高标准过滤可用的技术,最终剩下的是最适合关键业务型工业物联网应用的技术。尤其是,这些传感器的连网方式决定了传感器是否可以安全、能否具成本效益以部署在工业应用所处的典型严酷环境中。


可靠性与安全性位居于首。对消费类应用而言,成本常常是最重要的系统属性,与此不同,工业应用一般将可靠性和安全性放在最重要的位置。一个公司的盈利能力、工人生产商品的质量和效率以及工人的人身安全常常取决于这些网络,如果想到这一点,就不会对上述调查结果感到意外了。这就是可靠性和安全性对工业无线传感器网络而言必不可少的原因。


安全性是工业无线传感器网络的另一个关键属性。在WSN中实现安全性的主要目标是:保密性,在网络中传送的数据除了预期接收者,不能被其他任何人读取。完整性,任何接收到的信息都得到确认,完全是所发送的信息,对内容没有任何添加、删减或修改。真实性,声称来自给定来源的信息实际上确实来自该来源。如果将时间作为验证方法的一部分,那么真实性还可保护信息免于被录制和回放。


工业物联网不是由无线专家安装的。成熟行业大多在传统产品基础上增加工业物联网产品和服务,这些行业的客户之部署环境既有老设备又有新设备。工业WSN中的智能性必须体现在使工业物联网产品具备易用性,使现有现场工作人员能够无缝过渡到新的工业物联网产品。


网络应该快速地自助形成,这样安装人员就可以留给站点一个稳定运行的网络;当连接较弱或无连接时,通过自我修复避免服务中断;当服务确实中断时,进行自助报告和诊断;一般部署完成后,仅需要很少的或者不需要维护,从而避免现场维护导致的高成本。对很多应用而言,其成功部分取决于能否在难以到达或非常危险的地区部署,因此物联网设备必须靠电池运行,一般要运行超过5年时间。


传感器无处不在。就工业物联网应用而言,准确放置传感器或控制点是至关重要的。无线技术的承诺是无需连线即可通信,但是如果需要每隔几小时或数月通过插入电源插座或再充电来给无线节点供电,那么部署成本会令人望而却步,而且这么做也不切实际。


例如,给旋转设备加上传感器以监视设备的工作状况,不可能使用有线连接,但是通过监视运行中的设备而获得的信息使客户能够预期地维护关键设备,从而避免不希望出现和花费不菲的的宕机。


时间问题。工业监视和控制网络是关键业务型的。这种网络巩固了影响商品生产基本成本的系统,其数据及时性是至关重要的。过去10年来,确定性TSCHWSN系统已经过多种监视和控制应用的现场考验。这类时隙系统(例如WirelessHART)其数据传送是盖上时间戳和有时间限制的。


在这类网络中,自动为需要更多数据发送机会的节点配置更多时隙,而且通过在网络中的相继通路上配置多个时隙,可以在这种网络中实现低延迟传送。这种数据传送协调能力还极大地提高了频繁、密集的数据传送网络的部署能力。如果没有一个时间表,洪水般无序涌入的无线流量会使非TSCH无线网络崩溃。


网络运行的可视性是关键。工业网络要求连续运行很多年,然而无论一个网络多么坚固,仍然有可能发生问题。即使网络在安装时运行良好,但是在其运行寿命期内,网络质量还是可能受到各种环境因素的影响。针对这类问题提前发出适当的警报对任何工业网络而言都是很重要,而能够快速诊断并解决问题也是高质量服务的关键。


谈到提供网络管理指标的可视性,并非对所有无线传感器网络都要一视同仁。不过,至少工业无线网络的管理系统应该针对以下方面提供可视性:用信号强度(RSSI)来衡量的无线链路质量。端到端数据包传送成功率。网格质量,突出显示没有足够备用路径的节点以保持网络可靠性。节点状态和电池寿命(在适用的情况下)


在采用智能网络的最佳工业应用部署中,修复这类问题的方法是,自动在替换路径上重新发送数据,同时连续更新网络拓扑,以最大限度地提高连接性。智能“物体”应该拥有智能网络。人们对提高“物体”智能化程度相当关注,但是在工业物联网应用中,这并非“智能化”的惟一归属地。工业物联网络应该既利用智能化终端节点,又利用企业IT和运行技术部门必须提供的最佳网络和安全管理功能。网络应该是高度可配置以满足特定应用需求。


工业物联网在很大程度上是一种工业现象,有明确的业务驱动力和引人注目的投资回报。在关键业务型应用中,工业无线传感器网络必须满足很高的智能化和安全性标准,并能够无需导线可靠运行很多年。


现有及新出现的无线网格网络标准可以满足这些严格要求,这些标准将成为关键的工业物联网基本构件,有助于工业客户在工业物联网时代实现业务及服务变革。


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