工业无线传感器网络

工业无线传感器网络项目简介目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、 无线传感器网络——工业自动化的新热点 2\o"CurrentDocument"二、 无线传感器网络的典型应用 3\o"CurrentDocument"2.1石油和天然气行业 3\o"CurrentDocument"2.2化工行业 4\o"CurrentDocument"2.3钢铁冶金行业 6\o"CurrentDocument"2.4其它行业应用 7\o"CurrentDocument"三、 系统方案及特点 7\o"CurrentDocument"3.1本系统的主要特点： 8\o"CurrentDocument"3.2节点设计方案简介： 8\o"CurrentDocument"四、 总结 9、无线传感器网络——工业自动化的新热点无线传感器网络的出现引起了全世界范围的广泛关注，被称为二十一世纪最具影响的技术之一；改变世界的10大新技术之一；全球未来的四大高技术产业之一。无线传感器网络技术很快也将进入工业自动化和工业测控领域。伴随未来大多数工业仪表和自动化产品对无线传输功能的集成，从而完成从有线到无线的过渡。图一典型的工业用无线传感器网络图一是一个典型的工业用无线传感器网络示意图，核心部分是低功耗的传感器节点（可以使用电池长期供电、太阳能电池供电，或风能、机械振动发电等），网络路由器（具有网状网络路由功能）和无线网关（将信息传输到工业以太网和控制中心，或者传输通过互联网联网）。由于这些新的传感器节点价格低、外形小（只有以前尺寸的1/4）耗电少（一节电池可用两年甚至更长时间），对于那些由于建筑物和机器隐蔽处太多而无法部署常规有线传感器的工业环境来说，无疑是最理想选择。由于市场巨大，许多在工业自动化领域的老牌劲旅，如GE、Honeywell等，都推出了各种工业无线传感器网络产品和系统，国内也有不少研究机构和大型公司在进行相关研究。二、 无线传感器网络的典型应用工业无线传感器网络具有十分广阔的应用前景，OnWorld对近几年的工业无线市场情况做了统计和预测。图二工业无线市场前景统计与预测[OnWorld]无线技术增长最快的行业主要包括石油天然气、水环境和污水处理、化工、智能电网和自动化仓储等。石油和天然气行业石油和天然气行业是工业无线传感器网络应用非常合适的一个行业，其主要优点主要体现在以下几个方面：----油井系统节能----降低维修成本----提高管理水平----电机、油泵和水泵的状态实时监控----增加安全防盗功能

(a)单油井监控系统程线收度力远无接器温压(b)蒸汽注入系统(c)覆盖整个采油区的无线监控网络(a)单油井监控系统程线收度力远无接器温压(b)蒸汽注入系统(c)覆盖整个采油区的无线监控网络图三石油行业典型应用化工行业化工行业的安全问题一直是行业十分关注的问题，如何检测各个环节的温度、压力和泄漏问题是非常关键的。工业无线传感器网络可以广泛应用在石化行业的重要环节：----减压阀和止泻阀的泄露检测----疏水阀故障检测----仓储区过载检测MonitorAcousticMonitorSafet}1,Valve(a----疏水阀故障检测----仓储区过载检测MonitorAcousticMonitorSafet}1,Valve(a)减压阀和止泻阀的泄露检测(b)疏水阀故障检测(c)炼油厂仓储检测图三化工行业的典型应用场景钢铁冶金行业钢铁行业也是无线技术应用比较广泛的行业，无线技术在钢铁冶炼、阀门监控和设备运行状态监控中发挥着重要的作用。(a)恶劣条件下的监测与控制(b)压力检测(a)恶劣条件下的监测与控制(b)压力检测(c)旋转设备状态检测图四钢铁冶金行业的典型应用其它行业应用无线传感器网络在污水处理、温室环境监控等行业发挥重要作用。无线传输进入工业控制领域的趋势是无可置疑的。未来市场上的大多数仪表和自动化产品都将嵌入无线传输的功能。可以预见，随着技术的发展，对大多数监控和慢速控制的场合(近80%的自动化和过程控制场合)，无线传输是足够可靠的，而无线传感网的成熟将大大推进其应用进程。三、 系统方案及特点本系统是一套工业无线传感器网络的通用方案，主要由无线传感器节点(WSNMeasurementNodes),无线传感器网关(WSNGateway)和中央控制端(HostController)构成。每个无线传感器节点外接三路传感器，传感器的类型可以是温度、电压、轴承磨损度检测等；无线传感器网关是整个无线传感器网络的中心单元，负责控制信息的下达以及数据信息的收集；而中央控制单元可以实现数据信息的显示、分析和处理，同时也是整个系统的大脑中枢，对所有的网络设备进行控制、管理和维护。图五系统框图3.1本系统的主要特点：1、可以适用于各种不同行业的应用；2、适用于各种不同的物理量（转换成电信号）的采集；3、内置高性能放大电路，适用于微弱信号的采集；4、 较好的通用性，可以选用433MHz和2.4GHz频段进行无线传输；5、 采用星型拓扑，系统可靠性高；6、 可以扩展到多跳网络，从而增加监控范围；7、 当前支持多达255个无线传感器节点。良好的可扩展性，考虑未来更大规模的应用；8、 采用完全自主设计的协议栈和控制协议，针对不同的应用可实现最优系统性能；9、 可以和其他远程无线传输方式（如GPRS、3G等）融合。3.2节点设计方案简介：图六节点方案示意图方案说明：1、 无线发送采用的性能优异的无线模块，传输距离超过100米（视距）；2、 MCU采用8位单片机，性价比比较高；3、 8路A/D,精度为10位，输入电压范围为0〜AVCC；4、 接收数据通过串口发送给PC,可以进行各种处理和显示；5、 整个电路只使用一组24V电源，大大降低了成本和系统复杂度；6、 为适应工业应用的环境可能要考虑采用新型的具有抗干扰能力的无线射频芯片。四、 总结随着工业测控系统规模的不断扩大，降低投资和使用成本成为当今发展新阶段的迫切要求。研究和开发具有很强的抗干扰能力、超低能耗、实时通信，并且适应恶劣工业现场环境使