传感器+无线通信=?发挥你的想象力!
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摘要:随着无线通信技术的日益成熟,越来越多的行业开始尝试无线应用。通信电缆的减少不仅提高了便利性,而且刺激了各种新兴应用的市场需求。
目前市场上近距离无线通信产品层出不穷,蓝牙应用广泛(Bluetooth),红外(IrDA)和无线局域网802.11(WIFI)。还有一些具有巨大发展潜力的近距离无线技术标准,即:zigbee、超宽频(UltraWideBand)、短距离通信(NFC),LORA等等。它们都有自己的特点,或者基于传输速度、距离和功耗的特殊要求G随着时代的到来,无线通信技术将大放异彩。
工业发达国家和新兴崛起国家为提高其产品在全球市场的竞争力,都力求在提高生产率的同时,降低包括能源消耗、原材料消耗和劳务成本。对于发达国家来讲,其劳务成本远远高于新兴崛起国家,因此特别重视促进创新和技术进步,采用新的技术手段来进一步提高生产效率。在这场竞争日益激烈的比赛中,无线通信技术在工业中的推广应用受到了特殊的重视。
另一方面,在工业环境下任何地点均能安装使用的智能无线传感器及其网络,具有足够的可靠性和自治处理能力,将为各种生产装置配备实施共享的数据采集能力,从而为提高生产率,改善产品质量,降低成本发挥重要作用。
下面我们列举三个应用场景,介绍一下无线通信技术整合后给传统行业带来的变化。
1、电池监控
大型集群UPS在系统中,通常需要监控系统中电池的工作状态,如工作电压、电流、温度、电池内阻等参数。UPS电池会预留RS485通信接口将每个电池的节点状态上传到上位机软件。当电池状态正常时,记录工作信息,当电池状态异常时触发报警。
这种通信方式带来了一些问题,方便性和安全性。485总线必须布线,系统越大,布线越繁琐。此外,如果布线不规范,也会给机房带来安全隐患。基于上述原因,部分UPS或者电池PACK制造商开始使用无线通信方案来取代有线通信。
图1
Zigbee它是一种低功耗、低成本、高可靠性、多节点、灵活拓扑等特点的低速局域网数据传输协议,特别适用于局域网内多节点自由组网的场合。如图2所示,安装在每个电池组上ZigBee模块,完成自组网络,可实时向网关服务器报告电池组的工作状态。
图2
有了无线网络,UPS电池组的现场安装要方便得多。工程师只需考虑电源电路的建设和通信部分ZigBee可以自组网。
2.智能温室
种植在温室中的植物对生长环境有严格的要求,温度、湿度、二氧化碳浓度等指标需要保持在稳定的范围内。早期的温室,通过布置各种传感器,手动定期检查,并调整温室内的温度控制器、加湿器等设备。然而,随着温室数量的增加,单个温室需要越来越多的传感器,传感器之间的通信电缆布线变得非常困难,手动管理温室变得越来越困难。
图3
网关通过各种传感器通过LoRa该技术进行无线连接。传感器节点需要电不便的温室中需要通过电池供电,这需要应用LoRa技术超低功耗。采用休眠 定期唤醒上传的工作模式,可大大降低传感器节点的功耗,一节干电池可使用2-3年。
由于成本原因,多个温室通常共用一个网关,因此温室中的相关控制设备也需要通过无线通信进行控制。同样,使用Lora也是不错的选择。Lora传输距离足够远,可干预数千个节点,足以满足温室节点数的需要。
图4
3.无线智能照明
传统的城市道路照明系统有一系列的缺点。能源利用率低、照明系统设计不完善、反馈信息不方便等问题,浪费了大量的人力物力资源。因此,从节能、提高城市照明系统管理水平的角度建设和完善城市照明系统已成为市政建设的必然趋势。
目前城市照明控制系统的技术发展趋势是:数据传输模式由原电力载波转变为GPRS/NB-IoT等待无线公网传输或ZigBee/LoRa等局域网传输;控制技术由原来的只控制开关转变为光照控制;遥控可以在功能上实现
图5
通常使用低功耗微处理器来处理灯光控制指令GPRS、NB-IoT、ZigBee、LoRa 等无线网络技术实现灯与控制柜之间的数据通信。
控制柜与监控中心主站距离较远,甚至跨越城市,因此采用4个不受距离限制G无线通信模式与监控中心相连;现场灯与控制柜之间的距离适中,成本低ZigBee网络或LoRa网络通信。如图6所示,每盏路灯都使用ZigBee控制无线网络。
图6
以上简要介绍了无线技术在我们当前生活中的三个应用。我相信,随着时间的推移,越来越成熟的无线通信技术将在更大程度上改变我们的生活。让我们一起见证吧!
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