ieee1451标准在工业无线传感网络中地应用

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1、a华中科技大学硕士学位论文1绪论本章阐述了当前智能传感技术的发展状况以及存在的一些问题，阐述了智能传感和无线通信技术融合的必要性和应用前景，并简单地介绍了IEEE1451标准，然后介绍了当前针对无线网络传感器技术和IEEE1451标准的研究现状。最后简要介绍本文研究内容和章节安排。1.1课题背景及意义无线传感器网络是当今国内外备受关注的，由多学科高度交叉的新兴前沿研究领域，它综合了传感器技术，嵌入式计算技术，现代网络及无线通信技术，分布式信息处理技术等。无线传感器网络的研究采用系统发展模式，必须将现代的先进微电子

2、技术，微细加工技术，片上系统SoC（System-on-Chip），纳米材料，无线通信技术，信号处理技术，计算机网络技术等融合，以实现微型化，集成化，多功能化及系统化，网络化，特别是实现无线传感器网络特有的超低功耗系统设计。无线传感器网络具有十分广阔的应用前景，在军事国防，工农业，城市管理，生物医疗，环境监测，抢险救灾，防恐反恐，危险区域远程控制领域有重要的科研价值和重要的实验价值，它已经引起了世界许多国家军事界，学术界和工业界的高度重视，并被公认为是对21世纪产生巨大影响的技术之一[1]。在传统的工业的智能传感

3、器网络里，目前还是以有线连接即现场总线作为主要解决方案。由于现场总线接口标准繁多，如CAN（控制局域网络），LONWORKS（局部操作网络），PROFIBUS（过程现场总线），HART（可寻址远程传感器数据通信），FF（基金会现场总线）等，不同的传感器网络往往使用不同的总线标准，这种情况通用性不强，对智能传感器网络的扩展和移植都十分不利。为此，国际电子工程师协会（IEEE）和NIST专门建立专家组制定了IEEE1451标准族[2]~[7]，IEEE1451系列标准未传感器或执行器提供了标准化的通信接口和软硬件的定

4、义，很好的解决了不同厂商传感器之间的互换性和互操作性问题[8]。传统的工业监控网络存在的电缆束缚、环境恶劣和安全性差等问题，而随着智能传感器网络规模的迅速膨胀，暴露出来的问题日益明显，同时，无线通信技术具有很强的灵活性和健壮性。因此，在工业现场环境应用无线网络传感器技术可以很好1aa华中科技大学硕士学位论文的解决布线困难等问题，同时也可预知设备潜在的问题，减少事故的发生，从而提高了生产效率，降低了整体的生产成本。基于该方面的需求，IEEE组织在原有IEEE1451标准的基础上进行了扩充，提出了其无线标准—IEEE

5、1451.5，该标准为工业监控领域提供了解决方案，目前支持802.11，蓝牙，Zigbee，6LoWPAN四种无线协议。IEEE1451智能变送器标准族各成员的名称，描述以及当前发展状态如表1-1所示。表1-1IEEE1451标准族代号名称与描述状态IEEEP1451.0智能变送器接口标准待颁布IEEE1451.1—1999网络适配器信息模型颁布标准IEEE1451.2—1997变送器与微处理器通信协议和TEDS格式颁布标准IEEE1451.3—2003分布式多点系统数字通信与TEDS格式颁布标准IEEE1451

6、.4—2004混合模式通信协议与TEDS格式颁布标准IEEE1451.5—2007无线通信协议与TEDS格式颁布标准IEEEP1451.6CANopen协议变送器网络接口开发中由于IEEE1451.5于2007年10月才正式推出，国内外关于该标准的研究还未跟上。而标准化，统一化，规范化的无线传感器技术有利于无线传感器的推广和普及，也必然是未来传感器研究和发展的主要方向。目前，国外很多厂商已经意识到这一问题，美国一些大公司就参与了IEEE1451系列标准的制订，并有部分公司推出了相关产品。而国内相对该标准的研究起步

7、较晚，技术上落后于国外，也没有相关应用研究成果报道。因此，针对IEEE1451标准的研究就显得尤为重要。本文研究的对象就是IEEE1451标准在工业无线传感器网络中的应用。1.1国内外研究现状1.2.1关于无线传感器网络技术的研究现状随着近年来国际上对无线传感器网络的广泛关注，尤其是无线传感器网络在国防军事，国家安全，环境科学，交通管理，医疗卫生，反恐，灾害监控，空间探索等领域的巨大潜在应用价值，使得很多政府机构和科研单位对于无线传感器网络研究方面的投入也在不断加大，从而使无线传感器网络研究发展取得了很大的进步[

8、2]。2aa华中科技大学硕士学位论文从国内的研究来看，国内有关无线传感器网络的研究才刚刚起步，清华大学，华中科技大学，西南交通大学，黑龙江大学，大连理工大学，中科院传感器技术国家重点实验室等单位，近几年开始无线传感器网络的相关研究。从目前国内公开发表的学术文章来看，主要是一些从事计算机网络及传感器技术研究的专业人士，从无线传感器网络体系结构等知识点角度对无线传感器网络的技