自动化学科前沿讲座123

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1、自动化学科前沿讲座题目无线技术学生姓名雷刘峰学号200820120108专业班级自动化801分院（系）信息自动化学科前沿讲座 小五号宋体，居中论自动化的下一个技术前沿：无线技术亚洲特别是中国正日渐成为世界的制造中心，自动化技术与解决方案对于汽车、石油、化工、烟草、食品、电力、建筑等制造行业的发展起着至关重要的作用。已发展成为国内工业自动化领域大展的“工业自动化展”，始终致力于全面展示从电气工程到机械工程、从制造业信息化到微处理技术的全球最先进自动化技术与解决方案，聚焦自动化领域最前沿的行业趋势。二十世纪八十年代，在工业自动化领域诞生了

2、专有网络，二十世纪九十年代，标准的现场总线开始出现。随着二十一世纪的到来，我们将发现在自动化系统的很多部分会出现无线连接。无线不仅仅是用无线电来代替有线局域网(LAN)，尽管这将是其应用的一部分。它也不仅仅是取代有线电话网络，尽管这一取代已经开始。对于制造业而言，无线的突出意义在于很多新的应用——以前不可能或不实用的、将成为可能无线是另一个充满活力的技术，低成本无线连接的出现使新应用成为可能。1无线技术的概述无线技术是一种新兴的,面向现场应用的,短程、低速率信息交互的无线通信技术。工业用无线传感器网络,是指一类为传感器、执行器和控制器

3、之间提供冗余、容错的无线通信连接的嵌入式通信网络。按现今工业自动化业界的共同认识,在工业自动化和控制环境中的无线应用划分为监控、控制和安全应用三大类[1]。和有线局域网相比，无线的一个不同点在于它通常是由标准委员会开发的。国际条约和世界各国管理着频率分配和频段使用。绝大多数正在出现的无线网络的核心在于数据包交换和扩展频谱技术的使用。最值得一提的是通讯中频繁的“静默”期(如在消息传递的间隙)，此时没有数据包产生，通讯信道也就根本没有得到使用。数据包交换本身就是有效利用带宽的巨大进步之一。1.1无线技术的发展现状及优势工业无线技术是继现场

4、总线之后,工业控制领域的又一个热点技术,是降低自动化成本、提高自动化系统应用范围的最有潜力的技术,也是未来几年工业自动化产品新的增长点。在工业控制系统中引入无线通信技术,可设计全新的无线工业控制网络通信体系或无线与有线混合的工业控制网络通信体系,从而促进传统控制网络升级换代。工业无线正处于一个高速发展的阶段,突出的优势创造了巨大的市场,不过它在应用上依旧受到限制。据美国网络技术市场分析ONWorld公司对工业无线技术市场进行调研的结果显示,阻碍用户接受无线技术的关键问题在于工业无线技术缺乏统一的国际标准。针对这一问题,一些国际大公司和

5、区域组织开始了相关的工作,并且取得了重要的突破。目前在工业控制和消费电子领域使用的无线网络技术有ZigBee、无线局域网(自动化学科前沿讲座WiFi)、蓝牙(Bluetooth)、ISA100、WIA?PA等,未来还会有3G、超宽频(UWB)、无线USB、WMiax等。当然还有大量的私有和专用无线网络在工业控制和消费电子装置中使用,其中ZigBee,ISA100,WIA-PA是目前在国内工业控制中讨论和使用较多的3种,它们被广泛应用于工业检测等领域。2无线技术在实际中的应用工业无线技术适合在恶劣的工业现场环境下使用,具有很强的抗干扰能

6、力、超低能耗、实时通信、增加用户或更改网络结构方便、灵活、经济等技术特征,扩展了工业用户的自由度。同时,无线网络的成本在网络的配置、安装、修改和扩展等方面都低于有线网络,并凭借其自身的技术特点广泛地应用于国防军事、环境监测、城市管理、医疗、工业控制、反恐、抗灾等诸多领域。2.1基于WIA-PA的建筑检测仪以近来频发的地震灾害为例,基于WIA?PA的建筑监测仪能对建筑物强度结构的健康情况进行监测。高层建筑有个共同的特点,即建筑结构极其敏感,因此其前端的测量点部署很难采用有线方式,否则极易损害建筑结构受力状况。而无线技术,特别是不需供电的

7、低功耗无线技术,在解决建筑物健康监测,尤其在前端100m数据获取问题中,具有极其重大的意义。节点具有无线监测能力,体积较为小巧,可以很容易地安装在建筑物的关键受力点上,而不影响建筑物外观,具体实物图。同时其低功耗的优点可以避免节点的频繁更换,省去了复杂耗时的布线操作。使用时只要打开节点开关,位于建筑物监控中心的接收终端就可以实时获取数据,与建筑报警系统联动后,一旦探测到可能威胁到建筑物的震动信息,立即发出报警信号,及时通知建筑物内人员立即撤离,反馈回监测波形，平时该系统收集的数据还可以用来监测建筑物老化状况,为建筑物维护提供辅助决策信

8、息。2.2基于无线传感器网络的智能电网在电力自动化领域已有研究把无线传感器网络应用于负荷预测、变电站自动化、配电网继电、配电线路故障定位、输电线路实时监测与预防方面。基于WIA?PA的工业无线网络通过布置得当的节点获取电