作者：Mouser公司 Lynnette Reese
近年来，跟着无线通信、电源功率、极度微型化（如透过 MEMS 传感器到达的迷你规范规划）以及嵌入式运算技能的不断演进，开展出越来越多适用于苛刻工业环境的无线传感器网络（WSN）。预估在未来五年，工业用无线传感器网络的传感器设备点将到达2400万，迸发5.53倍的生长。无线传感器网络的快速生长获益于其牢靠度契合大多数工业级运用的需求，工业体系专用的无线传感器网络规范面世，以及无线传感器网络的效益逐步遭到重视与了解。在整合芯片处理方案的价格日趋亲民化后，各种无线传感器网络的全新用处、处理方案和运用纷繁推出，不仅为许多工业带来巨大的效益，一起也逐步从本质上改动不同工业一向的运作方法。
无线传感器网络是由涣散在实体空间内的数千个微型自主传感器（或节点）所组成的网络。这些传感器选用高效方法链接，透过射频 （RF） 波进行点对点通讯，藉由射频波监控并通报本机状况或状况，如温度、轰动、压力、污染物、动作等（如图1所示）。这些智能型传感器可主动办理制程，除非产生无法透过智能节点或从长途发动人为指令批改的制程毛病，不然一般不需求人为介入操作。
图1 无线传感器网络
智能型传感器/节点以协同作业方法，透过网络上多种可用的途径，将数据传递至其他智能型传感器，再视状况导向由人工检视信息的首要方位、采纳进一步处理与贮存举动或采纳相应举动。若将节点间一切可用处径以图画显现，多重通讯途径的冗余途径看起来会像一片网状结构。每一个传感器或节点就像一粒胡椒，内部装有处理器、微型内存（如：12 Kb 内建 RAM）、低数据传输速率 （40 Kb/s） 以及短收发规模（大多数为 100 英尺以下），皆适当省电。传感器之所以可以到达省电效益是因为本钱下降、整合度前进、具有更精巧的电源办理才能以及选用了更先进的算法。除此之外，能量整合功用也运用电到达近零耗能 （Net-Zero） 境地，而下降电池用量的智能型工作方法则带来此一新式技能独具的处理方案。
无线传输才能供给广阔效益。不需布线即可新增长途传感器（一般装备若干本机决议计划拟定功用），节约人力、资料，一起因为智能型手机是适当抱负的人工操作员/保护接口，可随时随地供给更精准的监控与批改，因而制程功率及质量可取得前进。作业员不需求四处奔波取得长途数据或在风险或不易操作的地址替换电池，因而可前进生产力。比起有线网络，无线传感器网络的设备更敏捷，如需从头安顿，进程也更简略。无线传感器网络具有极高的扩展弹性与链接牢靠性，若调配能量整合设备设置，还可供给实时功用与独立动力运作。无线传感器网络的工业用处正不断延伸扩展，包含机器健全度（如轰动剖析）、制作、条件式保护、主动化计量、长途监控、库存办理、载具与人员办理以及其他运作办理层面。设备需进行保护时，可透过传感器输入履行。相较于曩昔不论设备是否需求，一概定时保护的作法，及早于必要时履行保护，可延长设备的运用寿命并削减糟蹋（更具环保效益）。这又称为“条件式保护”。
有功率的无线通信
选用新技能的两大应战在于本钱以及是否有既定规范可遵从。在顾客商场中，蓝光现已替代 HD-DVD 成为光盘的新规范。这两种格局都在十年前就现已宣布。规范之间的竞赛不利于生产力。工业用无线传感器网络也不破例。WirelessHART 和 ISA100-11.a 是相对较新的技能，并且是专为首重牢靠性与实时反响的工业用处开发。这两个规范与顾客相关的无线通信协议截然不同。通讯协议是一组针对寻址、收发信号、过错侦测以及在信道上传送信息所需的授权所规划的数据传输常规或规矩。
工业用无线网络要求近乎实时的反响，并且其推迟等级的承受度不若 VoIP 高。若为有线网络的现场设备，只可以承受 10 毫秒的以太网络等待时间。无线传感器网络也相同。因而，无线网状网络的一大优势便是选用具有贮存并转发分组交流功用的冗余节点；此一技能根底和因特网的前身-ARPANET 相同。即便有一大区段网络毛病，网络上的其他节点也不受影响，也因而无线传感器网络具有自行修正功用。若移除某一节点，其他节点会运用其他附近节点持续传输信息。若新增节点，则该节点便会开端发送并传递封包，如同本来便存在一般。
若顾及通讯协议，工业用无线传感器网络可调配决议型效能（determinisTIc performance）运作。决议型体系（determinisTIc system ）是产生在体系未来状况不考虑随机因素时的体系。这意味着反响时间是可猜测的；网络等待时间、容错以及联机式拓扑皆可猜测。决议许多时分取决于有线或无线通信协议中所运用的路由算法功率。这便是工业规范对无线传感器网络实作及冗余最有利之处，因为高度牢靠性与低复杂性是工业网络的常见需求。
工业操控体系也高度要求网络安全性。无线网络匿名性仍不足以防备愈来愈遭到重视的黑客问题。加密适用于工业用无线传感器网络，并且 Mouser 供给数种无线传感器网络产品。独立动力运作无线传感器网络的最佳典范为 Powercast Wireless Sensor System，内建 RF 能量整合模块，可以透过 802.15.4 硬件上的各种工业规范通讯协议，传送实时丈量的精确温度与湿度。
整体而言，无线传感器网络开端成为主动化供货商专门供给的处理方案，用以处理从前无法处理的问题或替代贵重的处理方案。因为专用处理方案不具开放性，因而对用户而言便成为行家才懂的“黑盒子”。因为只需供货商可以存取专用通讯协议内的研制所需东西，使得根本的立异开展遭到阻止。无线感测器网络的首要特性包含：
§ 可轻松从头放置节点
§ 可主动处理节点毛病
§ 节点的功用与行为类似
§ 可容易完结扩展，成为含有数千节点的大型网络
§ 因为不需求缆线并且电源保护需求低或许乃至不需保护，适用于严峻的环境条件
§ 易于运用；只需放置并发动即可新增节点（不需或削减组态设定需求）
§ 低耗电量
§ 关于运用电池或动力收集的节点而言也适当省电
表 工业用无线网络所运用的通讯协议表
无线传感器网络的未来开展系着眼于如“环境智能”的概念，即无线运算的遍及度到达连实体空间也内建各种会依据当下环境需求进行感测并履行操控的节点。无线技能无时无刻都在前进。新的 IEEE 802.11ac 规范的传输速度将会供给比现行的 802.11n Wi-Fi 还要快三至四倍，到达 1.3 Gbps 的数据传输速率。如此一来，工业用网络也会取得改进。跟着无线网络为人类开辟了全新的运用领域及本来需求但却不知道的新功用，使得工业网络的形式也逐步在改动。
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