1、导言
传感器技能、通讯技能与计算机技能构成现代信息的三大根底，它们别离完成对被丈量的信息提取、信息传输及信息处理，是今世科学技能开展的一个重要标志。跟着科学技能的开展，数字化、智能化和网络化已成为年代开展趋势：计算机技能和通讯技能结合然后发生了计算机网络技能；计算机技能和传感器技能结合发生了智能传感器技能；将三者融为一体（计算机网络技能与智能传感技能结合）便发生了网络化智能传感技术。网络化智能传感技术已成为人们重视的热门,本文仅就网络化智能传感技术的开展现状与开展趋势作扼要论说。
2、网络化智能传感技能
网络化智能传感器是以嵌入式微处理器为中心，集成了传感单元、信号处理单元和网络接口单元，使传感器具有自检、自校、自确诊及网络通讯功用，然后完成信息的收集、处理和传输真实一致和谐的新式智能传感器。
网络化智能传感器与其它类型传感器比较，具有如下特色：
⑴具有智能传感功用。跟着嵌入式技能、集成电路技能和微操控器的引进，使传感器成为硬件和软件的结合体，一方面传感器的功耗下降、体积减小、抗干扰性和可靠性进步，另一方面传感器具有了自辨认和自校对功用，一起运用软件技能完成传感器的非线性补偿、零点漂移和温度补偿等；
⑵ 具有网络通讯功用。网络接口技能的运用使传感器便利地接入工业操控网络，为体系的扩大和保护供给了极大的便利。
3、根据现场总线的智能传感技能
现场总线技能是一种集计算机技能、通讯技能、集成电路技能及智能传感技能于一身的新式操控技能，依照世界电工委员会IEC61158的规范界说：“安装在制作和进程区域的现场设备与操控室内的自动操控设备之间的数字式、串行、多点通讯的数据总线称为现场总线”。一般以为“现场总线是一种全数字化、双向、多站的通讯体系，是用于工业操控的计算机体系工业总线”。
现场总线技能是在外表智能化和全数字操控体系的需求下发生的。现场总线是衔接智能化现场设备和操控室之间全数字式、敞开式和双向的通讯网络。跟着各种智能传感器、变送器和执行器的呈现，一种新的工业操控体系体系?D数字化到现场、操控功用到现场、设备管理到现场的现场总线操控体系FCS（Fieldbus Control System）必将替代传统的集散操控体系DCS（Distributed Control System）。 3.1现场总线的实质意义
现场总线不只是一种通讯协议，也不只是用数字信号传输的外表替代模仿信号（4～20mA DC）传输的外表，关键是用新一代的现场总线操控体系FCS替代传统的集散操控体系DCS，完成现场通讯网络与操控体系的集成。其实质意义体现在以下六个方面：
⑴ 全数字化通讯
和半数字化的DCS不同，现场总线体系是一个纯数字体系。现场总线是用于进程自动化和制作自动化的现场设备或现场外表互连的现场数字通讯网络，运用数字信号替代模仿信号，其传输抗干扰性强，丈量精度高，大大进步了体系的功用。
⑵ 现场设备互连
现场设备或现场外表是指传感器、变送器和执行器等，这些设备经过一对传输线互连。传输线能够运用双绞线、同轴电缆和光纤等。
⑶ 互操作性
互操作性的意义来自不同制作厂的现场设备，不只能够相互通讯，并且能够一致组态，构成所需的操控回路，一起完成操控战略。
⑷ 涣散功用块
FCS抛弃了DCS的输入/输出单元和操控站，把DCS操控站的功用块涣散地分配给现场外表，完成了彻底的涣散操控。
⑸ 通讯线供电
现场总线的常用传输介质是双绞线，通讯线供电办法答应现场外表直接从通讯线上吸取能量。
⑹ 敞开式互连网络
现场总线为敞开式互连网络，既可与同类网络互连，也可与不同网络互连，还能够完成网络数据库同享。
3.2 现场总线存在的缺乏
现场总线技能自20世纪80年代发生以来，一向遭到人们的极大重视，被誉为自控范畴的一次革新。进入90年代以来，现场总线操控系一致度成为人们的研讨热门，各式各样的现场总线产品不断涌现。跟着现场总线操控体系在出产现场的实践运用，根据现场总线的智能传感技能也面临着许多问题。
一方面，现场总线世界规范的拟定因技能、商业利益等原因形成多规范共存。IEC 61158规则了FF、Profibus等8种现场总线规范，加上IEC TC17已经过的3种现场总线世界规范（ICE 62026），导致现在现场总线世界规范共有12种之多。因为各个规范选用的通讯协议彻底不同，存在着智能传感器的兼容和交换性问题，影响了总线式智能传感器的运用。 另一方面，现场总线还存在着瓶颈问题。表现在：现场总线切断后，体系有或许发生不行预知的结果；体系组台参数过于杂乱，且其设定的好坏对体系功用影响很大；出产运转需很多人机数据交换，现场总线体系的通讯容量有限，简略形成信息流的堵塞。
4、根据IEEE P1451接口规范族的智能传感技能
IEEE P1451规范族是根据现在现场总线规范纷歧，各种现场总线规范都有自己规则的通讯协议，互不兼容，然后给智能传感技能的运用、扩展和保护等带来晦气影响的根底上提出来的。意图是经过界说一整套通用的通讯接口，大大简化由传感器/执行器构成的各种网络操控体系，处理不同网络之间的兼容性问题，并能够终究完成各个厂家的产品相互之间的交换性与互操作性。
4.1 IEEE P1451智能变送器接口规范族简介
IEEE P1451提议规范族界说了变送器（传感器或执行器）的软硬件接口。该组一切规范都支撑电子数据表（TEDS）概念，这为变送器供给了自辨认（self-identification）和即插即用(plug-and-play)功用。以下是IEEE P1451宗族系列规范的扼要介绍。
⑴ IEEE P1451.0
IEEE P1451.0提议规范，即通用的功用、通讯协议和变送器电子数据表格局（Common Functions，Communication Protocols，and Transducer Electronic Data Sheet（TEDS）Formats）。IEEE P1451提议规范族由几个规范组成，虽然它们之间有一起的特征，可是却不存在通用的功用、通讯协议和电子数据表格局的设置，这影响了这些规范之间的互操作性，阻止了这些规范在用户群中的广泛运用。IEEE P1451.0提议规范便是为处理这一问题提出来的，经过界说一个包括根本指令设置和通讯协议的独立于NCAP到变送器模块接口的物理层，为不同的物理接口供给通用、简略的规范，以到达加强这些规范之间的互操作性。
⑵ IEEE Std 1451.1
IEEE Std 1451.1规范，即智能变送器网络运用处理器信息模型（Network Capable Application Processor（NCAP）Information Model for smart transducer），1999年7月经过了IEEE认可。该规范选用面向对象的办法精确地界说了通用的智能传感器信息模型，涵盖了网络化变送器的各种运用，经过一个规范的运用编程接口（API）来完成从模型到网络协议的映射，选用一系列功用模块比方I／O驱动硬件笼统等来支撑各式各样的变送器。
⑶ IEEE Std 1451.2
IEEE Std 1451.2规范，即变送器与微处理器通讯协议和变送器电子数据表格局（Transducer to Microprocessor Communication Protocols and Transducer Electronic Data Sheet（TEDS）Formats），1997年9月经过了IEEE认可。该规范详细界说了电子数据表格局TEDS和一个10线数字接口TII（Transducer Independent Interface）以及变送器与微处理器间通讯协议（如图4所示），使智能传感器／执行器模块具有了即插即用才能，测控网络也能够经过拜访TEDS来监测和装备传感器／执行器通道。 ⑷ IEEE Std 1451.3
IEEE Std 1451.3规范，即分布式多点体系数字通讯和变送器电子数据表格局（Digital Communication and Transducer Electronic Data Sheet（TEDS）Formats for Distributed Multidrop System），2003年10月经过了IEEE认可。该规范运用展布频谱技能（spread spectrum technique），在一根信号电缆上完成数据同步收集、通讯和对衔接在变送器总线上的电子设备供电。
⑸ IEEE P1451.4
IEEE P1451.4提议规范，即混合形式通讯协议和变送器电子数据表格局（Mixed-mode Communication Protocols and Transducer Electronic Data Sheet（TEDS）Formats）。IEEE 1451.1、IEEE 1451.2和IEEE 1451.3规范首要针对可数字办法读的具有网络处理才能的传感器和执行器。IEEE P1451.4规范首要致力于根据已存在的模仿量变送器衔接办法提出一个混合形式智能变送器通讯协议：混合形式接口一方面支撑数字接口对TEDS的读写，另一方面也支撑模仿接口对现场仪器的丈量；一起运用紧凑的TEDS对模仿传感器的简略、低成本的衔接。
⑹ IEEE P1451.5
IEEE P1451.5提议规范，即无线通讯与变送器电子数据表格局（WirelessCommunication and Transducer Electronic Data Sheet（TEDS）Formats）。该提议规范于2001年6月最新推出的，旨在现有的IEEE P1451框架下，构筑一个敞开的规范无线传感器接口，以习惯工业自动化等不同运用范畴的需求。
4.2 IEEE P1451智能变送器接口规范族体系结构
IEEE P1451规范能够分为面向软件的接口与面向硬件的接口两大部分。软件接口部分凭借面向对象模型来描绘网络化智能变送器的行为，界说了一套使智
