如今，越來(lái)越多的人將無(wú)線(xiàn)技術(shù)視為一種取代電纜進(jìn)行數據傳輸的可靠、穩健型替代方案。倉庫、航運碼頭、機場(chǎng)、制造工廠(chǎng)、工業(yè)園區甚至貨車(chē)停車(chē)場(chǎng)也都因為迅速發(fā)展的無(wú)線(xiàn)技術(shù)而發(fā)生著(zhù)重大變化。

   由有線(xiàn)技術(shù)向無(wú)線(xiàn)技術(shù)的轉變是基于IEEE 802.15.4這一成熟的標準化技術(shù)進(jìn)行的，順應了市場(chǎng)降低成本的需求，具體包括減少安裝和調試時(shí)間、延長(cháng)正常運行時(shí)間、節約能源以及提高工作場(chǎng)所的安全性等。

   無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )逐漸流行主要是因為其投資回報率高。如果是多年以前，用戶(hù)首先會(huì )問(wèn)它是如何工作的，是否安全、可靠。但是現在，由于工業(yè)市場(chǎng)對無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)非常熟悉和認同，所以用戶(hù)關(guān)注的主要問(wèn)題已經(jīng)變?yōu)闊o(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的安裝成本是多少，能夠節約多少成本，以及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )能夠在多快的時(shí)間內完成調試并運行。
  
                  

  圖片說(shuō)明：由電池供電的無(wú)線(xiàn)傳感器可用來(lái)指示機庫小門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)。電纜和電線(xiàn)會(huì )因為機庫大門(mén)的運動(dòng)而迅速被纏繞和損壞。

   在許多情況下，當采用電纜連接傳統型開(kāi)關(guān)或傳感器的方案在經(jīng)濟或技術(shù)上不可行時(shí)，如需要安裝在移動(dòng)的門(mén)或設備上時(shí)，無(wú)線(xiàn)技術(shù)將是最佳的解決方案。電纜的持續移動(dòng)和撓曲將會(huì )嚴重縮短這些接線(xiàn)的壽命，而使用無(wú)線(xiàn)傳感器將門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)輸送至監控系統就簡(jiǎn)單很多。具體實(shí)例包括機場(chǎng)的機庫大門(mén)（見(jiàn)上圖）或擁有許多訪(fǎng)問(wèn)面板、窗口以及通風(fēng)口的設施。一個(gè)打開(kāi)的通風(fēng)口會(huì )分別在夏天和冬天造成冷氣和暖氣流失。使用無(wú)線(xiàn)技術(shù)來(lái)監控這些進(jìn)出口的狀態(tài)已經(jīng)越來(lái)越普遍。每個(gè)通風(fēng)口或窗戶(hù)處的傳感器都能夠將狀態(tài)數據傳輸至監控站或通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送至用戶(hù)開(kāi)發(fā)的智能手機app上。

   無(wú)線(xiàn)技術(shù)的另一個(gè)重要優(yōu)勢就是它的故障排除和安裝比有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )簡(jiǎn)單很多。在許多情況下，安裝過(guò)程可簡(jiǎn)化至只有這么幾個(gè)步驟：連接無(wú)線(xiàn)開(kāi)關(guān)，安裝接收器并上電，以及將其與任何適用的網(wǎng)絡(luò )或控制器相連接。一個(gè)非技術(shù)人員都能夠在數小時(shí)內完成安裝并使系統運行。

  無(wú)線(xiàn)技術(shù)正逐漸成為網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在大量應用中的首選方案。當電纜走線(xiàn)不易實(shí)現時(shí)，無(wú)線(xiàn)技術(shù)通常都能夠非常有效地解決問(wèn)題。例如，工業(yè)設施中的儲存罐通常都是使用無(wú)線(xiàn)限位開(kāi)關(guān)來(lái)監測罐內油或其它液體的液面高度的。
 
                

  圖片說(shuō)明：限位開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò )的另一個(gè)應用是防止儲存罐內液體溢出。當儲存罐裝滿(mǎn)液體后，液面高度會(huì )改變限位開(kāi)關(guān)的位置，此時(shí)無(wú)線(xiàn)限位開(kāi)關(guān)會(huì )向泵控制器發(fā)送一個(gè)信號，使其將液體從存儲罐中抽出，從而降低液面高度。當液面高度下降以后，無(wú)線(xiàn)限位開(kāi)關(guān)會(huì )向控制器發(fā)送另一個(gè)信號來(lái)關(guān)閉泵。新型的霍尼韋爾Limitless™ WDRR無(wú)線(xiàn)接收器能夠控制多達14個(gè)存儲罐和14臺獨立的泵。

  工廠(chǎng)中的無(wú)線(xiàn)應用

   無(wú)線(xiàn)技術(shù)能夠大大降低網(wǎng)絡(luò )安裝和維護費用。由于802.15.4無(wú)線(xiàn)技術(shù)能夠穿透墻壁和地板而在整個(gè)工廠(chǎng)內傳輸數據，所以它沒(méi)有布線(xiàn)成本，也不存在布線(xiàn)問(wèn)題，同時(shí)對設備定位和放置的限制也更小。

  安裝迅速是工廠(chǎng)采用無(wú)線(xiàn)技術(shù)的另一個(gè)重要因素，尤其是對需要快速高效地重置制造線(xiàn)和裝配線(xiàn)以確保最小停機時(shí)間的工廠(chǎng)車(chē)間來(lái)說(shuō)。每小時(shí)的停機時(shí)間都會(huì )造成制造商數萬(wàn)美元的經(jīng)濟損失。

  當通過(guò)無(wú)線(xiàn)技術(shù)來(lái)重置或改變裝配線(xiàn)的布局時(shí)，工廠(chǎng)經(jīng)理只需簡(jiǎn)單地將設備和無(wú)線(xiàn)傳感發(fā)射器移動(dòng)到新的位置并開(kāi)啟無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )即可，不必重新布線(xiàn)或安裝電纜。
 
                       

  圖片說(shuō)明：大型、繁忙的制造工廠(chǎng)（如汽車(chē)制造廠(chǎng)）經(jīng)常需要重置裝配線(xiàn)，此時(shí)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )架構的靈活性以及突出的投資回報率使得無(wú)線(xiàn)技術(shù)非常具有吸引力。

   維護和維修成本對工廠(chǎng)經(jīng)理來(lái)說(shuō)也是一個(gè)挑戰，而通過(guò)使用無(wú)線(xiàn)技術(shù)代替有線(xiàn)技術(shù)就能夠有效地減少這一成本。

   開(kāi)關(guān)在工業(yè)和輸送控制、位置監控以及門(mén)、臂架及閥門(mén)狀態(tài)監控等方面扮演著(zhù)重要角色。然而，有線(xiàn)開(kāi)關(guān)和傳感器的安裝和維護卻是個(gè)很大的挑戰，特別是在惡劣的環(huán)境中或經(jīng)常需要彎曲線(xiàn)纜的應用場(chǎng)合中。此外，傳統的線(xiàn)纜還有導致工人跌倒的危險，并可能在設備正常使用過(guò)程中被損壞，造成昂貴的停機時(shí)間。

   無(wú)線(xiàn)開(kāi)關(guān)能夠減少維護成本，因為設備連接的復雜性降低了。通過(guò)消除傳感器和開(kāi)關(guān)的電纜，工廠(chǎng)經(jīng)理能夠簡(jiǎn)化故障排除過(guò)程。在一些情況下，使用電池供電的開(kāi)關(guān)或傳感器能夠徹底去除使用電纜的必要。通過(guò)消除電纜或接線(xiàn)引成的連續性問(wèn)題，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )也增加了系統的可靠性。

   此外，無(wú)線(xiàn)設備的重新放置或配置也非常簡(jiǎn)單，例如不需要切斷和重新連接電纜，從而消除了錯誤連線(xiàn)的風(fēng)險。在許多情況下，安裝一個(gè)新的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )要比更換現有損壞的電纜成本更低，速度更快，因為更換現有損壞電纜常常要花費很多時(shí)間去排除故障和更換電纜，造成了較長(cháng)的停機時(shí)間。
 
                  

   圖片說(shuō)明：一個(gè)有趣的工廠(chǎng)新應用是在緊急噴淋裝置及洗眼設施上使用無(wú)線(xiàn)警報。通過(guò)噴淋裝置上的無(wú)線(xiàn)按鈕，員工能夠在噴淋裝置啟動(dòng)時(shí)激活警報。無(wú)論是有意操作還是誤操作，只要有員工激活了噴淋裝置，工廠(chǎng)管理人員都會(huì )知道。

  戶(hù)外應用——倉儲堆場(chǎng)和貨車(chē)停車(chē)場(chǎng)

   無(wú)線(xiàn)技術(shù)不僅適用于工廠(chǎng)內部，也適用于戶(hù)外（如航運中心、倉庫堆場(chǎng)、貯木場(chǎng)、機場(chǎng)、加油站等），尤其是大型開(kāi)闊的場(chǎng)地，其地下電纜要持續經(jīng)受惡劣環(huán)境引起的風(fēng)險以及重型車(chē)輛的碾壓。故障排除或更換車(chē)道下?lián)p壞的電纜經(jīng)常要花費數周的時(shí)間。相比之下，使用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )代替有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )則只需要幾個(gè)小時(shí)，而且成本也低很多。無(wú)線(xiàn)技術(shù)能夠大大降低故障排除及更換地下電纜所造成的停機時(shí)間。
 
                   

   圖片說(shuō)明：在大型貨車(chē)停車(chē)場(chǎng)，無(wú)線(xiàn)開(kāi)關(guān)可用于防止偷盜燃油。有些貨車(chē)司機會(huì )強行打開(kāi)油泵并解開(kāi)控制來(lái)偷盜燃油。因此可以在油泵門(mén)上安裝一個(gè)無(wú)線(xiàn)開(kāi)關(guān)，它會(huì )在油泵門(mén)被打開(kāi)時(shí)向辦公室發(fā)出警報。

  關(guān)于工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，開(kāi)發(fā)人員和終端用戶(hù)需要知道哪些

  IEEE 802.15.4標準網(wǎng)絡(luò )是一種穩健的個(gè)域網(wǎng) (PAN)，具有低功率、低數據傳輸率等特性，經(jīng)常用于工業(yè)監測和控制。與Wi-Fi技術(shù)可支持100M/s的傳輸速度不同，802.15.4射頻裝置只需在給定的時(shí)間內最多傳輸幾百字節的數據即可。因為數據傳輸率要求低，所以這類(lèi)射頻裝置通常只需很小的傳輸功率。即使沒(méi)有交流電源，一個(gè)小型電池也能夠給一個(gè)802.15.4工業(yè)射頻裝置供電許多年而不需更換電池或充電。這種低功率特性給無(wú)線(xiàn)技術(shù)提供了更多的靈活性，使得無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )在許多場(chǎng)合中既不需要數據線(xiàn)，也不需要電源線(xiàn)。
 
                     

    圖片說(shuō)明：基于802.15.4點(diǎn)對點(diǎn)通信方式，多達14個(gè)霍尼韋爾Limitless™開(kāi)關(guān)可同時(shí)與一個(gè)接收模塊進(jìn)行通信，由一個(gè)面板安裝或工業(yè)DIN導軌安裝的接收器來(lái)接收無(wú)線(xiàn)信號，并將其轉化為輸出。輸出可以是LED燈、蜂鳴器或者傳統控制器所使用的標準電信號。

   在大型室內或室外，即使裝置與監控器之間有著(zhù)相對開(kāi)闊的空間距離，這些802.15.4射頻裝置也能夠提供可靠連接。35-dB的鏈路余量能夠保證小型障礙物或強降雨不會(huì )降低通信質(zhì)量。在一些安裝應用中，信號還能夠穿透某些材料建成的墻壁。當有卡車(chē)或其它移動(dòng)設備在傳感器與接收器間移動(dòng)時(shí)，無(wú)線(xiàn)技術(shù)的這種特性也能夠有效防止通信暫時(shí)中斷。

  IEEE 802.15.4射頻裝置的通信范圍達1000多英尺（304米）。在強降水、雨或雪等極端環(huán)境下，信號的通信范圍會(huì )減少約75英尺（23米）。
 
                  

   圖片說(shuō)明：霍尼韋爾Limitless™ WDRR Din導軌安裝或面板安裝接收器，支持多達14個(gè)電池供電的遠程無(wú)線(xiàn)限位開(kāi)關(guān)。

   無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中的監控器/接收器單元通常能夠支持一個(gè)或多個(gè)裝置。例如霍尼韋爾Limitless™ WDRR接收器就能夠支持多達14個(gè)電池供電的遠程無(wú)線(xiàn)裝置。除連續監測傳感器和開(kāi)關(guān)的狀態(tài)以外，控制器還能夠監測網(wǎng)絡(luò )中每個(gè)獨立裝置的信號強度和電池電量。當電池電量即將耗盡或開(kāi)關(guān)卡死時(shí)，操作者就會(huì )立刻知道并采取正確的措施。

   如果電池電量變低或網(wǎng)絡(luò )中出現了傳輸問(wèn)題，系統將會(huì )向操作者發(fā)送警報，從而在問(wèn)題變嚴重之前得到有效糾正。

  無(wú)干擾

   由于802.15.4是一種PAN標準，所以它能夠獨立于藍牙、Wi-Fi及無(wú)線(xiàn)電話(huà)等其它常用無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)。盡管它們都在2.4GHz頻段工作，但PAN網(wǎng)與LAN網(wǎng)之間并沒(méi)有信息交換，也不會(huì )相互干擾，因此無(wú)需IT部門(mén)參與工作。

   網(wǎng)絡(luò )安全

   為確保通信鏈路安全，802.15.4射頻裝置可被設置成需在網(wǎng)絡(luò )監控器上進(jìn)行注冊。您只需執行一次該注冊或配對過(guò)程就可以建立連接。在裝置與其監控器完成配對以后，只要兩個(gè)裝置都還有電，那么它們就可以持續不斷地交換信息。

   當配對建立以后，即使監控器斷電或開(kāi)關(guān)更換電池，這種配對關(guān)系也會(huì )保持下去。這就保證了網(wǎng)絡(luò )具有自愈性，簡(jiǎn)化了系統維護。監控器能夠自動(dòng)地與任何掉鏈的已注冊開(kāi)關(guān)重新建立鏈接。但替換或重置裝置則需要清除和重新配對。

   節約成本，靈活性更強

   使用基于802.15.4的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )而非有線(xiàn)系統具有很多好處。無(wú)線(xiàn)技術(shù)不僅消除了伴隨電纜產(chǎn)生的高昂的維護費用、故障排除費用和維修費用，而且還提供了一種高效、易于重置的網(wǎng)絡(luò )，不需要大量培訓或非常熟練的技術(shù)人員就可實(shí)現。

   如果您選用低功率802.15.4系統，那么在許多情況下，您將既不需數據線(xiàn)，也不需電源線(xiàn)。

   當工廠(chǎng)經(jīng)理評估有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)缺點(diǎn)時(shí)，他們需要考慮成本節約、維護問(wèn)題、易于安裝和配置的性能、正常運行時(shí)間和安全等。在許多情況下，與更換一個(gè)故障零件或現有的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )相比，安裝一個(gè)新的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )在硬件成本和安裝時(shí)間方面都將花費更少。

  在過(guò)去十年里，基于802.15.4的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)已經(jīng)在大量工業(yè)、倉儲以及設施應用中得到驗證，具有極高的可靠性、耐用性以及成本效益。

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