工業無線網絡WIA說明及應用

　　工控摘要：工業無線技術是從新興的無線傳感器網絡技術中發展而來的。無線傳感器網絡技術具有應用特異化的特點，針對軍事、醫療、智能家居等不同應用領域，其實現技術*不同。
　　
　　1、工業無線技術概述
　　
　　工業無線技術是繼現場總線之后，工業控制領域的又一個熱點技術，是降低工業測控系統成本、提高工業測控系統應用范圍的革命性技術，也是未來幾年工業自動化產品新的增長點。
　　
　　工業無線技術是一種本世紀初新興的，面向設備間短程、低速率信息交互的無線通信技術，適合在惡劣的工業現場環境使用，具有很強的抗*力、超低能耗、實時通信等技術特征，是對現有無線技術在工業應用方向上的功能擴展和技術創新，并將zui終轉化為新的無線技術標準。
　　
　　工業無線技術是從新興的無線傳感器網絡技術中發展而來的。無線傳感器網絡技術具有應用特異化的特點，針對軍事、醫療、智能家居等不同應用領域，其實現技術*不同。
　　
　　工業無線技術是滿足工業應用高可靠、低能耗、硬實時等特殊需求的一類無線傳感器網絡技術。
　　
　　基于工業無線技術的測控系統，與傳統的有線測控系統相比，具有以下一些優勢：
　　
　?。?）低成本。在傳統的有線系統中，布線的成本是每米$30～$100，在一些惡劣環境下，可達到每米$2000。測控系統運行期間需要不斷檢測系統狀態，發現錯誤，更換電纜。使用工業無線技術將使測控系統的安裝與維護成本降低90%，是實現低成本測控系統的關鍵。
　　
　?。?）高可靠、易維護。在有線系統中，絕大部分系統故障是由電纜的連接器件損壞而引發的，其維護復雜度強，維護費用高。使用無線技術將*杜絕此類錯誤的發生。
　　
　?。?）高靈活、易使用。使用無線技術后，現場設備擺脫了電纜的束縛，從而增加了現場儀表與被控設備的可移動性、網絡結構的靈活性以及工程應用的多樣性，用戶可以根據工業應用需求的變化，快速、靈活、方便、低成本地重構測控系統。
　　
　　利用基于工業無線技術的測控系統，人們可以以較低的投資和使用成本實現對工業全流程的“泛在感知”，獲取傳統由于成本原因無法在線監測的重要工業過程參數，并以此為基礎實施優化控制，來達到提高產品質量和節能降耗的目標。
　　
　　美國能源部（DOE）在2004年發布的“未來工業計劃”（IOF）中指出：這種基于工業無線技術的低成本測控系統是實現到2020年美國工業整體能耗降低5%目標的主要手段，代表著工業自動化系統技術的發展方向，將在提高產品質量、降低工業生產過程中的跑冒滴漏、提高能源效率等方面發揮重要作用，在石油天然氣開采、石化、冶金、污水處理等高耗能、高污染行業有廣泛的應用前景。
　　
　　美國總統科技顧問委員會在“面向21世紀的聯邦能源研究與發展規劃”中指出：工業無線技術的廣泛應用將使工業生產效率提高10%，并使排放和污染降低25%。
　　
　　2、工業無線網絡WIA標準
　　
　　2.1WIA標準概述
　　
　　目前，工業無線技術正處于一個高速發展的階段，無線技術在工廠環境下使用的抗干擾、節能、實時通信等關鍵技術難題正在被逐漸攻克，市場需求非常旺盛。
　　
　　而美國網絡技術市場分析機構OnWorld公司對工業無線技術市場調研結果顯示，阻礙用戶接受無線技術的關鍵問題在于工業無線技術缺乏統一的標準，標準化是工業產品獲得推廣應用的基礎。
　　
　　目前，一些組織正在積極推進工業無線網絡技術的標準化進程，其中主要有WirelessHART[3]、ISASP100[4]和WIA[5]。工業無線網絡WIA標準是由中國工業無線聯盟推出的具有自主知識產權的技術體系，目前已形成了國家標準草案，并正在成為與WirelessHART、ISA100并列的主流工業無線技術體系。
　　
　　WIA標準追求以下的目標：
　　
　　針對應用條件和環境的動態變化，能夠保持網絡性能的可靠和穩定。
　　
　　能夠在低成本的商用器件上實現，降低技術開發與實現難度。
　　
　　用戶能以較低的投入換來易于使用和維護的工業無線監控系統。
　　
　　WIA網絡是一款*符合中華人民共和國國家標準用于過程自動化的WIA系統結構與通信規范（WIA-PA）的高可靠、低成本、超低功耗的工業無線網絡，此網絡不僅適用于家庭自動化、環境檢測、醫療護理等低速率、低成本、近距離、數據量較少的無線傳感器網絡采集和監控系統，而且特別適用于工業過程自動化及工廠自動化領域。比如石油、石化、電力、冶金、污水處理、安全監控、資產管理及能量管理等等。
　　
　　WIA網絡提供了一個簡單、可靠的方法去監視和控制現場設備。WIA網絡主要特點如下：
　　
　　1、容易安裝—WIA網絡是一種智能自組織網絡，設備采用普通鋰電池供電且用無線技術進行通信，所以整個網絡很容易布線和安裝。
　　
　　2、高可靠—WIA網絡在DSSS的基礎引入了FHSS，采用根據信道狀態自適應跳頻機制，可以有效地以致突發性干擾，消除頻率選擇性衰減。WIA網絡又采用冗余、自組織路由技術使得每個設備至少有兩條可用的通信路徑，設備加入網絡后，可以自主選擇或由網絡管理者分配多條數據傳輸路徑。當一條路徑由于干擾被中斷，設備可以自動切換到其它通信質量較好的路徑。
　　
　　3、易管理—WIA網絡通過WIA網絡管理軟件實時監控網絡，使用一臺PC機就可以管理和控制多個網絡。