重工業(yè)環(huán)境無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)應(yīng)用

劉寶峰

摘 要 隨著我國(guó)機(jī)械制造、航天軍工等重工業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式已經(jīng)無(wú)法適合現(xiàn)代工業(yè)制造需求。為了提高重工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化控制能力，重工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境部署了許多的傳感器設(shè)備，并且采用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)。目前，重工業(yè)環(huán)境常用的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)包括WiFi、Zigbee、6LoWPAN，構(gòu)建了無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)，能夠精確實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，具有重要的作用。

【關(guān)鍵詞】重工業(yè) 無(wú)線(xiàn)通信 WiFi ZigBee

1 引言

隨著我國(guó)國(guó)防軍工、大型民用建筑的快速發(fā)展，促進(jìn)了重工業(yè)生產(chǎn)的改革和轉(zhuǎn)型，以便能夠提高重工業(yè)生產(chǎn)效率和精確程度。目前，傳統(tǒng)重工業(yè)生產(chǎn)模式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足時(shí)代建設(shè)的需求，在工業(yè)生產(chǎn)模式中引入了先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”及智能制造技術(shù)，取得了顯著的應(yīng)用效果。

目前，重工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中部署了許多的傳感器、服務(wù)器等數(shù)據(jù)終端和接收服務(wù)器，各類(lèi)型的設(shè)備之間通信采用的無(wú)線(xiàn)技術(shù)包括多種，比如WiFi、ZigBee、6LoWPAN等，這些無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)共同構(gòu)成了自組織無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)，適合在惡劣的重工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中應(yīng)用，具有非常強(qiáng)的抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信，并且具有非常低的功耗。

2 重工業(yè)環(huán)境匯總無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

重工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境惡劣，采用有線(xiàn)光纜不利于組網(wǎng)，并且易于損壞，因此使用ZigBee、WiFi和6LoWPAN等無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，可以提高組網(wǎng)的靈活性，每一種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)應(yīng)用描述如下：

2.1 ZigBee技術(shù)

ZigBee技術(shù)是一種低速率、短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，其可以將部署于重工業(yè)環(huán)境中的傳感器連接在一起，形成一個(gè)良好的自組織通信網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)通信可靠性較高，具有較低的節(jié)點(diǎn)功耗，實(shí)現(xiàn)重工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的集中式共享、傳輸管理。

2.2 6LoWPAN技術(shù)

6LoWPAN（IPv6 over IEEE 802.15.4）是一種基于IPv6的低速無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)，其可以把傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議擴(kuò)展到IP鏈路上，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，提高了重工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)通信的可靠性。

2.3 WiFi技術(shù)

WiFi是一種靈活的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其可以在短距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)設(shè)備組網(wǎng)，可以作為有線(xiàn)局域網(wǎng)的延伸、也可以單獨(dú)組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)計(jì)算機(jī)服務(wù)器、終端設(shè)備等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和共享。

2.4 RFID技術(shù)

RFID是一種無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別技術(shù)，該技術(shù)采用非接觸式數(shù)據(jù)傳輸功能，能夠?qū)崟r(shí)的采集工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的設(shè)備信息，并且將這些信息保存在RFID服務(wù)器中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)化傳輸和共享。

2.5 4G移動(dòng)通信技術(shù)

4G通信技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信的主流技術(shù)，該技術(shù)使用OFDM的多址接入模式，可以有效的增強(qiáng)無(wú)線(xiàn)鏈路通信技術(shù)，采用高可靠性的軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)和高校的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，有效的提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾省?/p>

目前，通過(guò)對(duì)重工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研和分析，本文選取了近1101家汽車(chē)制造、帶鋼生產(chǎn)、機(jī)械加工、船舶制造、煤焦化行業(yè)等重工業(yè)生產(chǎn)制造企業(yè)的進(jìn)行了環(huán)境通信和分析，發(fā)現(xiàn)許多工廠(chǎng)采用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，具體的應(yīng)用情況如表1所示。

3 重工業(yè)環(huán)境無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)

隨著重工業(yè)應(yīng)用環(huán)境無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的普及和發(fā)展，近年來(lái)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)得到了迅速的提升，尤其是隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的提出，集成RFID、ZigBee、傳感器、光纜線(xiàn)路等開(kāi)發(fā)了更加先進(jìn)的重工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)。但是，由于重工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境比較復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)比較惡劣，因此未來(lái)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展具有以下趨勢(shì)：

3.1 惡劣環(huán)境生存能力

由于重工業(yè)環(huán)境存在大量的金屬，機(jī)器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生大量的電磁場(chǎng)，因此無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)需要較強(qiáng)的傳輸可靠性，保證數(shù)據(jù)在惡劣的生存環(huán)境中依然能夠準(zhǔn)確傳輸，實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)傳輸。

3.2 自組織能力

重工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境布置的傳感器、終端信息采集設(shè)備較多，并且隨著通信設(shè)備的使用，這些設(shè)備非常容易損壞，通信節(jié)點(diǎn)隨時(shí)可能退出或加入，因此無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)需要實(shí)現(xiàn)自組織能力，以便能夠滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和控制命令傳輸需求。

3.3 易管理特性

無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)組網(wǎng)過(guò)程中需要滿(mǎn)足易管理特性，便于及時(shí)的定位網(wǎng)絡(luò)故障，并且能夠在短時(shí)間內(nèi)迅速解除故障，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行特性，提高無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在重工業(yè)環(huán)境應(yīng)用中的可維護(hù)性。

3.4 易擴(kuò)展性

重工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需求多變，通常需要在短時(shí)間內(nèi)頻繁更換設(shè)備，包括增加設(shè)備、刪除設(shè)備，因此無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需要保持易擴(kuò)展性，以便能夠及時(shí)的擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，保持無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的完善性。

綜上所述，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)可以歸結(jié)為較強(qiáng)的可靠性、自組織性、易管理性和易擴(kuò)展性，保持無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)先進(jìn)性，更好的滿(mǎn)足重工業(yè)通信需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著重工業(yè)自動(dòng)化、信息化、智能化的發(fā)展，重工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間變得更加緊密，每一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生中斷或錯(cuò)誤都會(huì)影響重工業(yè)的生產(chǎn)效率。無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)作為可靠的數(shù)據(jù)傳輸、共享技術(shù)，可以通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)的檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，發(fā)送相關(guān)的自動(dòng)化控制命令，控制生產(chǎn)線(xiàn)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

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