力學(xué)計(jì)量中短距離無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用

陳誼

【摘 要】：隨著信息技術(shù)的日益發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)通信得到了大范圍的普及，在普及與不斷應(yīng)用的過程中，人們的需求也隨之而呈現(xiàn)多樣化，這同時(shí)又為通信技術(shù)的發(fā)展提出更高的要求。對(duì)短距離無(wú)線通信技術(shù)以及這種技術(shù)在力學(xué)計(jì)量中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】 ：力學(xué)計(jì)量；短距離無(wú)線通信技術(shù)；應(yīng)用

【引言】：隨著各類企業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，出于工作 舒適、安全等方面的考慮，對(duì)許多工作時(shí)間久、噪音大的力學(xué)計(jì)量設(shè)備，常常會(huì)將其人機(jī)交互界面和測(cè)力單元做分離，這樣使得許多計(jì)量工作存在很大的不便。而對(duì)于過去的計(jì)量?jī)x表如需對(duì)人機(jī)交互界面和測(cè)力單元做分離，通常是采用傳輸線和傳感器相互方式，但是過長(zhǎng)的傳輸線在實(shí)際使用過程中出現(xiàn)了很多問題。而如果使用無(wú)線通信系統(tǒng)代替原有的傳感線，這樣不但能夠節(jié)省很多資金，而且計(jì)量設(shè)備工作效率也會(huì)得到大幅度提高。

1.短距離無(wú)線通信技術(shù)

受到無(wú)線頻率資源限制的影響，免費(fèi)區(qū)頻段短距離無(wú)線通信有了更為廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)與發(fā)展?jié)摿?，隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)今已出現(xiàn)了多個(gè)短距離無(wú)線技術(shù)的廣泛應(yīng)用。當(dāng)前市場(chǎng)上應(yīng)用最廣的主要包括了藍(lán)牙、無(wú)線局域網(wǎng)Wi-Fi、紅外數(shù)據(jù)傳輸以及一些如ZigBee標(biāo)準(zhǔn)等具有一定發(fā)展?jié)撡|(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。

1.1藍(lán)牙技術(shù)

這是一種語(yǔ)音通信與無(wú)線數(shù)據(jù)連接的全球開放性規(guī)范技術(shù)，當(dāng)前成功用以取代了數(shù)據(jù)電纜，也實(shí)現(xiàn)了多種電子設(shè)備之間低成本、低功耗、短距離的功能發(fā)揮。藍(lán)牙技術(shù)的傳輸頻段是全球通用的2.4GHzISM頻段，采用的是1600MHz快速跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，而傳播速度也達(dá)到了1MB/s，還具備了較強(qiáng)的抗干擾能力，有效傳輸距離是10米，采用放大器還能增加傳輸距離至100米。但是藍(lán)牙采用的芯片價(jià)格偏高，且傳輸?shù)木嚯x不長(zhǎng)，還有一定的安全漏洞，這是藍(lán)牙技術(shù)的缺陷。

1.2Wi-Fi技術(shù)

這種技術(shù)包含了IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，也是其統(tǒng)稱，最高速率可以達(dá)到54MB/s，符合當(dāng)下人們對(duì)信息化功能以及測(cè)試系統(tǒng)的需求，盡管其數(shù)據(jù)在安全上沒有藍(lán)牙的安全性強(qiáng)，但其電波覆蓋的范圍較大，能夠達(dá)到100米左右，因此也成為了藍(lán)牙技術(shù)不具備的優(yōu)勢(shì)。

1.3IrDA技術(shù)

這是一種通過采用紅外線來(lái)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)與點(diǎn)之間通信的技術(shù)，也是第一個(gè)無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)技術(shù)，如今無(wú)論是硬件還是軟件技術(shù)都發(fā)展得比較成熟。比如一些如掌上電腦、手機(jī)等小型的移動(dòng)設(shè)備，1米以內(nèi)的通信速度實(shí)現(xiàn)了16MB/s，而采用4PPM的方式進(jìn)行調(diào)試，就更符合容量較大的多媒體數(shù)據(jù)以及文件進(jìn)行傳輸。但是這種技術(shù)也存在一定的不足，比如傳輸?shù)木嚯x較短，在視距上受到限制，同時(shí)還要求通信設(shè)備的位置必須固定，而在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸過程中，還不能實(shí)現(xiàn)靈活的組網(wǎng)【1】。

1.4ZigBee技術(shù)

這是一種短距離、架構(gòu)較為簡(jiǎn)單，且功耗、傳輸速度較低的無(wú)線通信技術(shù)，它的覆蓋范圍在10米～75米之間，在工作應(yīng)用的過程中能夠選擇免費(fèi)2.4GHzISM、868/915MHz頻段，達(dá)到了20KB/s～250KB/s的傳輸速率。同時(shí)它還提供了檢查數(shù)據(jù)完整性以及鑒權(quán)的功能，可采用AES-128加密的計(jì)算方法進(jìn)行操作，有著較高的安全性，協(xié)議過程也較為簡(jiǎn)單，成本低、時(shí)長(zhǎng)短、網(wǎng)絡(luò)容量較大，優(yōu)點(diǎn)很多。

2.力學(xué)計(jì)量中短距離無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著各類企業(yè)的不斷發(fā)展，為了使得工作人員在進(jìn)行計(jì)量工作時(shí)不再受到儀器噪音等的影響，及為了使得工作人員工作環(huán)境更加舒適、安全，這些企業(yè)普遍采用了對(duì)計(jì)量?jī)x器人機(jī)交互界面和測(cè)力單元做分離的措施，但是在對(duì)計(jì)量?jī)x器人機(jī)交互界面和測(cè)力單元進(jìn)行分離的過程中，目前很多的企業(yè)采用對(duì)儀表和傳感器之間的傳輸線做加長(zhǎng)的方式來(lái)解決，目前很多企業(yè)正在使用該種傳輸方式，但是該方式一則會(huì)受到傳輸線長(zhǎng)度制約，如果工作人員工作地點(diǎn)和儀器所在地點(diǎn)距離太遠(yuǎn)，那么將很難采用，并且工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，很長(zhǎng)的傳輸線必然要從各個(gè)設(shè)備間隙當(dāng)中繞過，這樣架設(shè)難度很大。另一方面，傳輸線根據(jù)其長(zhǎng)度的不同，必然會(huì)有著不同的電容，這樣會(huì)引起傳感器和不同的傳感線做連接時(shí)出現(xiàn)示值差異，有時(shí)還可能導(dǎo)致超過允差范圍，對(duì)于這一問題，常常解決措施是在測(cè)量?jī)x表上為每個(gè)傳輸線加裝對(duì)應(yīng)的檢測(cè)通道，但是加裝時(shí)，必然會(huì)使得投資及維護(hù)成本大幅度提高。

3.力學(xué)計(jì)量中短激勵(lì)無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用的構(gòu)成

3.1 硬件構(gòu)成

利用無(wú)線通信模板之后，測(cè)量?jī)x表和傳感器之間的信號(hào)傳輸線能夠做到固定，測(cè)量?jī)x能夠利用無(wú)線信號(hào)將信息直接傳遞到數(shù)據(jù)接收端，然后計(jì)量?jī)x器的顯示單元和傳感器之間就會(huì)完成分離，不僅能夠使得傳統(tǒng)的傳輸線過長(zhǎng)的各類問題得到有效解決，而且能夠?qū)ぷ魅藛T所處惡劣工作環(huán)境做到極大的改觀，使得檢測(cè)人員舒適性和安全性得到大幅度提高。而當(dāng)前在市場(chǎng)上和8051相兼容的無(wú)線收發(fā)芯片有Nordic公司生產(chǎn)的Nrf9E5和Nrf24E1；Chipcon公司生產(chǎn)的CC1010等，這些無(wú)線收發(fā)芯片將無(wú)線通信要求使用額度調(diào)制/解調(diào)芯片、低噪聲高頻放大器、高效率高頻放大器等部件全部集成在一塊，僅僅需要一些較為簡(jiǎn)單的器件就能夠完成對(duì)無(wú)線信號(hào)的短距離安全、可靠傳輸【2】。

3.2 軟件構(gòu)成

對(duì)于力學(xué)計(jì)量中短距離無(wú)線通信系統(tǒng)軟件構(gòu)成，2000型標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測(cè)量?jī)x當(dāng)中的串行通信接口其輸出電平是標(biāo)準(zhǔn)的RS-232電平，該系統(tǒng)的主要輸出方式則為連續(xù)輸出，系統(tǒng)通過對(duì)儀表工作參數(shù)做設(shè)定，保證無(wú)線通信發(fā)送模塊和儀表的串口數(shù)據(jù)輸出速率保持一致，通常該系統(tǒng)的輸出速率應(yīng)該保持在9.6kbps。另外NRF9E5的無(wú)線數(shù)據(jù)包是由CRC校驗(yàn)碼、有效數(shù)據(jù)PAYLOAD（通常情況下，其最大時(shí)為32字節(jié)）、地址碼ADDR及前導(dǎo)碼Peramble等共同組成，其中CRC校驗(yàn)碼、地址碼ADDR和前導(dǎo)碼是通過無(wú)線收發(fā)器根據(jù)模塊寄存器的配置進(jìn)而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，所以在該系統(tǒng)中僅僅需要對(duì)數(shù)據(jù)包當(dāng)中的有效數(shù)據(jù)PAYLOAD做出結(jié)構(gòu)規(guī)定就可。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在力學(xué)計(jì)量中運(yùn)用短距離無(wú)線通信系統(tǒng)，其作為一種輔助手段，因其簡(jiǎn)單、快捷、可靠等特點(diǎn)必將有著較好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]楊東升.短距離無(wú)線通信技術(shù)及其在儀器通信中的實(shí)踐[J].信息通信，2015，8（152）：160-161.

[2]王智軍.短距離無(wú)線通信Z i g B e e技術(shù)及其應(yīng)用[ J ] .赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008（01）.