無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(WSN)帶來(lái)制造水平的提高

 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )（WSN）反映了制造業(yè)對無(wú)線(xiàn)技術(shù)日益投入的趨勢，但制造商仍擔心幾大障礙會(huì )妨礙無(wú)線(xiàn)技術(shù)的廣泛部署。 


    一、概述

    無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )（WSN）反映了制造業(yè)對無(wú)線(xiàn)技術(shù)日益投入的趨勢，但制造商仍擔心幾大障礙會(huì )妨礙無(wú)線(xiàn)技術(shù)的廣泛部署。在A(yíng)RC最近舉辦的Orlando論壇的新興技術(shù)討論會(huì )上，演講人強調指出了無(wú)線(xiàn)技術(shù)的價(jià)值所在及其在相關(guān)應用領(lǐng)域中的應用，聽(tīng)眾和發(fā)言人也都表達了對標準接口、更好的電源管理方法以及強大的安全性的需求。工業(yè)感應和資產(chǎn)管理應用仍是發(fā)展的重點(diǎn)，不過(guò)參會(huì )人員也迫切地希望知道專(zhuān)家組是否認為無(wú)線(xiàn)技術(shù)將更多地使用于控制和任務(wù)關(guān)鍵型的應用場(chǎng)合。

    二、分析

    無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )（WSN）是無(wú)線(xiàn)領(lǐng)域的新的流行技術(shù)。隨著(zhù)低功耗小型傳感器、低功耗自配置無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的推出，加上計算平臺和存儲器不斷微型化，人們對WSN的興趣也日益濃厚，這也進(jìn)一步推動(dòng)集成了語(yǔ)音、計算和通訊功能的手持計算設備的發(fā)展。制造企業(yè)必須將手持設備作為具有安全性及其他特性的新式計算平臺。

    無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )（WSN）不斷吸引制造商的注意力，在外圍應用中的使用不斷增加。廣泛采用的障礙在于缺乏標準接口，此外還應提供適合工業(yè)需要的電源管理策略，并解決安全性問(wèn)題。

    人們常把WSN與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )相混淆，二者必須區分明確。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )是指用于擴展網(wǎng)絡(luò )連接的廣域技術(shù)。WSN具有巨大的商業(yè)價(jià)值潛力，但與WLAN擴展有線(xiàn)LAN不同，WSN難以方便地添加到現有應用之中。滿(mǎn)足工業(yè)要求的電池供電的無(wú)線(xiàn)傳感器系統必須具備集成式設計，應當就許多復雜因素實(shí)現綜合平衡，還要讓所有設備都不超過(guò)其能耗限度。

    三、利用WSN實(shí)現兩位數的性能提升

    ARC分析師Harry Forbes談到人們對無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )日益感興趣的原因時(shí)指出，WSN是能夠實(shí)現兩位數性能提升的為數不多的技術(shù)之一。相對于有線(xiàn)連接技術(shù)而言，我們利用WSN能夠大幅降低成本，推動(dòng)了性能提升。這樣，隨著(zhù)商用數據不斷增多，我們也可更方便地通過(guò)WSN的安裝實(shí)現ROI。WSN概念本身具備自動(dòng)化的應用能夠在不受有線(xiàn)基礎設施的限制擴展連接范圍。


    Harry的觀(guān)點(diǎn)是全面平衡的，他在談話(huà)時(shí)也充分認識到，盡管傳感器、計算、存儲器和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)人們對WSN的興趣不斷提高，但未來(lái)應用如何發(fā)展存在多種變數，該技術(shù)能否廣泛采用還受很多限制。有關(guān)變數包括電源問(wèn)題、射頻的內在特性問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò )拓撲問(wèn)題等。OEM和系統集成商缺乏實(shí)實(shí)在在的設計輪廓，這也是工業(yè)環(huán)境下使用WSN有關(guān)研究的重點(diǎn)所在。無(wú)線(xiàn)應用的擴展價(jià)值鏈既可為已經(jīng)形成規模的公司所用，也可接納新生力量加入，許多小型公司也可在價(jià)值鏈的低端市場(chǎng)提供元件、電臺等。Harry指出，目前發(fā)展的趨勢是，提供設備、應用和集成服務(wù)的大型公司將與掌握精深專(zhuān)業(yè)技術(shù)的小型公司開(kāi)展伙伴合作。

    WSN在生產(chǎn)控制領(lǐng)域和企業(yè)應用領(lǐng)域中的使用將導致截然不同的網(wǎng)絡(luò )類(lèi)型和配套設備。Harry指出，這兩種情況都要通過(guò)使用網(wǎng)關(guān)實(shí)現集成，網(wǎng)關(guān)是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中的關(guān)鍵系統部件。網(wǎng)關(guān)提供系統電源和很大一部分的計算能力，管理多種網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，并提供網(wǎng)絡(luò )管理服務(wù)。制造商在需要更多吞吐量或安裝冗余設備時(shí)還需添加網(wǎng)關(guān)。

    四、評估并實(shí)施無(wú)線(xiàn)技術(shù)

    BP核心技術(shù)辦公室的David Lafferty就公司識別、評估、檢測、實(shí)驗和部署新興技術(shù)所需的綜合過(guò)程談了自己的看法。在討論“無(wú)線(xiàn)測量和發(fā)展”的主題前，David首先為聽(tīng)眾介紹了BP核心技術(shù)辦公室和技術(shù)轉移工作的廣泛責任。BP是全球第二大石油公司，規模在全球各類(lèi)公司中名列第七。目前，技術(shù)轉移工作已經(jīng)實(shí)現了超過(guò)25項成功的案例，其開(kāi)始時(shí)就接到了數千份的推薦。


    WSN居于諸多成功技術(shù)轉移的核心。BP當前采用WSN的案例包括跟蹤化工軌道車(chē)、船用轉動(dòng)設備的震動(dòng)監視、遠程油輪監視、基于RFID的LPG桶跟蹤）、道路安全等，并使Castrol消費品業(yè)務(wù)符合Wal-Mart RFID標簽標準。每種應用都可帶來(lái)直接的商業(yè)利益，如更快的現金流動(dòng)、更高的運營(yíng)效率，更好地查看供應鏈，并可降低交通事故傷亡。

    BP擴展了WSN的應用范圍，實(shí)現了從記事板到計算機的轉變，加強了現場(chǎng)操作人員的工作能力，并實(shí)現單一的責任點(diǎn)。公司認識到大部分工廠(chǎng)工作人員在工作場(chǎng)所都不能充分利用信息技術(shù)，因此推動(dòng)了該計劃的實(shí)行。公司消除了手工書(shū)寫(xiě)的記事板，轉而采用手持計算設備，類(lèi)似于此前Harry Forbes提到的電視電腦，這就使工作人員能夠更快地完成工作，同時(shí)提高工作的準確性和效率。BP利用這一理念來(lái)提高多種領(lǐng)域的分析能力。

    五、主要的自動(dòng)化參與者OEM WSN

    領(lǐng)先的工業(yè)自動(dòng)化供應商艾默生過(guò)程管理討論了用Millennial Net提供的WSN技術(shù)從事實(shí)驗性項目，該技術(shù)用于醫療、工業(yè)和樓宇自動(dòng)化應用中。艾默生Bob Karschnia重點(diǎn)討論了采用基于網(wǎng)狀網(wǎng)的WSN的好處，可降低部署成本，提高靈活性和可靠性，并降低對電源的要求。Bob指出，該系統能使原有系統中的增添數字智能，這是WSN在過(guò)程控制應用中使用的首要價(jià)值，此外還擴充了艾默生的AMS解決方案的功能。預計制造商可在勞動(dòng)生產(chǎn)率、工作場(chǎng)所安全、供應鏈優(yōu)化和性能優(yōu)化等領(lǐng)域實(shí)現運營(yíng)方面的改善。

    六、建議

    (1) 制造商應考慮將WSN作為提高性能的一種方法，而采用有線(xiàn)技術(shù)可能難以實(shí)現有關(guān)性能的改善。

    (2) 制造商應要求WSN供應商就計劃支持全行業(yè)標準的工作提供路線(xiàn)圖，特別是無(wú)線(xiàn)接口標準。