解决方案
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基于VTnet的低功耗无线传感器应用方案
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)市场
基于VTnet的低功耗无线传感器应用方案 无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)市场，自2007年开始正在逐步走进普通百姓的生活。作为智慧城市的基点设备，目前虽然还没有到完全普及的程度，但是无线传感器网络的市场仍在以几何速度增长。如今WSN新品层出不穷--主要是以模块方式封装，包括了增加的电路、网络堆栈层软件以及天线。可以说模块的设计制造商在这一阶段以及未来一段时间都是推动WSN普及的重要角色。 如今虽然无线传感器网络的呼声越来越高，越来越迫切。但是由于历史原因，有线任然是人们更为常用的可接触到的重要通讯方式之一。随着无线技术的发展以及无线产品的优势越来越明显，现在很多新兴的家居产品以及建筑都采用无线方式来控制。 无线传感器网络有以下显著特点： • 传感节点体积小,成本低,计算能力有限 • 传感节点数量大、易失效,具有自适应性。 • 通信半径小,带宽很低。 • 电源能量是网络寿命的关键 • 数据管理与处理是传感器网络的核心技术 基于无线网络 传感器有以上特点，芯威科技专门研发设计了VTnet来解决目前有线和无线存在的一些问题，为无线传感器网络的推广画上了浓浓的一笔。 以VTnet作为无线传感器网络层的优点如下： • 无需连线，降低安装维护成本 • 相互间没有直接的电气连接，电气相互干扰的问题就不存在了。 • 有些无法连线的条件，必须使用无线传感器 • 强大的计算功能，每个主机可带2000个以上传感器节点 • 增加中继功能，通信距离大大增加 • 采用树形自适应组网功能，更低功耗，更节省成本 • 采用andior系统处理管理数据，操作简单。 系统的工作原理： Android上电与VTnet主节点连接后，组成一个自适应无线通信网络；次级主节点和传感器节点上电后，自动连接到指定的主节点上，构建无线通道。当主节点从Android收到读取命令后，通过无线方式传输到次级主节点，次级主节点收集节点簇中的数据，然后次级主节点打包将传感器数据通过无线方式，回传到主节点，主节点再上报给Android系统设备完成一次传感器读取过程。 或者也可以由传感器节点层定时上报数据系统，有次级主节点收集后打包上传给主节点，再上报Android系统设备。 无线传输原理： • 主从传输： 主模块从数据接口接收的数据帧必须包含从模块的源地址，然后通过无线发射出去；当收到无线数据后，取出地址域字节并与已配置的源地址比较，如果一致，则将数据从数据接口输出（输出的数据中包含从模块的地址），否则丢弃不处理。 从模块从数据接口收到数据后，自动加上已配置的目的地址，然后通过无线发射出去；当收到无线数据后，取出地址域字节并与已配置的源地址比较，如果一致，则将数据域从数据接口输出，否则丢弃不处理。 • 中继传输： 中继传输存在于透明传输、寻址传输和主从传输中。当作为透明传输的中继时，当收到无线数据后，立即通过无线转发出去，并从数据接口输出。当作为寻址传输的中继时，当收到无线数据后，取出地址域字节并与已配置的源地址比较，如果一致，则将数据从数据接口输出，否则通过无线发射出去。当作为主从传输的中继时，与寻址传输方式一样。 基于VTnet的低功耗无线传感器应用方案 基于VTnet的低功耗无线传感器应用方案 无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)市场，自2007年开始正在逐步走进普通百姓的生活。作为智慧城市的基点设备，目前虽然还没有到完全普及的程度，但是无线传感器网络的市场仍在以几何速度增长。如今WSN新品层出不穷--主要是以模块方式封装，包括了增加的电路、网络堆栈层软件以及天线。可以说模块的设计制造商在这一阶段以及未来一段时间都是推动WSN普及的重要角色。 下面我们将要介绍的是基于VTnet的低功耗无线传感器网络架构 无线传感网络示意图 如今虽然无线传感器网络的呼声越来越高，越来越迫切。但是由于历史原因，有线任然是人们更为常用的可接触到的重要通讯方式之一。随着无线技术的发展以及无线产品的优势越来越明显，现在很多新兴的家居产品以及建筑都采用无线方式来控制。 无线传感器网络有以下显著特点： • 传感节点体积小,成本低,计算能力有限 • 传感节点数量大、易失效,具有自适应性。 • 通信半径小,带宽很低。 • 电源能量是网络寿命的关键 • 数据管理与处理是传感器网络的核心技术 基于无线网络 传感器有以上特点，芯威科技专门研发设计了VTnet来解决目前有线和无线存在的一些问题，为无线传感器网络的推广画上了浓浓的一笔。 以VTnet作为无线传感器网络层的优点如下： • 无需连线，降低安装维护成本 • 相互间没有直接的电气连接，电气相互干扰的问题就不存在了。 • 有些无法连线的条件，必须使用无线传感器 • 强大的计算功能，每个主机可带2000个以上传感器节点 • 增加中继功能，通信距离大大增加 • 采用树形自适应组网功能，更低功耗，更节省成本 • 采用andior系统处理管理数据，操作简单。 详细网络结构如下图： 无线传感网络系统框图 应用于无线传感器网络的VTnet结构框图 系统拓扑图： 无线传感网络节点布局
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工控自动化解决方案
无线网络可分布于工厂任何地方，实现了“自由添加”的自动化方式
由于无线技术可任意添加的特性，只要安装然后开启仪表就可以了，无需接线、无需敷设线槽和桥架、无需挖沟，有效节省了工作量和时间（如图1）。无线网络规模可变，可一个回路一个回路逐步覆盖到整个工厂。 提高上游和下游工厂的灵活性、可靠性、安全性、环境保护和业务表现。很多公司现在都在其全球的工厂中规划和使用无线，让我们看到了越来越多的最佳实践和成功应用。 此外，我们也在探寻无线功能在今后的应用领域，这可能包括提高移动作业人员的效率、在过程中的无线摄像应用、安全集结以及人员设备的位置跟踪。 由于芯威科技的无线产品支持-40~85℃ 因此用于油田注蒸汽回收油气的项目中是非常合适的。无线仪表网络传递可靠的数据以降低蒸汽过量和废水排放。注汽数据能够被传送到油田控制室，这样工作人员就不必前往注汽口手工采集数据并检查设备是否正常工作了。此外，操作人员也不必置身于高压高温环境中，因此人员安全性大大提高。 油田中第二个无线网络是以电池供电的无线仪表测量井底井压，客户将这些数据用于其专门的油层计算，包括用来确定要注入多少蒸汽、油的流型以及新的油井位置。与原来的遥感测量装置相比，新的无线网络节省了安装成本，减少了维护工作量。 经过客户实践现在该油田无线结构已经建立起来了，运行、可靠性或工程小组不时会提出增加现场测量的要求，无线管理委员会定期开会对各种无线应用的方案进行评估。以前由于成本高或实施困难而无法实现的应用现在都可以轻松实现了，这正是无线架构的意义所在，事实验证无线方案从电子结构到相关工程费用可节省几千万元。 在整个无线方案的研究中我们得到了以下结论: ♦ 基于IEEE802.15.4的zigbee技术在工业环境中表现出色。 ♦ 即使小型的现场网络也能获得很高的回报。用户可以根据需要随时扩展无线工厂网络，不断扩大收益。 ♦ 在工厂Wi-Fi网络中确定接入点和网关位置，可以从现场评估着手，之后要增加无线现场仪表，无需再进行现场评估。 ♦在项目前期就应该让IT安全人员、无线专家、操作和维护人员参与进来。 ♦建立一个多职能部门联合的无线管理小组对新的无线应用进行选择和管理。 ♦ 明确无线仪表在工厂中的用途（是用于控制还监测）。 ♦采用开放的通讯标准：如应用于工厂网络的IEEE802.11(Wi-Fi)标准，应用现场网络的IEEE802.15.4（zigbee）标准。 展望未来。经过成功测试，无线仪表可以根据需要随时添加，而且成本不高。在全球，已经有越来越多的项目正在进行调研，希望将无线技术应用在上游和下游的业务中。
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