工业无线网络WIA说明及应用
- 2013年01月17日 16:28来源： 人气：2471
工控摘要：工业无线技术是从新兴的无线传感器网络技术中发展而来的。无线传感器网络技术具有应用特异化的特点，针对军事、医疗、智能家居等不同应用领域，其实现技术*不同。
1、工业无线技术概述
工业无线技术是继现场总线之后，工业控制领域的又一个热点技术，是降低工业测控系统成本、提高工业测控系统应用范围的革命性技术，也是未来几年工业自动化产品新的增长点。
工业无线技术是一种本世纪初新兴的，面向设备间短程、低速率信息交互的无线通信技术，适合在恶劣的工业现场环境使用，具有很强的抗*力、超低能耗、实时通信等技术特征，是对现有无线技术在工业应用方向上的功能扩展和技术创新，并将zui终转化为新的无线技术标准。
工业无线技术是从新兴的无线传感器网络技术中发展而来的。无线传感器网络技术具有应用特异化的特点，针对军事、医疗、智能家居等不同应用领域，其实现技术*不同。
工业无线技术是满足工业应用高可靠、低能耗、硬实时等特殊需求的一类无线传感器网络技术。
基于工业无线技术的测控系统，与传统的有线测控系统相比，具有以下一些优势：
（1）低成本。在传统的有线系统中，布线的成本是每米$30～$100，在一些恶劣环境下，可达到每米$2000。测控系统运行期间需要不断检测系统状态，发现错误，更换电缆。使用工业无线技术将使测控系统的安装与维护成本降低90%，是实现低成本测控系统的关键。
（2）高可靠、易维护。在有线系统中，绝大部分系统故障是由电缆的连接器件损坏而引发的，其维护复杂度强，维护费用高。使用无线技术将*杜绝此类错误的发生。
（3）高灵活、易使用。使用无线技术后，现场设备摆脱了电缆的束缚，从而增加了现场仪表与被控设备的可移动性、网络结构的灵活性以及工程应用的多样性，用户可以根据工业应用需求的变化，快速、灵活、方便、低成本地重构测控系统。
利用基于工业无线技术的测控系统，人们可以以较低的投资和使用成本实现对工业全流程的“泛在感知”，获取传统由于成本原因无法在线监测的重要工业过程参数，并以此为基础实施优化控制，来达到提高产品质量和节能降耗的目标。
美国能源部（DOE）在2004年发布的“未来工业计划”（IOF）中指出：这种基于工业无线技术的低成本测控系统是实现到2020年美国工业整体能耗降低5%目标的主要手段，代表着工业自动化系统技术的发展方向，将在提高产品质量、降低工业生产过程中的跑冒滴漏、提高能源效率等方面发挥重要作用，在石油天然气开采、石化、冶金、污水处理等高耗能、高污染行业有广泛的应用前景。
美国总统科技顾问委员会在“面向21世纪的联邦能源研究与发展规划”中指出：工业无线技术的广泛应用将使工业生产效率提高10%，并使排放和污染降低25%。
2、工业无线网络WIA标准
2.1WIA标准概述
目前，工业无线技术正处于一个高速发展的阶段，无线技术在工厂环境下使用的抗干扰、节能、实时通信等关键技术难题正在被逐渐攻克，市场需求非常旺盛。
而美国网络技术市场分析机构OnWorld公司对工业无线技术市场调研结果显示，阻碍用户接受无线技术的关键问题在于工业无线技术缺乏统一的标准，标准化是工业产品获得推广应用的基础。
目前，一些组织正在积极推进工业无线网络技术的标准化进程，其中主要有WirelessHART[3]、ISASP100[4]和WIA[5]。工业无线网络WIA标准是由中国工业无线联盟推出的具有自主知识产权的技术体系，目前已形成了国家标准草案，并正在成为与WirelessHART、ISA100并列的主流工业无线技术体系。
WIA标准追求以下的目标：
针对应用条件和环境的动态变化，能够保持网络性能的可靠和稳定。
能够在低成本的商用器件上实现，降低技术开发与实现难度。
用户能以较低的投入换来易于使用和维护的工业无线监控系统。
WIA网络是一款*符合中华人民共和国国家标准用于过程自动化的WIA系统结构与通信规范（WIA-PA）的高可靠、低成本、超低功耗的工业无线网络，此网络不仅适用于家庭自动化、环境检测、医疗护理等低速率、低成本、近距离、数据量较少的无线传感器网络采集和监控系统，而且特别适用于工业过程自动化及工厂自动化领域。比如石油、石化、电力、冶金、污水处理、安全监控、资产管理及能量管理等等。
WIA网络提供了一个简单、可靠的方法去监视和控制现场设备。WIA网络主要特点如下：
1、容易安装—WIA网络是一种智能自组织网络，设备采用普通锂电池供电且用无线技术进行通信，所以整个网络很容易布线和安装。
2、高可靠—WIA网络在DSSS的基础引入了FHSS，采用根据信道状态自适应跳频机制，可以有效地以致突发性干扰，消除频率选择性衰减。WIA网络又采用冗余、自组织路由技术使得每个设备至少有两条可用的通信路径，设备加入网络后，可以自主选择或由网络管理者分配多条数据传输路径。当一条路径由于干扰被中断，设备可以自动切换到其它通信质量较好的路径。
3、易管理—WIA网络通过WIA网络管理软件实时监控网络，使用一台PC机就可以管理和控制多个网络。
1、工业无线技术概述
工业无线技术是继现场总线之后，工业控制领域的又一个热点技术，是降低工业测控系统成本、提高工业测控系统应用范围的革命性技术，也是未来几年工业自动化产品新的增长点。
工业无线技术是一种本世纪初新兴的，面向设备间短程、低速率信息交互的无线通信技术，适合在恶劣的工业现场环境使用，具有很强的抗*力、超低能耗、实时通信等技术特征，是对现有无线技术在工业应用方向上的功能扩展和技术创新，并将zui终转化为新的无线技术标准。
工业无线技术是从新兴的无线传感器网络技术中发展而来的。无线传感器网络技术具有应用特异化的特点，针对军事、医疗、智能家居等不同应用领域，其实现技术*不同。
工业无线技术是满足工业应用高可靠、低能耗、硬实时等特殊需求的一类无线传感器网络技术。
基于工业无线技术的测控系统，与传统的有线测控系统相比，具有以下一些优势：
（1）低成本。在传统的有线系统中，布线的成本是每米$30～$100，在一些恶劣环境下，可达到每米$2000。测控系统运行期间需要不断检测系统状态，发现错误，更换电缆。使用工业无线技术将使测控系统的安装与维护成本降低90%，是实现低成本测控系统的关键。
（2）高可靠、易维护。在有线系统中，绝大部分系统故障是由电缆的连接器件损坏而引发的，其维护复杂度强，维护费用高。使用无线技术将*杜绝此类错误的发生。
（3）高灵活、易使用。使用无线技术后，现场设备摆脱了电缆的束缚，从而增加了现场仪表与被控设备的可移动性、网络结构的灵活性以及工程应用的多样性，用户可以根据工业应用需求的变化，快速、灵活、方便、低成本地重构测控系统。
利用基于工业无线技术的测控系统，人们可以以较低的投资和使用成本实现对工业全流程的“泛在感知”，获取传统由于成本原因无法在线监测的重要工业过程参数，并以此为基础实施优化控制，来达到提高产品质量和节能降耗的目标。
美国能源部（DOE）在2004年发布的“未来工业计划”（IOF）中指出：这种基于工业无线技术的低成本测控系统是实现到2020年美国工业整体能耗降低5%目标的主要手段，代表着工业自动化系统技术的发展方向，将在提高产品质量、降低工业生产过程中的跑冒滴漏、提高能源效率等方面发挥重要作用，在石油天然气开采、石化、冶金、污水处理等高耗能、高污染行业有广泛的应用前景。
美国总统科技顾问委员会在“面向21世纪的联邦能源研究与发展规划”中指出：工业无线技术的广泛应用将使工业生产效率提高10%，并使排放和污染降低25%。
2、工业无线网络WIA标准
2.1WIA标准概述
目前，工业无线技术正处于一个高速发展的阶段，无线技术在工厂环境下使用的抗干扰、节能、实时通信等关键技术难题正在被逐渐攻克，市场需求非常旺盛。
而美国网络技术市场分析机构OnWorld公司对工业无线技术市场调研结果显示，阻碍用户接受无线技术的关键问题在于工业无线技术缺乏统一的标准，标准化是工业产品获得推广应用的基础。
目前，一些组织正在积极推进工业无线网络技术的标准化进程，其中主要有WirelessHART[3]、ISASP100[4]和WIA[5]。工业无线网络WIA标准是由中国工业无线联盟推出的具有自主知识产权的技术体系，目前已形成了国家标准草案，并正在成为与WirelessHART、ISA100并列的主流工业无线技术体系。
WIA标准追求以下的目标：
针对应用条件和环境的动态变化，能够保持网络性能的可靠和稳定。
能够在低成本的商用器件上实现，降低技术开发与实现难度。
用户能以较低的投入换来易于使用和维护的工业无线监控系统。
WIA网络是一款*符合中华人民共和国国家标准用于过程自动化的WIA系统结构与通信规范（WIA-PA）的高可靠、低成本、超低功耗的工业无线网络，此网络不仅适用于家庭自动化、环境检测、医疗护理等低速率、低成本、近距离、数据量较少的无线传感器网络采集和监控系统，而且特别适用于工业过程自动化及工厂自动化领域。比如石油、石化、电力、冶金、污水处理、安全监控、资产管理及能量管理等等。
WIA网络提供了一个简单、可靠的方法去监视和控制现场设备。WIA网络主要特点如下：
1、容易安装—WIA网络是一种智能自组织网络，设备采用普通锂电池供电且用无线技术进行通信，所以整个网络很容易布线和安装。
2、高可靠—WIA网络在DSSS的基础引入了FHSS，采用根据信道状态自适应跳频机制，可以有效地以致突发性干扰，消除频率选择性衰减。WIA网络又采用冗余、自组织路由技术使得每个设备至少有两条可用的通信路径，设备加入网络后，可以自主选择或由网络管理者分配多条数据传输路径。当一条路径由于干扰被中断，设备可以自动切换到其它通信质量较好的路径。
3、易管理—WIA网络通过WIA网络管理软件实时监控网络，使用一台PC机就可以管理和控制多个网络。
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