傳感器+無線通信=？ 發揮你的想象力！
http://www.debgrams.com 2020-12-20 16:31 來源：北京柏艾斯科技有限公司
目前市場上近距離無線通信產品層出不窮，廣泛應用的還是藍牙（Bluetooth），紅外（IrDA）和無線局域網802.11（WIFI）。同時還有一些非常具有發展潛力的近距離無線技術標準，它們分別是：zigbee、超寬頻（UltraWideBand）、短距離通信（NFC），LORA等。它們都有各自立足的特點、或基于傳輸速度、距離、耗電量的特殊要求，隨著5G時代的到來，無線通信技術必將大放異彩。
工業發達國家和新興崛起國家為提高其產品在全球市場的競爭力，都力求在提高生產率的同時，降低包括能源消耗、原材料消耗和勞務成本。對于發達國家來講，其勞務成本遠遠高于新興崛起國家，因此特別重視促進創新和技術進步，采用新的技術手段來進一步提高生產效率。在這場競爭日益激烈的比賽中，無線通信技術在工業中的推廣應用受到了特殊的重視。
另一方面，在工業環境下任何地點均能安裝使用的智能無線傳感器及其網絡，具有足夠的可靠性和自治處理能力，將為各種生產裝置配備實施共享的數據采集能力，從而為提高生產率，改善產品質量，降低成本發揮重要作用。下面我們列舉3個應用場景，為大家介紹在融合了無線通訊技術后，為傳統行業帶來了哪些改變？
1、電池監控
在大型集群式的UPS系統中，往往需要對系統內電池的工作狀況進行監測，如工作電壓、電流、溫度、電池內阻等參數。一般UPS電池會預留RS485通信接口，將各電池的節點狀態上傳至上位機軟件。當電池狀態正常時記錄工作信息，當電池狀態異常時觸發報警。
這種通訊方式帶來一些問題，便捷性問題和安全性問題。485總線必須走線，系統越龐大走線工作越繁瑣。此外，如果走線不規范，還將為機房帶來安全性隱患。基于以上原因，部分UPS或者電池PACK廠商開始采用無線通信的方案替代有線通信。
Zigbee是一種低速局域網數據傳輸協議，它具有低功耗、低成本、高可靠、多節點、靈活拓撲等特點，特別適合局域網內多節點自由組網的場合。如圖2所示，通過在每個電池包上安裝ZigBee模塊，完成自組網絡，就能夠將電池包的工作狀態實時上報到網關服務器。
有了無線網絡，UPS電池包現場安裝就方便了許多，工程師只需要考慮電源回路的搭建，通信部分讓ZigBee自組網即可。
2、智能溫室大棚
需要放置于溫室大棚內栽種的植物，對生長環境都有著較為苛刻的要求，溫度、濕度、二氧化碳濃度等指標都需要維持在一個穩定的范圍內。早期的溫室大棚，通過布置各種傳感器，人工定時去查看，并對大棚內的溫控器、加濕器等設備進行調整。但隨著溫室大棚數量越來越多、單個大棚內需要的傳感器也越來越多，傳感器之間的通訊線纜布線變得非常困難，通過人工去管理大棚也變得原來越難。
網關與各種傳感器之間通過LoRa技術進行無線連接。在取電不方便的大棚內，傳感器節點均需要通過電池供電，這就需要應用LoRa技術的超低功耗。采用休眠+定時喚醒的上傳的工作模式，能夠極大降低傳感器節點的耗電量，一節干電池可以使用2-3年。
出于成本考慮，一般情況下多個大棚會共用一個網關，這樣大棚內的相關控制設備，也需要通過無線通訊來控制。同樣，使用Lora也是一種不錯的選擇。Lora的傳輸距離足夠遠，可介入節點數上千個，足以滿足大棚內節點數需求。
3、無線智能燈光
傳統的城市道路照明系統存在一系列弊端。能源利用率低、照明系統設計不完善、不方便反饋信息等問題，浪費大量的人力和物力。所以說，從節約能源、提高城市照明系統管理水平的角度去建設和完善城市照明系統，已經成為了市政建設的一個必然的趨勢。
當前城市照明控制系統的技術發展趨勢是：數據傳輸方式由原先的電力載波改造為GPRS/NB-IoT等無線公網傳輸或ZigBee/LoRa等局域網傳輸；控制技術由原先的只控制開關改造為光照度控制；功能方面可實現遙控控制。
通常采用低功耗微處理器來處理燈光的控制指令，通過GPRS、NB-IoT、ZigBee、LoRa 等無線網絡技術實現燈與控制柜之間的數據通信。
控制柜和監控中心主站之間距離較遠，甚至跨越城區，所以采用不受距離限制的4G無線通信方式與監控中心相連；而現場的燈和控制柜之間則采用距離適中、成本較低的 ZigBee網絡或LoRa網絡來通信。如圖6所示，各盞路燈采用ZigBee無線網絡來控制。
上面簡單的介紹了無線技術在我們當前生活中的三個應用，相信隨著時間的推移，愈發成熟的無線通訊技術將更大程度地改變我們的生活，讓我們一起見證吧！
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