智能無線網(wǎng)絡(luò)WIA產(chǎn)品及解決方案.doc

智能無線網(wǎng)絡(luò)WIA產(chǎn)品及解決方案 中國科學(xué)院沈陽自動化研究所建立于1958年。作為國家自動化領(lǐng)域的主要研究機(jī)構(gòu)，沈陽自動化研究所建所以來共完成各類科研項(xiàng)目1000多項(xiàng)，獲得國家、中國科學(xué)院和各部委及省、市科技成果獎200多項(xiàng)，在工業(yè)自動化、水下機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人、光電信息等方面取得了一批具有國際水平、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的成果，成為在國內(nèi)具有領(lǐng)先與帶頭作用，在國際具有較高知名度的國家級研究開發(fā)基地。 中國科學(xué)院沈陽自動化研究所是國內(nèi)最早開展工業(yè)無線技術(shù)研究的科研單位之一，是中國工業(yè)無線聯(lián)盟的發(fā)起者。攻克了工業(yè)無線技術(shù)的抗干擾、實(shí)時(shí)通信、節(jié)能等難點(diǎn)問題，提出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的智能無線網(wǎng)絡(luò)WIA技術(shù)體系，并開發(fā)出系列產(chǎn)品。目前，以WIA為基礎(chǔ)的中國工業(yè)無線技術(shù)國家標(biāo)準(zhǔn)體系已初步形成，WIA正在成為與Wireless HART、ISA100并列的國際主流工業(yè)無線技術(shù)體系。2008年10月31日，由沈陽自動化研究所主持研發(fā)的用于工業(yè)過程自動化的無線網(wǎng)絡(luò)WIA-PA（Wireless Networks for Industrial Automation-Process Automation）規(guī)范經(jīng)過國際電工委員會（IEC）全體成員國的投票，以96的得票率獲得通過，作為公共可用規(guī)范IEC/PAS 62601標(biāo)準(zhǔn)化文件正式發(fā)布。 智能無線網(wǎng)絡(luò)WIA技術(shù) 智能無線網(wǎng)絡(luò)WIA(Wireless Networks for Industrial Automation)技術(shù)是由中科院沈陽自動化所推出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高可靠、超低功耗的自組織多跳無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 智能無線網(wǎng)絡(luò)WIA技術(shù)基于短程無線通信IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，使用符合中國無委會規(guī)定的自由頻帶，解決惡劣環(huán)境下遍布的各種大型器械、金屬管道等對無線信號的反射、散射造成的多徑效應(yīng)，以及馬達(dá)、器械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生電磁噪聲對無線通信的干擾，提供能夠滿足應(yīng)用需求的高可靠、實(shí)時(shí)無線通信服務(wù)。 通過使用智能無線網(wǎng)絡(luò)WIA技術(shù)，用戶可以以較低的投資和成本實(shí)現(xiàn)對全流程的“泛在感知”，獲取傳統(tǒng)由于成本原因無法在線監(jiān)測的重要過程參數(shù)，并以此為基礎(chǔ)實(shí)施優(yōu)化控制，來達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能降耗的目標(biāo)。 智能無線網(wǎng)絡(luò)WIA技術(shù)不僅適用于家庭自動化、智能樓宇、環(huán)境檢測、醫(yī)療護(hù)理等低速率、低成本、近距離、數(shù)據(jù)量較少的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集和監(jiān)控系統(tǒng)，而且特別適用于工業(yè)控制與工廠自動化過程控制領(lǐng)域。 WIA網(wǎng)絡(luò) WIA網(wǎng)絡(luò)是一種無需網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施支持的自組織多跳網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以依靠電池供電長時(shí)間工作。設(shè)備啟動后，無需人工配置，自主形成網(wǎng)絡(luò)。 WIA網(wǎng)絡(luò)為通過低能耗無線設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸提供了有效的解決方案。 WIA網(wǎng)絡(luò)支撐設(shè)備： 設(shè)備：網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)，裝有傳感器或執(zhí)行器，安裝在工業(yè)現(xiàn)場，直接與生產(chǎn)流程連接。 WIA網(wǎng)關(guān)：包含1個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)，連接智能無線網(wǎng)路WIA與其它有線網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測、智能網(wǎng)絡(luò)管理，以及橋接所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 WIA上位機(jī)：用來顯示網(wǎng)絡(luò)拓、數(shù)據(jù)信息、設(shè)備狀態(tài)及網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性等信息，具有人機(jī)交互功能。 WIA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)規(guī)范： 無線電標(biāo)準(zhǔn)：基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，通信速率為250kbps； 波段：2.4GHz；l 拓?fù)洌盒切途W(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)、星型網(wǎng)狀混合網(wǎng)；l 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模：一個(gè)網(wǎng)關(guān)最多可以管理100臺設(shè)備，系統(tǒng)可以通過以太網(wǎng)互連多個(gè)網(wǎng)關(guān)形成大規(guī)模復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)；l 傳輸距離：工業(yè)環(huán)境室內(nèi)200米，室外800米；l 可靠性：數(shù)據(jù)可靠性大于99%；自適應(yīng)跳頻技術(shù)，避免干擾；冗余路由技術(shù)，自組織修復(fù)網(wǎng)絡(luò)；l 安全性：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備鑒權(quán)與認(rèn)證，基于工業(yè)認(rèn)證的數(shù)據(jù)加密技術(shù)；l 兼容性：支持HART命令，兼容無線HART標(biāo)準(zhǔn)；l 電源：網(wǎng)關(guān)外接電源供電；設(shè)備DC-3.3V普通鋰電池供電，壽命為15年，具體情況取決于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模及設(shè)備采集數(shù)據(jù)率；l 數(shù)據(jù)率：數(shù)據(jù)率可配置，可調(diào)范圍為1s1h。l WIA網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢： 自適應(yīng)的跳頻模式與自動重傳機(jī)制，對保障通信的可靠性更加有效；l 支持網(wǎng)內(nèi)報(bào)文聚合，有效地降低了網(wǎng)絡(luò)開銷，延長電池壽命；l 兼容IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，可以使用現(xiàn)有商用器件，易于實(shí)現(xiàn)；l 設(shè)備冗余機(jī)制及自組網(wǎng)模式提高了系統(tǒng)的魯棒性及易用性。l WIA網(wǎng)絡(luò)無線儀表解決方案 為了集成不同類型的儀表，采用一種通用的方式使傳統(tǒng)儀表實(shí)現(xiàn)無線通信功能，中科院沈陽自動化所推出了簡單通用的WIA網(wǎng)絡(luò)透傳解決方案。 WIA網(wǎng)絡(luò)在設(shè)備端和上位機(jī)端為儀表用戶提供了接口，通過WIA網(wǎng)絡(luò)提供透明的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)： 設(shè)備端接口：WIA適配器為儀表提供了2種集成方式： 內(nèi)部集成：WIA適配器提供串口和相應(yīng)的讀寫數(shù)據(jù)指令，與儀表原有的處理器連接通信。使用這種方式，WIA適配器需要集成在儀表內(nèi)部。 外部串接：這種方式只針對HART儀表，WIA適配器串接到儀表與控制器間420mA的信號線上，通過HART命令與儀表交互。使用這種方式，WIA適配器與儀表是分離的，需要獨(dú)立封裝。 上位機(jī)端接口：WIA網(wǎng)關(guān)為用戶應(yīng)用提供了3種信息交互模式 OPC方式：WIA網(wǎng)關(guān)作為OPCl Server向外部應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù)。XML方式：WIA網(wǎng)關(guān)向外提供基于XML的API接口，用戶可以使用該接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸以及網(wǎng)絡(luò)的管理配置。 HART方式：WIA網(wǎng)關(guān)支持基于HART指令的數(shù)據(jù)傳輸。 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程： 下行數(shù)據(jù)流程：用戶在上位機(jī)通過RS232或以太網(wǎng)向儀表發(fā)送數(shù)據(jù)信息-WIA網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)打包并無線發(fā)送給對應(yīng)的WIA適配器-WIA適配器通過RS232或RS485接口把數(shù)據(jù)包發(fā)送給儀表-儀表解析數(shù)據(jù)包，提取數(shù)據(jù)信息。 上行數(shù)據(jù)流程：儀表把數(shù)據(jù)信息發(fā)送給WIA適配器-WIA適配器進(jìn)行數(shù)據(jù)打包并無線發(fā)送給WIA 網(wǎng)關(guān)-WIA網(wǎng)關(guān)解析數(shù)據(jù)包，提取數(shù)據(jù)信息并通過RS232接口或以太網(wǎng)接口傳送給上位機(jī)-上位機(jī)顯示數(shù)據(jù)信息。 2.4GHz無線模塊 高效、易用的無線平臺: 2.4GHz無線模塊是一個(gè)集合了符合IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器，高性能超低功耗的16位MSP430微處理器，可編程的I/O，多種天線連接方式和多種通信距離選擇的整合方案。 2.4GHz無線模塊工作在全球免費(fèi)的2.4GHz頻段，通信速率為250kbps。 高可靠、低功耗的OEM產(chǎn)品: 2.4GHz無線模塊是一種高可靠性，低能耗的OEM產(chǎn)品，它可以輕松為您的產(chǎn)品添加無線通訊功能，滿足您對于超低功耗以及高性能微控制器需求，可以在其上進(jìn)行各種協(xié)議開發(fā)，幫助您快速地開發(fā)諸如數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)控等簡單應(yīng)用系統(tǒng)和搭建實(shí)驗(yàn)仿真平臺。 2.4GHz無線模塊技術(shù)規(guī)范： 標(biāo)準(zhǔn)：符合IEEE802.15.4無線通信標(biāo)準(zhǔn)； 高性能、低功耗的OEM產(chǎn)品：可以在其上進(jìn)行ZigBee、無線HART及WIA等協(xié)議的開發(fā)；l 波段：2.4GHz；l 微處理器：集成高性能超低功耗的16位MSP430F1611或MSP430F2418微處理器；l 低功耗：發(fā)射電流小于150mA，接收電流小于50mA，休眠電流為小于30uA；l WIA適配器 集成WIA核心協(xié)議的無線設(shè)備： WIA適配器是一種低能耗、短程無線通信設(shè)備，工作在全球免費(fèi)的2.4GHz頻段。 WIA適配器集成了WIA核心協(xié)議，可以連接現(xiàn)場儀表設(shè)備，使其可以接入WIA網(wǎng)絡(luò)中，并且具備網(wǎng)絡(luò)路由功能。 兼容無線HART標(biāo)準(zhǔn)、易使用、易集成的OEM產(chǎn)品： WIA適配器是一種OEM設(shè)備，可以方便地與傳感器、儀表進(jìn)行連接，提供高可靠、低能耗、低成本的智能無線網(wǎng)絡(luò)功能。WIA適配器兼容于無線HART標(biāo)準(zhǔn)，支持HART命令，WIA適配器能夠集成不同的儀表，在設(shè)備端為用戶提供了接口，通過WIA網(wǎng)絡(luò)提供透明的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。 WIA適配器都可以作為終端設(shè)備和路由器，增加網(wǎng)絡(luò)的可靠性，支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸、請求和應(yīng)答；配置參數(shù)提供節(jié)點(diǎn)控制等操作。 WIA適配器技術(shù)規(guī)范： 構(gòu)成：集成2.4GHz 無線模塊及WIA核心協(xié)議； 簡單易用的OEM產(chǎn)品：可以通過串口內(nèi)部集成到普通儀表中，實(shí)現(xiàn)其無線功能，也可以通過外部串接到HART儀表與控制器間4-20mA的信號線上，升級傳統(tǒng)HART儀表，實(shí)現(xiàn)其無線功能；l 波段：2.4GHz；l 電池壽命：數(shù)據(jù)率為1min，可以使用1年；l 安全性：AES128位密碼，最新的動態(tài)多重加密技術(shù)。l WIA網(wǎng)關(guān) 集成WIA核心協(xié)議的無線設(shè)備： WIA網(wǎng)關(guān)是一種短程無線通信設(shè)備，需要外接電源供電，工作在全球免費(fèi)的2.4GHz頻段。 WIA網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)整個(gè)WIA網(wǎng)絡(luò)的管理、調(diào)度和優(yōu)化，設(shè)定和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)通信參數(shù)，統(tǒng)一為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分配通信資源和路由，配置WIA網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，調(diào)度WIA網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的通信，監(jiān)控并報(bào)告WIA網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)。 WIA網(wǎng)關(guān)還作為全網(wǎng)的時(shí)間同步源及均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，提供消息緩沖與保存，橋接所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。WIA網(wǎng)關(guān)采用設(shè)備冗余機(jī)制，冗余網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)網(wǎng)關(guān)的熱備份，一旦網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)故障，冗余網(wǎng)關(guān)自動替代網(wǎng)關(guān)。 支持多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)和服務(wù)接入點(diǎn)： WIA網(wǎng)關(guān)支持一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)和服務(wù)接入點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)提供連接其他網(wǎng)絡(luò)的接口，比如工廠自動化網(wǎng)絡(luò)，目前提供串口和以太網(wǎng)兩種連接方式。服務(wù)接入點(diǎn)為上位機(jī)應(yīng)用提供訪問和管理WIA網(wǎng)絡(luò)的接口，目前提供OPC、XML和HART三種接口方式。 WIA網(wǎng)關(guān)技術(shù)規(guī)范： 網(wǎng)絡(luò)大?。阂粋€(gè)網(wǎng)關(guān)最多可以管理100個(gè)設(shè)備； 波段：2.4GHz；l 用戶接口：為用戶應(yīng)用提供OPC、XML及HART三種接口方式；l 全面API接口：支持一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)和服務(wù)接入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議的互連接和互操作；l 多種通信接口：支持以太網(wǎng)、RS232等通信接口。l WIA網(wǎng)絡(luò)管理軟件 WIA網(wǎng)絡(luò)管理軟件負(fù)責(zé)顯示整個(gè)WIA網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，并且可以通過選擇菜單項(xiàng)或工具欄觀察實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息、設(shè)備狀態(tài)及網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性等等。 WIA網(wǎng)絡(luò)管理軟件具體功能： 顯示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟晥D。在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟晥D中能夠顯示出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 顯示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備信息。顯示網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備的基本信息，包括設(shè)備類型、數(shù)據(jù)值、數(shù)據(jù)率、丟包率及運(yùn)行狀態(tài)信息。 設(shè)備控制功能?？梢酝ㄟ^命令對設(shè)備相關(guān)信息進(jìn)行讀取及配置l 查詢設(shè)備數(shù)據(jù)記錄?？梢圆樵冊O(shè)備實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)信息。l 查詢網(wǎng)絡(luò)性能記錄?？梢圆樵兙W(wǎng)絡(luò)中每個(gè)設(shè)備的實(shí)時(shí)和歷史可靠性信息，并通過圖表顯示出來。l WIANET800開發(fā)套件 WIANET800開發(fā)套件為儀表企業(yè)及OEM廠商等提供工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)原型產(chǎn)品，提供了一切模塊編程和配置、模塊與傳感器連接、設(shè)備儀器輸出及建立、測試和監(jiān)控基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所必需的功能。 WIANET800是一款兼容無線HART標(biāo)準(zhǔn)，通用性極強(qiáng)的適用于惡劣的現(xiàn)場環(huán)境，具有很強(qiáng)的抗干擾能力、超低功耗、高靈活、易使用的智能無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。WIANET800采用智能無線網(wǎng)絡(luò)WIA技術(shù)，是WIA網(wǎng)絡(luò)的具體體現(xiàn)。 WIANET800開發(fā)套件提供了一個(gè)高速集成平臺，快速與無線網(wǎng)絡(luò)連接，符合IEEE802.15.4全球通用的2.4GHz頻段，數(shù)據(jù)率達(dá)到250kbps，幫助您快速地開發(fā)諸如數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)控與檢測等簡單應(yīng)用系統(tǒng)和搭建實(shí)驗(yàn)仿真平臺。 WIANET800開發(fā)套件也可讓您充分利用高效率網(wǎng)絡(luò)在廣域范圍內(nèi)進(jìn)行測試，體驗(yàn)智能無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)越性，同時(shí)為您提供靈活的評估Mesh網(wǎng)絡(luò)概念的方法，并加快您的無線產(chǎn)品開發(fā)，快速占領(lǐng)無線市場的先機(jī)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 WIANET800開發(fā)套件組成： 一個(gè)WIA網(wǎng)關(guān)。 十二個(gè)WIA適配器。 一個(gè)CD-ROM光盤，包括上位機(jī)軟件及套件相關(guān)硬件和軟件用戶文擋。 一本W(wǎng)IANET800開發(fā)套件用戶手冊。 電池、AC/DC適配器、網(wǎng)線。 應(yīng)用案例 循環(huán)流化床鍋爐壓力溫度傳輸系統(tǒng) 應(yīng)用地點(diǎn)： 遼寧某紙業(yè)有限公司 應(yīng)用概述： 遼寧某紙業(yè)有限公司為了擴(kuò)大規(guī)模，增加生產(chǎn)量，自行建一個(gè)循環(huán)流化床鍋爐，冬季可以為公司和城區(qū)進(jìn)行區(qū)域性供暖，平時(shí)可以用鍋爐產(chǎn)生的蒸汽推動蒸汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電，為公司提供動力源，還可以利用蒸汽進(jìn)行生產(chǎn)和作業(yè)。 為了節(jié)約生產(chǎn)成本，避免復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)布線。公司采用我所的工業(yè)無線WIA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行壓力、溫度數(shù)據(jù)的采集與傳輸。安置在鍋爐管道上的各個(gè)WIA無線壓力表和WIA無線溫度表實(shí)時(shí)把壓力或溫度數(shù)據(jù)信息傳送到總控制室，用戶通過WIA網(wǎng)絡(luò)管理軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)鍋爐管道檢測點(diǎn)的壓力和溫度情況。WIA無線壓力表和WIA無線溫度表都采用電池供電。 相關(guān)圖片：抽油井示功圖無線監(jiān)測系統(tǒng) 應(yīng)用地點(diǎn)： 東北某大油田 應(yīng)用概述： 東北某大油田要求改進(jìn)現(xiàn)有的人工舉升采油方式有桿泵采油方式?？焖偌皶r(shí)、準(zhǔn)確無誤地對抽油井示功圖進(jìn)行測取，是分析、診斷、優(yōu)化抽油井工作狀態(tài)，對抽油井進(jìn)行日常管理的基本要求。中科院沈陽自動化研究所應(yīng)用工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)WIA技術(shù)研制成功了新型地面示功圖無線監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)由一體化無線示功儀及相關(guān)軟件構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了抽油井示功圖的在線測取、存儲、傳輸、報(bào)警和查詢等功能。系統(tǒng)完全針對油井生產(chǎn)管理需求設(shè)計(jì)，具有性能可靠、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、擴(kuò)展性強(qiáng)、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。 相關(guān)圖片： 電機(jī)系統(tǒng)能源效率在線監(jiān)測與能源管理 應(yīng)用地點(diǎn)： 上海某電氣集團(tuán) 應(yīng)用概述： 電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)重要位