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                  2. 2014年07月04日08:51:23
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                    信息網絡、傳感網、物聯網應用技術淺探

                      全球互聯網正在向下一代升級,傳感網和物聯網方興未艾。"智慧地球"簡單說來就是物聯網與互聯網的結合,就是傳感網在基礎設施和服務領域的廣泛應用。著力突破傳感網、物聯網的關鍵技術,及早部署后IP時代相關技術研發,使信息網絡產業成為推動產業升級、邁向信息社會的"發動機"。

                      無線傳感器網絡(WSN)是當今前沿性的熱點研究方向之一,有著巨大的科學意義和應用前景,被認為是將對21世紀產生巨大影響力的高技術之一。2003年2月份的美國《技術評論》雜志評選出對人類未來生活產生深遠影響的十大新興技術,傳感器網絡即被列為第一。其潛在的市場需求十分巨大。傳感器網絡系統已引起了世界各國學術界、軍事部門和工業界的極大關注。

                      美國陸軍2001年提出了“靈巧傳感器網絡通信”計劃,美國海軍也確立了“傳感器組網系統”研究項目。這些應用均基于無線傳感器網絡系統(WSN),從而可以更為詳盡、準確地探測到戰況信息,使情報偵察與獲取能力產生質的飛躍。ABB 公司在2003年就開始了在無線網絡運用于開環控制和閉環控制的工廠試驗。結論是開環控制和操作指導不成問題,閉環控制還存在較大問題。BP 公司也從2004年起在化工產品鐵路槽車的遠程信息處理,大型運油船引擎的振動、溫度等參數的監控,油氣管線的腐蝕檢測,潤滑油供應鏈,液化天然氣罐遠程監控,油氣管線侵入者檢測報警,液化天然氣容器跟蹤以及煉油過程的無線測量平臺等多個不同的應用場合進行了許多工業實驗?偟慕Y論是:目前的無線技術已完全可滿足無線監控系統的要求,但離閉環控制的要求距離尚遠。 艾默生公司在2006年推出了革命性的智能無線方案,在過程工業的一些嚴酷工況中率先實施無線傳感器和網關技術。這些經過現場驗證的方案擴展了裝備(Plant Web)數字結構的預測能力,從而提高了工廠效率和性能。

                      在國內,2003年北京佰能公司啟動了“遠程設備監測與故障診斷”技術研究項目,采用了無線傳感器網絡技術。公司申報的“無線傳感器網絡及其應用研究”項目被列為2006年北京市科技計劃項目,并獲得了北京市科委的項目研發資助。經過多年的研發和項目應用,公司已經獨立自主地研發了兩個無線傳感器網絡產品系列:無線智能身份識別產品和無線智能傳感產品。2003年,哈工大歐進萍院士的課題組開發了一種用于海洋平臺和其他土木工程結構健康監測的無線傳感器網絡。利用多種智能傳感器,如光纖光柵傳感器、纖維增強聚合物-光纖光柵應變傳感器、壓電薄膜傳感器、形狀記憶合金傳感器、疲勞壽命絲傳感器、加速度傳感器等進行建筑結構的監測。2004年,哈工大歐進萍院士的課題組應用無線傳感器網絡,針對超高層建筑的動態測試開發了一種新型系統,并應用到深圳地王大廈的環境噪聲和加速度響應測試。地王大廈高81層,桅桿總高384米。在現場測試中,將無線傳感器沿大廈豎向布置在結構的外表面,系統成功測得了環境噪聲沿建筑高度的分布以及結構的風致震動加速度響應。

                      此外北京郵電大學的研究人員開展了煤礦瓦斯報警和礦工定位無線傳感器網絡系統的研究,一個節點上包括了溫濕度傳感器、瓦斯傳感器、粉塵傳感器等。傳感器網絡經防爆處理和技術優化后,可用于危險工作環境,在煤礦工作的員工及其周圍環境將可以得到隨時監控。西安成峰公司與陜西天和集團共同研發了礦工井下區段定位系統,各個工作地點放置一定數量的傳感器節點,通過接收礦工隨身攜帶的節點所發射的具有唯一識別碼的無線信號進行人員定位。同時各個傳感器節點還可以進行溫度、濕度、光、聲音、風速等參量的實時檢測,并將結果傳輸至基站,進而傳至管理中心。武漢理工大學開展了無線傳感器網絡在火車車廂環境中的測控應用,對車廂內的空氣質量、安全隱患等等進行全程檢測。

                      由于無線傳感器網絡WSN的實際應用針對性很強,面向不同的應用就有不同的要求和技術支撐如節點拓撲結構算法、通信機制等,故很難形成一個統一的產品向社會推廣,其在不同企業中的應用同樣需要進一步有針對性的研究。

                      我公司與中科院自動化所、江蘇工業學院擬開發的無線傳感器網絡技術在工業自動化現場控制中的應用,是基于現代工業現場過程控制的要求而開發的新一代具有無線傳感器網絡系統功能的工業控制傳感器及控制儀表(舉例)。項目將著重研究無線傳感器網絡技術在區域監控中的應用技術,其中包括節點部署、通信機制、任務的分配與控制、數據采樣與收集等關鍵技術。

                      項目主要要解決下列問題:

                    1) 節點應符合工礦企業現場防爆要求。
                    2) 網絡采用的結構。
                    3) 單節點信號傳輸距離。
                    4) 數據傳輸方式、容量等。
                    5) 現場信號干擾處理。

                      我們認為無線傳感器網絡技術在工業過程控制中的應用將是對現代工業過程控制技術的一次革命性推動和發展。我們將利用“江蘇省工業自動化熱工儀表工程技術研究中心”這個平臺,熱誠地歡迎國內外致力于本項技術研究的單位、個人來合作開發項目和產品。

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