如今，越來越多的人將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)視為一種取代電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽俊⒎€(wěn)健型替代方案。倉庫、航運(yùn)碼頭、機(jī)場(chǎng)、制造工廠、工業(yè)園區(qū)甚至貨車停車場(chǎng)也都因?yàn)檠杆侔l(fā)展的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)而發(fā)生著重大變化。由有線技術(shù)向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)變是基于Zigbee或Modbus等一系列成熟的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)進(jìn)行的，順應(yīng)了市場(chǎng)降低成本的需求，具體包括減少安裝和調(diào)試時(shí)間、延長(zhǎng)正常運(yùn)行時(shí)間、節(jié)約能源以及提高工作場(chǎng)所的安全性等。

無線網(wǎng)絡(luò)逐漸流行主要是因?yàn)槠渫顿Y回報(bào)率高。如果是多年以前，用戶首先會(huì)問它是如何工作的，是否安全、可靠。但是現(xiàn)在，由于市場(chǎng)對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)非常熟悉和認(rèn)同，所以用戶關(guān)注的主要問題已經(jīng)變?yōu)闊o線網(wǎng)絡(luò)的安裝成本是多少，能夠節(jié)約多少成本，以及無線網(wǎng)絡(luò)能夠在多快的時(shí)間內(nèi)完成調(diào)試并運(yùn)行。

ZigBee智能無線網(wǎng)絡(luò)傳感器的通訊接口設(shè)計(jì)

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。

Zigbee的基礎(chǔ)是IEEE 802.15，但I(xiàn)EEE僅處理低級(jí)MAC層和物理層協(xié)議，因此Zigbee聯(lián)盟擴(kuò)展了IEEE，對(duì)其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。作為一種新興的短距離、低速率的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它主要用于近距離無線連接。它有自己的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，所以它們的通信效率非常高。

Zigbee是一個(gè)由可多到65000個(gè)無線數(shù)傳模塊組成的一個(gè)無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，十分類似現(xiàn)有的移動(dòng)通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)，每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基站，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進(jìn)行相互通信；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75米，到擴(kuò)展后的幾百米，甚至幾公里；另外整個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的其它的各種網(wǎng)絡(luò)連接。系統(tǒng)用戶可以根據(jù)需求來選擇不同功能的傳感器節(jié)點(diǎn)，這樣既可以最大化地滿足用戶的需求，又比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。同時(shí)，系統(tǒng)將各種報(bào)警探測(cè)器集成在區(qū)域內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中，方便各種傳感器之間協(xié)同工作和集中控制。

ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)C51RF-WSN是基于IEEE 802.15.4技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議而設(shè)計(jì)的無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。它適合用于無線傳感監(jiān)控，工業(yè)監(jiān)控、樓宇自動(dòng)化、數(shù)據(jù)中心、制冷監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控、社區(qū)安防、環(huán)境數(shù)據(jù)檢測(cè)、倉庫貨物監(jiān)控、農(nóng)業(yè)蔬菜大棚內(nèi)數(shù)據(jù)監(jiān)控，煤氣抄表等領(lǐng)域。

C51RF-WSN傳感器網(wǎng)絡(luò)主要包括以下部件：

（1）網(wǎng)關(guān)。其接口類型為A型插頭或B型插頭，工作電壓5V（DC），按鍵為復(fù)位鍵，采用USB轉(zhuǎn)RS232接口，10針JTAG插座。
（2）數(shù)據(jù)采集板（DA100）。包括光敏、溫度、濕度等傳感器，UART接口，10針JTAG接口，20雙排插座，其I/0全部引出，方便用戶擴(kuò)展，并可以接駁多種傳感器。
（3）傳感器擴(kuò)展板（DA300）。包括加速度、溫濕度、壓力等傳感器，采用AD模擬量輸入，F(xiàn)TAG接口。
（4）CC2430模塊。其工作電壓：2.0V-3.6V；工作頻率：2.4G；芯片閃存：128K；芯片RAM：8K；接收靈敏度：101dB；傳輸速率：≦250K。
（5）2.4G桿狀天線。

Modbus智能無線網(wǎng)絡(luò)傳感器的通訊接口設(shè)計(jì)

Modbus是一種工業(yè)通信和分布式控制系統(tǒng)協(xié)議，最初是由美國(guó)著名的可編程控制器公司提出，目前廣泛被用于工業(yè)控制系統(tǒng)當(dāng)中，作為無線數(shù)據(jù)傳輸新的新型技術(shù)。Modbus作為一種主從協(xié)議，允許一臺(tái)主機(jī)與多臺(tái)從機(jī)通信，Modbus中通常有兩種有效的無線數(shù)據(jù)傳輸方式，ASCII碼和RTU方式，后者主要優(yōu)勢(shì)在于相同的波特率下，RTU方式無線數(shù)據(jù)傳輸效率高許多。

工業(yè)生產(chǎn)中油田、氣田是無線數(shù)據(jù)傳輸需求較大的企業(yè)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)主要集中在聯(lián)合站，一般的油田氣田基地都會(huì)有5到10幾個(gè)的聯(lián)合站，站間距離從幾百米到十幾公里不等，而每個(gè)聯(lián)合站又需要3到5名的操作員，每個(gè)操作員崗位相距20到500米不等，然而生產(chǎn)過程中又對(duì)數(shù)據(jù)采集有實(shí)時(shí)性的要求。以往建立這些聯(lián)合站數(shù)據(jù)連接管理系統(tǒng)的方法有很多種，如拉光纜、電纜、安裝CDMA網(wǎng)絡(luò)等等，這些方法普遍都有一個(gè)共同缺點(diǎn)，那就是造價(jià)高，運(yùn)營(yíng)成本也很高，而采用Modbus的無線數(shù)據(jù)傳輸就能解決這一難題。

無線流量采集裝置（WN60S）集數(shù)據(jù)采集、控制與無線通信功能為一體的終端測(cè)控產(chǎn)品。一臺(tái)裝置能同時(shí)采集多路模擬量、開關(guān)量、脈沖信號(hào)，輸出多路開關(guān)量。并對(duì)1路模擬量、1路開關(guān)量進(jìn)行積分運(yùn)算，統(tǒng)計(jì)介質(zhì)的總流量，通過無線的方式上傳數(shù)據(jù)。該無線流量采集裝置用于采集分布式就地安裝的傳感器數(shù)據(jù)（比如壓力、流量、溫度、風(fēng)速、風(fēng)量等等參數(shù)），開關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過無線的方式上傳至監(jiān)控中心，接受監(jiān)控中心的控制指令，輸出開關(guān)量。

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，需要對(duì)分散分布安裝的各種介質(zhì)流量傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加計(jì)算，同時(shí)又要采集介質(zhì)的壓力、溫度、濃度等等參數(shù)，以及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。現(xiàn)有的設(shè)備只能對(duì)流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，而不能采集其它參數(shù)，而且傳感器、機(jī)器設(shè)備的安裝點(diǎn)分散，可能是安裝在車間，也可能是在管網(wǎng)上，在戶外、野外等等各種環(huán)境下，采集這些數(shù)據(jù)，如用有線的方式傳輸，需跨越車間廠房，公路，山地、草坪，用電纜傳輸信號(hào)安裝非常不便，投資成本高，運(yùn)行管理維護(hù)非常不便。

選用無線流量采集裝置采集傳感器、設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并對(duì)相關(guān)介質(zhì)的流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以很好的解決上述問題。無線流量采集裝置被廣泛應(yīng)用于管網(wǎng)監(jiān)控、儲(chǔ)罐監(jiān)測(cè)、冷藏環(huán)境監(jiān)測(cè)等等，應(yīng)用于能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)。

小結(jié)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠大大降低網(wǎng)絡(luò)安裝和維護(hù)費(fèi)用。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠穿透墻壁和地板而在整個(gè)區(qū)域內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)，所以它沒有布線成本，也不存在布線問題，同時(shí)對(duì)設(shè)備定位和放置的限制也更小。

安裝迅速是用戶采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)重要因素，尤其是對(duì)需要快速高效地重置制造線和裝配線以確保最小停機(jī)時(shí)間的車間來說，每小時(shí)的停機(jī)時(shí)間都會(huì)造成制造商數(shù)萬美元的經(jīng)濟(jì)損失。

當(dāng)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來重置或改變裝配線的布局時(shí)，技術(shù)人員只需簡(jiǎn)單地將設(shè)備和無線傳感發(fā)射器移動(dòng)到新的位置并開啟無線網(wǎng)絡(luò)即可，不必重新布線或安裝電纜。