工业无线监控与传感

无线技术是一个不断发展的领域，特别是对于工业用户来说，这通常会使在工业环境中部署无线基础设施变得困难。在开始这样的项目之前，设施运营商需要了解在工业环境中快速原型化无线传感器所面临的挑战，以及在复杂或恶劣的射频环境(如制造、工业或发电设施)中射频(RF)设计的最佳实践。

这类项目的业务驱动因素通常与从基于条件的监视到基于性能的监视的转换有关。基于条件的监测方法通常意味着缺乏在线数据来支持诊断，并且数据对齐不良(例如与驻留在单独数据库中的数据)。此外，数据点通常是手动收集的，缺乏连续的数据不允许进行复杂的分析或建模。

实现无线传感器集可以在多个领域创造效益。例如，稀缺的工程资源可以专注于数据分析，而不是从不同来源收集数据，可以专注于少数退化趋势，而不是所有趋势。维护人员可以通过放置无线监控传感器来减少或完全消除选定的数据收集轮。可以大大减少对现场深度技术能力的需求，以及由于个别员工的经验水平而导致诊断结果不一致的担忧。

通过利用无线技术，运营商可以获得大量的关键部件监测数据，减少收集工作对员工的影响，并将这些资源集中在数据分析和问题预测上。通过实现无线基础设施，并将其用于新型传感器的快速部署，运营商可以在关键部件监测方面取得重大进展。

清晰的无线基础设施设计

随意的无线基础设施项目策略可能会产生巨大的成本和最终用户满意度问题。即使具有良好的性能参数，如果它们用于错误的应用程序，也会发生故障。要成功地设计项目，首先要采用可靠的系统集成方法，并定义业务用例和清晰的操作概念(ConOps)。至少，列出应用程序并按优先级排列。

方法、业务案例和ConOps应该推动技术规范，并帮助管理最终用户和客户的期望。有了这些，就可以定义吞吐量需求。这些将影响技术决策，如接入点密度、回程基础设施、交换、电源需求、电缆/光纤运行和设施穿透等。

接下来，重点介绍射频设计过程。射频设计过程中的主要步骤应包括被动和主动测量。从射频数据收集、频谱分析、建筑成分分析和室外特征/拓扑结构的被动调查开始。被动勘察后的交付成果应为初步设计。一旦完成，所有数据都可以导入射频建模软件，以生成初步模型和设计。

一旦初步设计完成，就可以在设施中开始主动调查。主动调查应验证初步接入点布置的工作。测量实际信号性能，确定最终设计方案。一旦批准，与工厂信息技术人员和记录工程师一起制定构建包并在安装过程中出现问题时对设计进行迭代审查是至关重要的。试运行后，设计人员应返回设施进行测试和调整操作系统的最佳性能。最后一步往往被忽视，但对成功实施至关重要。

关键基础设施问题

关键基础设施有其独特的监控需求，但这些需求没有得到满足，但是战略规划的无线基础设施部署方法可能有助于缓解一些挑战。关键基础设施系统日益成为新旧系统的复杂混合体，具有不同的公差和管理要求。老化的基础设施的仪器、监控和维护成本很高。这通常会导致事故。新的基础设施有其自身的问题，并可能产生不相关数据的难以管理的“消防水管”。

让事情更加复杂的是，今天的法规遵从性要求是反动的，并且在不断发展，市场上充斥着碎片化的点解决方案。目前，该行业缺乏一个明确的“系统方法”。事故、关机和网络攻击都可能发生在监控和行动失败的情况下，所以一个完善的无线部署计划在关键的基础设施项目中更为重要。

普适无线网络

设施运营商经常面临老化、遗留设备可能“没有仪器”的问题，性能和维护数据的获取可能根本不可能。能够改造临时仪器和通信以收集数据和指标，可以实现更好的操作监控和维护计划，并减少停机时间。一种解决方案是针对传感器类型(湿度、温度、振动、压力)开发专门的(现成的)模块，以便快速部署基于无线的传感器来收集相关数据。这允许对有问题的设备进行临时、短期或紧急监视。此外，它允许在老化的设施环境中采用模块化方法进行无线传感器测量，而无需大规模的数字设备升级。

除了提供互联网协议语音(VoIP)和移动工人/数据应用程序外，设施内普遍的无线网络的可用性允许部署低成本的传感器和仪表，以满足战术或短期作战需求。针对作业需要，应该使用一种“类似bug”的方法来部署多传感器设备。

例如，如果怀疑电机或泵有故障，可以在外壳上安装摄像头、振动传感器和霍尔效应监控器。在今天的市场上，传感器在“工厂车间”组装模块需要3分钟，在网络上供应需要1分钟。

内聚的参考体系结构

避免无线技术过时、确保较长的系统生命周期和最大化系统效用的最佳方法之一是在内聚参考体系结构的上下文中选择和部署无线基础设施。参考体系结构的主要功能是为遗留和规划透视图提供与相关技术系统和业务流程的接口和功能相关的基线路线图。将精力和精力投入到一个经过深思熟虑的参考体系结构的开发中，可以带来几个关键的好处。这些包括确保设备的兼容性，遵守和遵守整个企业不断发展的标准，实现长期投资回报目标，以及资本支出支出的优化规划。

在工业环境中，组成参考体系结构的主要组件通常包括现场仪器仪表、通信、存储/分析和表示/可视化。可以使用一种或多种无线技术连接的现场设备即使没有数百种，也有数十种。在参考体系结构中捕获现场设备为管理需要在现场设备和通信设备之间发生的多个接口提供了一种简单的方法。类似地，通信网络到分析/存储层和表示/可视化层之间的接口管理对于在参考体系结构中捕获也很重要。这确保了在无线技术选择过程中很好地理解和考虑到包括通信协议、应用程序编程接口、接口库和其他关键通信功能在内的更高层次的因素。

拥抱无线

尽管并非没有挑战，但无线解决方案可以作为一种通用的使能技术。他们可以:

• 提供无处不在的通信功能
• 提供跨业务价值和效用
• 使用具有强大网络安全的标准提供公共IP访问
• 减少与有线电缆相关的交货时间和成本。

在许多项目中，什么都不做是不可能的，因此无线解决方案更像是一种风险管理策略。此外，强大的通信基础可以解决设施运营商在流程转换过程中面临的许多挑战。

道格拉斯•鲍尔斯是上汽集团高级项目经理。他在通信和网络系统的系统集成方面有超过15年的经验，包括识别需求、编写规范、设计、测试和交付，包括用于工业环境的传感器系统的快速原型和开发。由CFE Media内容经理马克·t·霍斯克编辑，控制工程而且工厂工程、mhoske@cfemedia.com。

在线

www.saic.com/EEandI

鲍尔斯在一个控制工程工业无线网络广播。欲知详情，请浏览www.globalelove.com/webcast．

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