無線傳感器網絡(WSN)帶來制造水平的提高

 無線傳感器網絡（WSN）反映了制造業(yè)對無線技術日益投入的趨勢，但制造商仍擔心幾大障礙會妨礙無線技術的廣泛部署。 


    一、概述

    無線傳感器網絡（WSN）反映了制造業(yè)對無線技術日益投入的趨勢，但制造商仍擔心幾大障礙會妨礙無線技術的廣泛部署。在ARC最近舉辦的Orlando論壇的新興技術討論會上，演講人強調指出了無線技術的價值所在及其在相關應用領域中的應用，聽眾和發(fā)言人也都表達了對標準接口、更好的電源管理方法以及強大的安全性的需求。工業(yè)感應和資產管理應用仍是發(fā)展的重點，不過參會人員也迫切地希望知道專家組是否認為無線技術將更多地使用于控制和任務關鍵型的應用場合。

    二、分析

    無線傳感器網絡（WSN）是無線領域的新的流行技術。隨著低功耗小型傳感器、低功耗自配置無線網絡的推出，加上計算平臺和存儲器不斷微型化，人們對WSN的興趣也日益濃厚，這也進一步推動集成了語音、計算和通訊功能的手持計算設備的發(fā)展。制造企業(yè)必須將手持設備作為具有安全性及其他特性的新式計算平臺。

    無線傳感器網絡（WSN）不斷吸引制造商的注意力，在外圍應用中的使用不斷增加。廣泛采用的障礙在于缺乏標準接口，此外還應提供適合工業(yè)需要的電源管理策略，并解決安全性問題。

    人們常把WSN與無線網狀網絡相混淆，二者必須區(qū)分明確。無線網狀網絡是指用于擴展網絡連接的廣域技術。WSN具有巨大的商業(yè)價值潛力，但與WLAN擴展有線LAN不同，WSN難以方便地添加到現(xiàn)有應用之中。滿足工業(yè)要求的電池供電的無線傳感器系統(tǒng)必須具備集成式設計，應當就許多復雜因素實現(xiàn)綜合平衡，還要讓所有設備都不超過其能耗限度。

    三、利用WSN實現(xiàn)兩位數的性能提升

    ARC分析師Harry Forbes談到人們對無線傳感器網絡日益感興趣的原因時指出，WSN是能夠實現(xiàn)兩位數性能提升的為數不多的技術之一。相對于有線連接技術而言，我們利用WSN能夠大幅降低成本，推動了性能提升。這樣，隨著商用數據不斷增多，我們也可更方便地通過WSN的安裝實現(xiàn)ROI。WSN概念本身具備自動化的應用能夠在不受有線基礎設施的限制擴展連接范圍。


    Harry的觀點是全面平衡的，他在談話時也充分認識到，盡管傳感器、計算、存儲器和網絡技術的發(fā)展推動人們對WSN的興趣不斷提高，但未來應用如何發(fā)展存在多種變數，該技術能否廣泛采用還受很多限制。有關變數包括電源問題、射頻的內在特性問題、網絡拓撲問題等。OEM和系統(tǒng)集成商缺乏實實在在的設計輪廓，這也是工業(yè)環(huán)境下使用WSN有關研究的重點所在。無線應用的擴展價值鏈既可為已經形成規(guī)模的公司所用，也可接納新生力量加入，許多小型公司也可在價值鏈的低端市場提供元件、電臺等。Harry指出，目前發(fā)展的趨勢是，提供設備、應用和集成服務的大型公司將與掌握精深專業(yè)技術的小型公司開展伙伴合作。

    WSN在生產控制領域和企業(yè)應用領域中的使用將導致截然不同的網絡類型和配套設備。Harry指出，這兩種情況都要通過使用網關實現(xiàn)集成，網關是無線傳感器網絡中的關鍵系統(tǒng)部件。網關提供系統(tǒng)電源和很大一部分的計算能力，管理多種網絡協(xié)議，并提供網絡管理服務。制造商在需要更多吞吐量或安裝冗余設備時還需添加網關。

    四、評估并實施無線技術

    BP核心技術辦公室的David Lafferty就公司識別、評估、檢測、實驗和部署新興技術所需的綜合過程談了自己的看法。在討論“無線測量和發(fā)展”的主題前，David首先為聽眾介紹了BP核心技術辦公室和技術轉移工作的廣泛責任。BP是全球第二大石油公司，規(guī)模在全球各類公司中名列第七。目前，技術轉移工作已經實現(xiàn)了超過25項成功的案例，其開始時就接到了數千份的推薦。


    WSN居于諸多成功技術轉移的核心。BP當前采用WSN的案例包括跟蹤化工軌道車、船用轉動設備的震動監(jiān)視、遠程油輪監(jiān)視、基于RFID的LPG桶跟蹤）、道路安全等，并使Castrol消費品業(yè)務符合Wal-Mart RFID標簽標準。每種應用都可帶來直接的商業(yè)利益，如更快的現(xiàn)金流動、更高的運營效率，更好地查看供應鏈，并可降低交通事故傷亡。

    BP擴展了WSN的應用范圍，實現(xiàn)了從記事板到計算機的轉變，加強了現(xiàn)場操作人員的工作能力，并實現(xiàn)單一的責任點。公司認識到大部分工廠工作人員在工作場所都不能充分利用信息技術，因此推動了該計劃的實行。公司消除了手工書寫的記事板，轉而采用手持計算設備，類似于此前Harry Forbes提到的電視電腦，這就使工作人員能夠更快地完成工作，同時提高工作的準確性和效率。BP利用這一理念來提高多種領域的分析能力。

    五、主要的自動化參與者OEM WSN

    領先的工業(yè)自動化供應商艾默生過程管理討論了用Millennial Net提供的WSN技術從事實驗性項目，該技術用于醫(yī)療、工業(yè)和樓宇自動化應用中。艾默生Bob Karschnia重點討論了采用基于網狀網的WSN的好處，可降低部署成本，提高靈活性和可靠性，并降低對電源的要求。Bob指出，該系統(tǒng)能使原有系統(tǒng)中的增添數字智能，這是WSN在過程控制應用中使用的首要價值，此外還擴充了艾默生的AMS解決方案的功能。預計制造商可在勞動生產率、工作場所安全、供應鏈優(yōu)化和性能優(yōu)化等領域實現(xiàn)運營方面的改善。

    六、建議

    (1) 制造商應考慮將WSN作為提高性能的一種方法，而采用有線技術可能難以實現(xiàn)有關性能的改善。

    (2) 制造商應要求WSN供應商就計劃支持全行業(yè)標準的工作提供路線圖，特別是無線接口標準。