傳感器的網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程

2019-11-03 09:56:06

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供稿：網(wǎng)友

　　集中控制式測(cè)控系統(tǒng)

　　傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了集中控制式測(cè)控系統(tǒng)，不僅延伸了測(cè)量和控制距離，而且形成對(duì)多點(diǎn)的測(cè)控和工作優(yōu)化。傳感器采集外界參量后，經(jīng)模擬量/數(shù)字量(A/D)轉(zhuǎn)換后接入計(jì)算機(jī)輸入/輸出(I/O)口，形成計(jì)算機(jī)測(cè)量、優(yōu)化和控制系統(tǒng)。這種集中式計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)雖有很高的自動(dòng)化能力，但計(jì)算機(jī)負(fù)擔(dān)重、速度受限制，而且要眾多銅線，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地聯(lián)接被測(cè)點(diǎn)和計(jì)算機(jī)I/O口，復(fù)雜的系統(tǒng)維護(hù)和擴(kuò)展，也都限制了這種集中控制式數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展。

　　現(xiàn)場(chǎng)母線系統(tǒng)

　　20世紀(jì)90年代興起的現(xiàn)場(chǎng)母線系統(tǒng)(Field-busSystem)，將有一定自動(dòng)控制能力的傳感器和儀器系統(tǒng)，經(jīng)由現(xiàn)場(chǎng)母線接入計(jì)算機(jī)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理和優(yōu)化。系統(tǒng)提高了運(yùn)行速度，減輕了計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)，也便于系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)展。這種系統(tǒng)雖有一定的分布控制能力，但仍屬計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)，適合于一定地域范圍內(nèi)的自動(dòng)化測(cè)量和控制。為適應(yīng)各種應(yīng)用要求，眾多自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)廠商，在技術(shù)發(fā)展的連續(xù)性和繼承性考慮下，投入資金發(fā)展了很多種自動(dòng)化儀表和自成一套的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。分散的發(fā)展，使國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)至今也未能完全形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

　　分布式測(cè)控系統(tǒng)

　　個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC機(jī))的大量使用和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的興起，進(jìn)一步引起對(duì)分布式測(cè)控系統(tǒng)(DistributedMeasurementandControlSystem)的研究。在這種系統(tǒng)中，儀器、傳感器(含執(zhí)行器-Actuator，下同)，決定系統(tǒng)的狀態(tài)，而不倚仗中央控制器的控制;其次，結(jié)點(diǎn)間或?qū)σ唤M結(jié)點(diǎn)可互相通信，而不限于一對(duì)一的通信聯(lián)接。猶如計(jì)算機(jī)在網(wǎng)上，它是一個(gè)完全獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)(Node)，網(wǎng)絡(luò)對(duì)它是完全透明的。這種測(cè)控系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中具有高度的互操作性(InterOperability)和可置配性(Configurability)，能充分適應(yīng)當(dāng)今信息時(shí)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，能配置于網(wǎng)絡(luò)所可能及的廣袤地域，也可工作于狹小的空間，具有技術(shù)上的先進(jìn)性和應(yīng)用上的靈活性。

　　在大公司研究中心的努力下，這一全分布式測(cè)控系統(tǒng)技術(shù)在20世紀(jì)90年代初已經(jīng)成熟。然而，這一成熟的先進(jìn)技術(shù)并未被廣泛采用。究其緣由，是由于技術(shù)上的障礙和經(jīng)濟(jì)上的障礙。一則傳感器公司大多分散而為中小企業(yè)，并且一般不熟悉通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這種先進(jìn)技術(shù)符合發(fā)展方向，但難于實(shí)施和運(yùn)用，何況系統(tǒng)五花八門應(yīng)用各異，大多在技術(shù)上無(wú)實(shí)施能力，從而形成發(fā)展應(yīng)用技術(shù)上的障礙。其次，公司雖有科研成就，建成了分布式系統(tǒng)，但限于應(yīng)用范圍，自成一套的與網(wǎng)絡(luò)接口，以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議各異，致使開(kāi)發(fā)費(fèi)用高，接口裝置成本因數(shù)量有限自然居高不低。在美國(guó)，這種網(wǎng)絡(luò)化傳感器曾高達(dá)每只1000美元。重復(fù)的開(kāi)發(fā)費(fèi)用、生產(chǎn)規(guī)模的限制，形成發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化傳感器經(jīng)濟(jì)上的障礙。

　　IEEE傳感器網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)

　　美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)局(NIST)會(huì)同國(guó)際電氣電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE)商定制訂一項(xiàng)“IEEE靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò)接口”標(biāo)準(zhǔn)。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用當(dāng)今成熟的技術(shù)，使用盡量少變化的市場(chǎng)現(xiàn)成元器件，組成能適應(yīng)各種傳感器(含執(zhí)行器)和各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口。利用它，在網(wǎng)絡(luò)能及的范圍內(nèi)，形成分布式測(cè)控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有高度的互操作性和可置配性。由于接口的統(tǒng)一和高度適應(yīng)性，這種接口可以集中大量生產(chǎn)，從而可大大降低生產(chǎn)成本;采用了先進(jìn)技術(shù)而無(wú)需重復(fù)開(kāi)發(fā)費(fèi)用。再則，系統(tǒng)組裝簡(jiǎn)便，易于增減測(cè)控點(diǎn)和維護(hù)，使用便利，可做到即插即用(PlugandPlay)。可以期望，消除了組成分布式測(cè)控系統(tǒng)技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的障礙，當(dāng)可迎來(lái)網(wǎng)絡(luò)化傳感器和分布式測(cè)控系統(tǒng)的時(shí)代。

摘自《通信產(chǎn)業(yè)報(bào)》2002.3.6

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