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为什么工业物联网技术备受欢迎?
时间:2022-08-18点击量:0


无线传感网络技术不在神秘,也非什么高科技,而是符合现在和未来社会发展需求的实用性技术。


    1.疫情之前不流行数据联网,而且传统控制也很成熟,疫情激发了数据联网需求;

    2.降本增效是永远不变的内在动力,现在人工成本越来越高,尤其在改造型项目中,无线设备其免布线、易安装维护等有点显得尤为突出;

    3.物联网概念诞生于上世纪,本人从2007年至今,一直从事短距离无线及相关技术;2010年之前无线芯片性能都不佳(发射功率小、接收灵敏度低),那时工业场景对无线传感器应用普通处于观望,随着LORA等无线芯片性能有了显著提升,尤其是全领域无数人10多年布局和推广,近些年无线传感技术逐步开始在各行各业崭露头角。


常见的无线技术特性与典型应用?

 

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了解WiFi技术


早期电脑联网通过网线和电话线来联网,随着手机等智能设备联网需求,WIFI开始逐步普及。

WIFI属于2.4GHZ/5.8GHZ范畴,波长短导致隔墙传输效果不佳;且从休眠到重新建立连接需要3秒以上时间,这样功耗比433MHZ无线大很多,WIFI建立连接需要预先设置密码,当测温点多时,每个都需设置密码就很繁琐;

WIFI技术核心的优势在于数据图吞了量大,这也是其功耗大的原因之一,WIFI具有一定的并发机制,在无线传感网络应用中,更适合用于网关终端设计,将数据汇总后连接网络。


了解GPRS(4G/NB/5G)技术


常规433MHZ无线的发射电流一般几十mA,而2G/4G发射峰值电流高达1A左右,采用常用电池就无法实现常年待机,如果用超大容量电池或太阳能电池,既不经济又无法做到小型化,局限性很大。4G模块连接基站时间在5秒左右,而且4G模块成本较高,如果每个测温点都采用4G模块,导致其性价比不高,且测温点每个都配一张物联网卡,测温点较多时大数据系统的流量费用会偏高,而且是每年都需要产生流量费,且物联卡较多后续费不及时也会带来新的停机问题。

  近些年,NB-IOT技术也被广受关注,简单来说NB技术是简化版本的2G GPRS技术,虽然比传统的2G/4G功耗低一些,但是相比433MHZ无线技术还是大了很多,尤其是连接基站所消耗的功耗较大,典型应用于水、电、煤气抄表领域,NB技术适合数据采集频次低、区域范围内节点数量少、分散的应用。

 5G模组目前由于价格过高,未来短期还难以在工业物联网应用中普及。


工业无线传感器为什么选用1Ghz无线通讯方式?


1Ghz无线相比2.4GHZ类无线隔墙传输效果更佳,其中433MHZ在亚洲属于免费使用频段,建立收发通讯时间小于1ms,定时发射数据后进入休眠状态使整体功耗做极低,433MHZ无线更适合工业场场景,适合于无线传感器应用,而2.4GHZ类无线更适合于民用消费类电子,如WIFI、蓝牙、ZIGBEE主要用于智能家居设备等。

433MHZ是一个通信术语,属于短距离无线通信范畴,而且此类无线芯片型号也很多。

LORA也属于433MHZ无线范畴。一提到LORA,往往会提到LORAWAN协议,而我们为什么没有采用LORAWAN协议?具体以下几点原因。

1.LORAWAN定位城市级智慧无线网络,解决的是几千路无线传感器的应用,如智能井盖、共享单车、路灯管理、 超大型牧场等;

2.我司定位几十到上百路无线传感网络应用,接收器单价200-800左右,而常规LORAWAN网关接收器单价一般在3000-1万左右;

3.无线传输受隔墙等因素传输性能自然下降,小型区域化更符合实际工业数据采集需求,LORAWAN在工业场景属于大马拉小车;

4.不同厂家的LORA同样存在频道(433/470/868/915MHZ等)的差异,这也导致不同厂家的无线LORA设备不一定能互通;

5.LORAWAN虽然是一个国际标准,但也无法像4G、WIFI是全球统一,其实4G也分国内版本和海外版本,所以很难实现不同厂家LORA设备互联互通,LORAWAN协议本质是SEMTECH公司为了让其出品的LORA芯片更有影响力而主导的数据规范,但标准协议一般都是比较复杂而冗余的,很多小应用根本不需要这么复杂的协议,尤其无线传感器设备,力求协议精简以提升单节点设备的电池寿命。


工业无线传感器为什么不设计成直接WiFi/4G传输方式?


 1Ghz无线技术无法直接连接互联网,数据连接互联网主要有3种方式: 以太网、WIFI、 GPRS(2G/4G/NBIOT) 这3种技术。

 相信大家会发现市面上有一些测温产品会采用直接GPRS/4G/NB/WIFI传输方式,其优点在于单个测温设备可直接数据接入互联网,这类模式就不存在网关接收器的概念,但该类产品本质缺陷需要网络支撑,且功耗大,在较快的测温周期前提下,电池无法续航多年(或者就将需求更大容量电池,从而增加电池成本),如果无线传感设备还需要外加电源,那么无线免布线优势将不复存在(电源线都要布置,那么再增加几根数据线也不是难事)。

 工业场景中,人与传感器交互频次很低,而且在复杂及恶劣的工业场景,往往需要考虑防水工艺、且传感器设备布局一旦安装完成后也不方便反复去充电,无法像我们的手机这类产品可以随意的充电,所以工业无线传感器设备的电池续航特性也显得尤为突出。为了降低无线传感器的功耗,通过测温点采用433MHZ无线技术,并在接收器集成联网功能(GPRS、WiFi、以太网)以实现跨区域远程数据汇总管理,所以多种技术的融合才能真正满足复杂的应用场景。