无线传感器网络(WSN)提高制造水平

    一、概述

    无线传感器网络（WSN）反映了制造业对无线技术日益投入的趋势，但制造商仍担心几大障碍会妨碍无线技术的广泛部署。在ARC最近举办的Orlando论坛的新兴技术讨论会上，演讲人强调指出了无线技术的价值所在及其在相关应用领域中的应用，听众和发言人也都表达了对标准接口、更好的电源管理方法以及强大的安全性的需求。工业感应和资产管理应用仍是发展的重点，不过参会人员也迫切地希望知道专家组是否认为无线技术将更多地使用于控制和任务关键型的应用场合。

    二、分析

    无线传感器网络（WSN）是无线领域的新的流行技术。随着低功耗小型传感器、低功耗自配置无线网络的推出，加上计算平台和存储器不断微型化，人们对WSN的兴趣也日益浓厚，这也进一步推动集成了语音、计算和通讯功能的手持计算设备的发展。制造企业必须将手持设备作为具有安全性及其他特性的新式计算平台。

    无线传感器网络（WSN）不断吸引制造商的注意力，在外围应用中的使用不断增加。广泛采用的障碍在于缺乏标准接口，此外还应提供适合工业需要的电源管理策略，并解决安全性问题。

    人们常把WSN与无线网状网络相混淆，二者必须区分明确。无线网状网络是指用于扩展网络连接的广域技术。WSN具有巨大的商业价值潜力，但与WLAN扩展有线LAN不同，WSN难以方便地添加到现有应用之中。满足工业要求的电池供电的无线传感器系统必须具备集成式设计，应当就许多复杂因素实现综合平衡，还要让所有设备都不超过其能耗限度。

    三、利用WSN实现两位数的性能提升

    ARC分析师Harry Forbes谈到人们对无线传感器网络日益感兴趣的原因时指出，WSN是能够实现两位数性能提升的为数不多的技术之一。相对于有线连接技术而言，我们利用WSN能够大幅降低成本，推动了性能提升。这样，随着商用数据不断增多，我们也可更方便地通过WSN的安装实现ROI。WSN概念本身具备自动化的应用能够在不受有线基础设施的限制扩展连接范围。


    Harry的观点是全面平衡的，他在谈话时也充分认识到，尽管传感器、计算、存储器和网络技术的发展推动人们对WSN的兴趣不断提高，但未来应用如何发展存在多种变数，该技术能否广泛采用还受很多限制。有关变数包括电源问题、射频的内在特性问题、网络拓扑问题等。OEM和系统集成商缺乏实实在在的设计轮廓，这也是工业环境下使用WSN有关研究的重点所在。无线应用的扩展价值链既可为已经形成规模的公司所用，也可接纳新生力量加入，许多小型公司也可在价值链的低端市场提供元件、电台等。Harry指出，目前发展的趋势是，提供设备、应用和集成服务的大型公司将与掌握精深专业技术的小型公司开展伙伴合作。

    WSN在生产控制领域和企业应用领域中的使用将导致截然不同的网络类型和配套设备。Harry指出，这两种情况都要通过使用网关实现集成，网关是无线传感器网络中的关键系统部件。网关提供系统电源和很大一部分的计算能力，管理多种网络协议，并提供网络管理服务。制造商在需要更多吞吐量或安装冗余设备时还需添加网关。

    四、评估并实施无线技术

    BP核心技术办公室的David Lafferty就公司识别、评估、检测、实验和部署新兴技术所需的综合过程谈了自己的看法。在讨论“无线测量和发展”的主题前，David首先为听众介绍了BP核心技术办公室和技术转移工作的广泛责任。BP是全球第二大石油公司，规模在全球各类公司中名列第七。目前，技术转移工作已经实现了超过25项成功的案例，其开始时就接到了数千份的推荐。


图2 BP无线计划及其所带来优势的实例

    WSN居于诸多成功技术转移的核心。BP当前采用WSN的案例包括跟踪化工轨道车、船用转动设备的震动监视、远程油轮监视、基于RFID的LPG桶跟踪）、道路安全等，并使Castrol消费品业务符合Wal-Mart RFID标签标准。每种应用都可带来直接的商业利益，如更快的现金流动、更高的运营效率，更好地查看供应链，并可降低交通事故伤亡。

    BP扩展了WSN的应用范围，实现了从记事板到计算机的转变，加强了现场操作人员的工作能力，并实现单一的责任点。公司认识到大部分工厂工作人员在工作场所都不能充分利用信息技术，因此推动了该计划的实行。公司消除了手工书写的记事板，转而采用手持计算设备，类似于此前Harry Forbes提到的电视电脑，这就使工作人员能够更快地完成工作，同时提高工作的准确性和效率。BP利用这一理念来提高多种领域的分析能力。

    五、主要的自动化参与者OEM WSN

    领先的工业自动化供应商艾默生过程管理讨论了用Millennial Net提供的WSN技术从事实验性项目，该技术用于医疗、工业和楼宇自动化应用中。艾默生Bob Karschnia重点讨论了采用基于网状网的WSN的好处，可降低部署成本，提高灵活性和可靠性，并降低对电源的要求。Bob指出，该系统能使原有系统中的增添数字智能，这是WSN在过程控制应用中使用的首要价值，此外还扩充了艾默生的AMS解决方案的功能。预计制造商可在劳动生产率、工作场所安全、供应链优化和性能优化等领域实现运营方面的改善。

    六、建议

    (1) 制造商应考虑将WSN作为提高性能的一种方法，而采用有线技术可能难以实现有关性能的改善。

    (2) 制造商应要求WSN供应商就计划支持全行业标准的工作提供路线图，特别是无线接口标准。