無(wú)線傳感器是相對(duì)于有線傳感器的一類傳感器。
無(wú)線傳感器具有微控制器和無(wú)線電發(fā)射器,可將數(shù)據(jù)發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)連接的網(wǎng)關(guān)或直接發(fā)送到云。盡管它們不是新技術(shù),但在過(guò)去的幾年中,無(wú)線傳感器的功能越加強(qiáng)大。
而由無(wú)線傳感器應(yīng)用衍生的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)(Wireless sensor network,WSN)則是是由許多在空間中分布的自動(dòng)設(shè)備組成的一種無(wú)線通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),這些設(shè)備使用傳感器協(xié)作地監(jiān)控不同位置的物理或環(huán)境狀況(比如溫度、聲音、振動(dòng)、壓力、運(yùn)動(dòng)或污染物)。
無(wú)線感測(cè)網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)除配備了一個(gè)或多個(gè)傳感器之外,還裝備了一個(gè)無(wú)線電收發(fā)器、一個(gè)很小的微控制器和一個(gè)能源(通常為電池)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展最初起源于戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等軍事應(yīng)用。而現(xiàn)今無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)被應(yīng)用于很多民用領(lǐng)域,如環(huán)境與生態(tài)監(jiān)測(cè)、健康監(jiān)護(hù)、家居自動(dòng)化以及交通控制等。
無(wú)線傳感器的優(yōu)勢(shì)
對(duì)于傳感器系統(tǒng)來(lái)說(shuō),無(wú)線配置是一項(xiàng)重要的優(yōu)勢(shì)。
首先,無(wú)線配置消除了導(dǎo)線受損故障。在可能存在振動(dòng)、導(dǎo)線疲勞或高溫的嚴(yán)酷運(yùn)行環(huán)境中,導(dǎo)線易受到損壞。對(duì)旋轉(zhuǎn)軸測(cè)量,無(wú)線系統(tǒng)不需要使用滑環(huán)。另外,跨越鉸合接頭和連桿端部的導(dǎo)線也容易受到損壞。
雖然無(wú)線傳感系統(tǒng)成本可能有些高,但是無(wú)線系統(tǒng)的安裝速度更快,而且總體安裝成本更低(特別是對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)來(lái)說(shuō))。無(wú)線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集更方便,便于進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)診斷和實(shí)施售后方案。
從早期的挑戰(zhàn)到如今的實(shí)際應(yīng)用
在引入無(wú)線傳感器的早期,由于距離和間歇問(wèn)題,可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失和缺失的現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展,此項(xiàng)技術(shù)目前采用經(jīng)改進(jìn)的無(wú)線電通訊和專用協(xié)議,以克服之前存在的問(wèn)題。
在此項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的早期,電池使用壽命很短。通過(guò)引入經(jīng)改進(jìn)的鋰離子電池和先進(jìn)電源管理方案,電池壽命問(wèn)題已被解決。
如今,無(wú)線傳感技術(shù)已達(dá)到了工業(yè)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的水平。無(wú)線傳感系統(tǒng)具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì),目前應(yīng)用領(lǐng)域已變得非常廣泛,例如原始設(shè)備制造商(OEM)和測(cè)試測(cè)量應(yīng)用;石油和天然氣;工業(yè)機(jī)械和制造;非公路車輛;航空與國(guó)防領(lǐng)域等。
不過(guò),無(wú)線傳感器技術(shù)同其它所有新技術(shù)一樣,開始時(shí)沒(méi)有可供參考的標(biāo)準(zhǔn),因此存在一定的不確定性。如今一些協(xié)會(huì)和團(tuán)體正致力于制定各類環(huán)境中的無(wú)線傳感器標(biāo)準(zhǔn)。而且,在使用無(wú)線傳感器的早期階段,產(chǎn)品的價(jià)格更是讓人望而卻步?,F(xiàn)在無(wú)線傳感器已經(jīng)成為總系統(tǒng)的一部分,因此產(chǎn)品的性價(jià)比更高。
如何挑選無(wú)線傳感器?
無(wú)線傳感器既可以直接購(gòu)買,也可以定制購(gòu)買。對(duì)于沒(méi)有構(gòu)建硬件經(jīng)驗(yàn)的企業(yè),建議購(gòu)買現(xiàn)成的傳感器。
選擇現(xiàn)成的無(wú)線傳感器時(shí),請(qǐng)牢記一些關(guān)鍵因素,這很重要:
互操作性:在當(dāng)今的無(wú)線傳感器市場(chǎng)中,鎖定供應(yīng)商是一個(gè)挑戰(zhàn)。大多數(shù)供應(yīng)商在其無(wú)線傳感器和網(wǎng)關(guān)上安裝了專有軟件,因此它們僅相互兼容。但是,某些制造商(例如National Control Devices)使他們的無(wú)線傳感器可以與幾乎所有與Internet連接的網(wǎng)關(guān)設(shè)備一起使用。確認(rèn)無(wú)線傳感器是否可互操作的最佳方法是詢問(wèn)制造商。
范圍:WiFi,藍(lán)牙和Zigbee是短距離傳輸(<300英尺)的常用協(xié)議。遠(yuǎn)程無(wú)線傳感器通常使用開放的無(wú)線電頻率,例如900 MHz,LoRa或Sigfox.大多數(shù)傳感器制造商會(huì)告訴您他們的傳感器可以工作的范圍。信號(hào)傳輸?shù)奈锢砗铜h(huán)境干擾都會(huì)縮短傳感器的范圍,因此請(qǐng)確??紤]到工作條件。
電源:無(wú)線傳感器可以是電池供電的,也可以是硬接線的。電池供電的傳感器非常適合在室外場(chǎng)所或在沒(méi)有方便電源訪問(wèn)的室內(nèi)設(shè)施中使用。環(huán)境條件和數(shù)據(jù)傳輸間隔會(huì)影響電池壽命,電池壽命通常為1-10年。為了延長(zhǎng)電池壽命,請(qǐng)選擇帶有內(nèi)置睡眠模式的無(wú)線傳感器。
安全性:要遵循最佳安全性實(shí)踐,請(qǐng)僅使用在傳輸過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)加密的無(wú)線傳感器。如果無(wú)線傳感器具有出廠默認(rèn)的用戶名和密碼,請(qǐng)確保在安裝傳感器之前更改密碼。