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理智部署无线传感网
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日期:2012-08-07 12:13:07来源:物联中国 点击:509
核心提示:宾夕法尼亚州的一家电力公司想在自己的服务区域积极参与智能电网,覆盖他们的160万个客户。但这家电力公司很快认识到,部署传感器和通信设备需要相当高的成本。其高级顾问Joh

  宾夕法尼亚州的一家电力公司想在自己的服务区域积极参与智能电网,覆盖他们的160万个客户。但这家电力公司很快认识到,部署传感器和通信设备需要相当高的成本。其高级顾问John Ahr说:“我们需要从远程仪表及其他设备收集数据,并且将收集来的数据与客户共享,以便客户能够在电力使用方面作出更明智的决策。但是我们又希望能减少投资,最好能继续使用原有系统。”

  于是,该电力公司不得不求助于西弗吉尼亚州的奥古斯塔公司,这家公司最擅长利用客户的现有技术,整合从不同传感器网络系统获得的新数据,从而降低成本。以这家电力公司为例,奥古斯塔公司的EdgeFrontier中间件和网络设备是整个项目的核心,通过一个智能电力系统通信及控制网络,把变压器监测仪、电力线传感器、电路交换机、电力感测设备、信息技术系统和互联网连接起来。

  John Ahr说:“经过改造后,不但客户拥有了更多的信息,更了解自己的使用习惯和用电情况了,我们也能直接从客户处收集断电信息,帮助系统做出更快速、更合理的响应。另外,我们收集的有关温度、油量和负载容量的变压器设备数据也极其重要。”

  WSN为企业节省开支

  这个电力公司的案例表明了无线传感器网络(WSN)正在发挥更大的价值。据英国剑桥IDTechEx公司发布的《2009年至2019年无线传感器网络》报告称,到2019年,无线传感器网络将成长为产值近17.5亿美元的市场。

  WSN由空间分布式自主设备组成,利用相互协作的传感器来监测物理或环境情况,如不同地方的温度、声音、震动、压力、运动或污染物。传感器网络中的每个节点通常配备无线电收发器或其他无线通信设备、小型微控制器和能源来源(通常是电池)。传感器节点大小不一,大的如同鞋盒,小的如同尘埃。

  即便在当前经济不景气的形势下,很多公司也发现没有办法缩减对传感器网络的投资。Millennial Net公司市场营销副总裁Mark O’Hearne说:“领先的企业觉得正好可以趁这次经济衰退,减少运营中的浪费现象,以便衰退期间节省开支。如今,很多公司面临成本和环境方面的压力,于是积极评估及控制能耗。WSN非常适合翻新现有的建筑物和工业环境,达到节能减排的目的。为了确保投资回报,制定绩效指标很重要。之所以通常部署无线网络,是由于它安装起来干扰较小、成本较低,而且切切实实能带来有用的数据信息。” 一些公司表示,投入WSN后会得到可观的投资回报,因为它们收集及分析的数据通常有助于节省能耗、资源、人力和设备等方面的费用。

  无线传感器网络为监测行业开辟了新天地。它们让企业能够实现业务转型。与传统有线网络相比,WSN能将计算功能进一步分发至传感器。因而,有可能在更接近数据源的地方,将过滤及更有效地管理数据的智能分发至传感器,同时保持连接性、可视性以及与企业IT系统紧密配合。

  这里有一个例子,充分说明WSN为用户带来的管理优势。Dust Networks公司的一个最终用户以前是手动收集来自图表记录器的数据,该图表记录器与一批冷藏箱中的传感器探头相连接。训练有素的技术人员定期巡视仓库车间,检查每个图表记录器上的纸张记录。要是技术人员发现冷藏箱的温度超过正常范围,只好扔掉贮藏的生物标本,并将损失情况告知客户。

  后来,该客户在其中四个生物标本储藏室中采用了Dust Networks公司的SmartMesh IA-510和WirelessHART WSN解决方案,实现了数据监测及收集的自动化。每个传感器节点通过安装在冷藏箱里面的探头来测量温度,并通过无线射频网状网将数据发送到与以太网相连接的基站。这个新系统让技术人员可以远程查看实时数据,汇集以往的传感器数据,用于生成客户报告。采用WSN方案后,把因温度过高导致标本失效的损失降到了最低。

  明智的公司以眼下这次经济衰退为契机,在流程管理基础设施方面进行重大投入,由于提高了效率,因而获得了可观的近期回报。随着企业形势好转、工厂设备利用率回到正常水平,从长远来看效益会日益明显。

  部署WSN

  WSN有众多不同的应用领域。企业运用WSN的最主要目的之一是为了获得“运营信息”,将智能化低成本的传感器硬件、无线通信和互联网结合起来,共同管理公司运营,这些即时信息能够改善后勤、紧缩库存、诊断问题及采取补救措施。

  不过在部署之前,公司要问一下自己,“如何有效地收集及处理众多数据,根据这些数据需要采取什么措施。”数据要发挥作用,就得触发响应装置。比如出现边界入侵事件时,摄像头会自动开启;农田里的温度达到一定值后,喷水装置会关掉。举例来说,超市冷冻箱的温度变得太高后,里面的警报器会发出警报。更智能的是,冷冻箱每隔五分钟会向后台电脑发送温度数据。如果冷冻箱温度过高,电脑上的警报器就会发出警报。如果监测频率还需要更高,那么电脑每隔一分钟就收集所有最低和最高温度,存储数据,检测异常情况,然后把统计数据绘成图表,由此确定冷冻箱最节能的设置。现在,超市连锁店就能把数据上传到总部,用于全面的商店管理和比较。

  功耗也是另外一个问题,这涉及到日常维护成本:传感器隔多久需要更换、电池能用电多久等。功耗太高会影响WSN的推广。荷兰的GreenPeak公司提供的基于射频(RF)的传感器网络技术,设计时很注意低能耗(2.4 GHz),让传感器靠一节小小的手表电池就能使用,寿命甚至比传感器本身还长(长短取决于传感器类型和使用模式),或者靠能源采集设备,那样根本就不需要电池。这使得传感器几乎不需要维护,减少了WSN的运营成本。

  基础设施和网络管理的成本是无线传感器网络面临的一个问题。不过专有的无线技术公司在设备的稳定性、覆盖范围和能源管理方面取得了进步,这方面的情况在显著改善。

  可定制化也是部署WSN时需考虑的问题,例如为环境监测而开发的某解决方案中,至少有四个传感器可连接到一个eKo节点(系统中的某管理节点)上。一旦针对客户具体的监测要求进行了定制,eKo节点就能组成无线传感器网络。带标准天线的基站可充当收集点,接收部署的eKo节点发过来的数据。然后,现场数据传送到即插即用的eKo网关,这种独立式、嵌入式的Web服务器设备基于Linux操作系统。网关预先装有eKoView,这种安全的Web界面用于查看实时数据、运行报告及设置警报。

  因此,部署WSN,需要综合考虑可靠性、响应能力、可扩展性和电池寿命等诸多问题。企业必须牢记一点:选择的解决方案必须是开放的、可扩展的,那样眼前的投入才不会在几年后浪费。

出处:物联中国
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