labview DAQ前沿篇

前沿篇 下一代数据记录仪:数据记录生态系统 Brett Burger,美国国家仪器公司 基于PC的数据记录仪 布置任务以及重复使用的灵活数据记录仪。在这里,灵活性 从最初纸和铅笔的使用,到如今集各种科技于一身的自动化不只是增加模块或调整文件类型的能力。为了能够适用于更 产品,数据记录仪已经存在了数百年。正如榔头是木匠的工多应用,下一代的数据记录仪应当是不仅能够调换模块,还 具一样,数据记录仪是科学家、工程师和与测量相关的工作能够调换部署系统和软件的更宽泛的产品系统。因此,仪器 者的工具。自然,对成本敏感的消费者总希望工具的数量能厂商将焦点放在了灵活性和性能上,建立了“数据记录生态 够越少越好,就像榔头一样。不幸的是,数据记录仪以及配系统′′,满足更多数据记录用例的需求,使公司能够降低设 套软件往往具有非常特定的用途,例如用于现场的便携式设备投資、支持和培训成本 备、工作台测试仪和用于路测的坚固车载记录仪。因此,种 类繁多的使用用途与大多数数据记录仪所具有的功能固定的数据记录生态系统的一个实例就是N|DAQ硬件的C系列平 特点意味着工程师们会需要很多个设备,从而增加了每个项台(图1)。C系列平台基于40多个模块,包含所有在小型 目的开销。 坚固金属外壳(比一副纸牌略大)所需的信号调理、数据转 换和连接功能。将测量与模块分离,终端用户可以通过购买 数据记录仪具有多种特性,包括测量类型、通道数量、存储新的模块对系统进行通道数与测量类型扩展,厂商可以通过 机制、存储空间、工作环境状况、信号处理组件、显示设备、开发更多模块对数据记录生态系统进行功能扩展。来自N的 报表流程、控制或分析软件等等。这些特性针对每个项目都C系列家族硬件不是唯一利用模块化系统的产品或公司,它 需要不同硬件的支持,在许多情况下,修改其中一个需求就们与N的其他硬件在部署C系列模块时也有所不同。在部 需要购买一台全新的仪器。有时,这台新仪器是来自同一厂署中,C系列家族包含了用于不同任务的多种机箱和载体。 商的不同型号,但是通常情况下,它是一家不同的更为专业对于低成本、低通道数或便携式应用,C系列单体模块载体 的厂商,这意呋着有多个技术支持联系、硬件标准和采购订可以通过∪SB将数据直接记录到PC。对仪器进行扩展或是 单需要进行跟踪。可喜的是,通过一系列的硬件技术变革,支持多种类型测量的下一个步骤是使用更大的∪SB 仪器和数据记录厂商已经开始合作,并着手解决这一问题。 Com DAQ机箱,该设备可以攴持并同步多达8个模块 开放式文件格式(如ASC川或CS∨)被数据记录仪用来实现的数据。单体模块载体和 CompactDAQ都可以用于PC的 数据存储,从而获得更高的“软件灵活性“"。随后,模块化应用,但是许多数据记录应用处于恶劣的环境或是狭小的环 系统被引入到了数据记录市场,从而允许用户能够扩展通道境中,不允许使用完整的PC。对于这些情况而言,C系列家 数,甚至扩展数据记录仪的测量类型。通信总线例如串行、族有 Compact|具有内置数据处理和可扩展存储器。部署 以太网或∪SB等被加入到数据记录仪,从而可以在需要的时 Compactrio无需使用PC.它的坚固性可以抵抗50g振动 候与计算机相连,同时,内存卡插槽也被集成以提供可扩展环境工作范围为-40°C至70°C,这意味着系统可以在其 的存储选项。随着更多设备开始利用PC技术(例如处理器、他数据记录仪无法工作的时候继续工作。多个模块和多种部 FPGA芯片)以使获得更灵活的性能,基于PC的数据记录著选项提供了使携式系统、工作台系统和安装的系统能够使 仪和独立数据记录仪之间的区别变得越来越模糊。 用几乎相同的模块。 模块化硬件当然好,但是台式数据记录仪通常使月的模块与 用于车载的紧凑型直流供电数据记录仪或与笔记木电脑连接 的便携式小型数据记录仪等都不一样。如果实现方法是正确 A贓 的,模块可以减少硬件的成本,但是如果不经过考虑就直接 设计或是购买,它们也可能将重载设备库的问题变得复杂。 我们所需要的是那种可以随着项目发展和变化而实现重新图7.N公可C系平台 ni. com/china/dag N|数据采集技术文摘1 前沿篇 硬件只是数据记录生态系统的一部分.即便有了最为灵活的统的功能齐全的嵌入式记录系统。将C系列家族作为实例 硬件,功能还是受到控制数据记录的软件的限制和确定,—我们来看看用于汽车刹车盘设计的温度记录。对于早期的 个良好的数据记录生态环境的软件接口必须是具有修改功小规模设计测试,单体模块载体可以用于低通道数温度测 能,或是能根据需要在不同硬件上进行重用的。为了实现可试,从而对出气孔不同的金属厚度或是不同的孔型进行测 扩展的解决方案,数据记录仪的软件部分必须足够灵活,它试。在这个例子中,我们让测试工程师开发简单的 们可能是低成本的简单应用,也可能是更为高级的能够增加LabVIlEW应用软件,用于单体模块载体。以后对刹车盘的 分析和记录自定义文件格式数据的解决方案。许多数据记录测试会包含功率计的测试设置,可以购买相同的模块安裝 仪往往只包含一个最简化的软件,或是只包含一个高级软件到更大的USB机箱、 NI CompactDAQ中。对软件进行微 功能,由ANSC、 Visual studio以及labVIEW等编程语小的调整就可以将过去在测试中进行的分析和编码完全重 言组成,但是要跨越两者之间的鸿沟,允许从低端向高端扩用到功率计中。在这个阶段中,用户可以在悬挂系统中使用 展是十分困难的。C系列平合使用 LabvieVI进行编程可以加谀度计进行振动分析。此时,可以将加速度计模块添加到 做到这点。在低通道数应用中,USBC系列硬件带有记录软系统中,在无需改动的情况下将代码添加到现有系统中 件能够在最少的设置下,将数据记录到磁盘。随着工程的扩样程序能够将振动数据简单地记录到文件中。刹车盘的最 展,可以增加触发、定时器和输出等特性。最后,可以将工终测试阶段是实际测试导轨记录。这与之前的两种相比需 程转化为 Labvieiv代码进行完整的处理和实现逻辑功能,要不同的部署方式,因为可以利用的电源不同,环境条件更 同时还可以对数据存储格式进行自定义。 加恶劣,笔记本电脑也不一定可行。在这样的测试中,对于 路测可以将相同的模块和代码移植到 NI CompactrIO中。 将硬件从工作合转移到现场和将模玦在机箱之问移动一样简CσmpacτRIO具有內置的控制器和存储器。相冋的数据文 单,那么对于软件来说,情况又如何呢? Labview代码的件可以通过SD内存卡、串行接口、TCP/P接口进行收集 编写可以在几乎无需改动的情况下,在单体、便携式∪SB机如果可以在测试导轨附近部署802.11网络,还可以通过无 盒、八榑∪ SB CompactDAQ机箱或是带有板载存储器的嵌线网终采集数据。在测试过程中的每个阶段都使用相同的 入式 Compactrio数据记录器工作。选定的模块和经过配置厂商、相同的软件和相同的模块 或编程的软件通常代表了实现系统所需的大部分时问和成 本。将巳投入成本从项目的一个阶段转移到下一阶段所得到 的增值大大超过了已经投入的实际成本。 Q III道 图3.NC系列平台构建灵活的数据采集生态系统 Nhan neame 这个实例说明了在一个项目中对系统进行任务重定义和代码 AL重用。在完成刹车盘的设计之后,下一个到来的项目可能是 测试排气口、设计新的尾翼或是监视新型引擎模块的歧管压 力。所幸终端用户并没有购买刹车盘数据记录仪或是标准的 图2.统一的AP实现代码在不同应用中得到重用 温度记录仪,他们购买的是数据记录生态系统,因此他们可 以通过编写新程序将硬件任务重新定义,用于任何以后岀现 需要注意的是一个良好的数据记录生态系统包含能够将项的项目中。无论您的测试是一幢高楼或是只有一个人,测试 日从低成本、低通道数设计研究的组件护展到用于原型系结果都会得到更高的生产效率 2N|数据采集技术文摘 ni. com/ china/dag 前沿篇 简单、完善的以太网数据采集 概览 通过 Lab view将以太网设备集成到已有系统中 NI ENET9000系列是测量级的数据采集设备,专为简化标测量及测试系统可能包含几个或几干个通道,ENET9000 准以太刈上的分布式测量所设计。其中超过5种设备能够实设备能独立构成整个系统,或作为大型系统的分布式组件 现热电偶、电压、热电阻(RTDs)、应变规、电流、电阻、您可以采用各类总线技术来实现数据采集,譬如PX 加速度计、麦克风、测压元件等测量。尽管这些设备的安装USB、以太网、及Wi-Fi。不同总线提供不同的系统性能,很 和实现很简单,但ENET-9000系列的性能更佳。ENET9000多时候系统能从多总线测量中获益。PX| Express及PCl 设备(见图1),能够连续以超过200κS/s的速率传输24位 Express能够提供最大的带宽;USB能够简化设备安装及配 数据,这在声学、振动、动态应变测量等需要采集高速瞬态置:以太网是分布式系统的最佳选择:Wi-Fi避免了有线系 或谐波的应用中是必需的。而且,实现如此性能无需很大板统可能带来的各美问题。无论系统组件是N设备还是第三方 载内存,这意味着数据检索是连续的,仅取决于网络带宽。制造的设备, Labview及用于ENET9000设备的N| DAOmx AP都能提供最大的系统集成性。因为 Labview是作为开 数据记录软件包 NILaVII IEW SignalExpress支持 Labview、发环境,采用单一用户界面即可采集多设备、总线及制造商 ANsC、C#、vi / isual studio及.NET编程语言,由此提供的数据。图2显示了单一 Labview程序,或称虚拟仪器(V) 的灵活性可以让您通过1台或几台ENET-9000设备来实现能从以太网设备、USB没备及基于PXI设备上采集数据。每 远程监测或测试应用。 个N设备都关联一个DAQ助手,从而硬件上的区别对编程 没有影响。 E Multi Bus Example. vi Bock Diagram □a Eat yi Projet nrate Inoks出hHe 应画叫网国四回A如:图m两 Anae」|r 图1.ENET-9000以太网数据采集设备 NE Ethernet device m crap 以太网远程测量 best fil 以太网方式是5m以上长距离测量的理想选择。网线在 100m内传输信号将不需要hub、开关或转换器中继。在这 PRi LEvee 样的传输距离内.以及住宅、实验室、办公室及工厂提供的 圈 网络建设环境下?ENET90为实现N测量级品质的理 想选择。虽然网络性能很大程度上取决于联网设备的数量.图2. Labvew代码实现多总线数据采集系统 100Mb以太网(目前最普遍的网络)能够容纳多台全速工作 的ENET9000设备。100Mb网络的理论带宽为125MB/s。ENET-9000实现快速检测、配置及采集 举例来说,ENET-9234以200kS/s的速度持续传输24位数ENET9000设备包含测试及配置应用、测量及自动化浏览 据需要大约0.6MB/s的带宽。ENET9000在使用中不需要器(MAX)。它们的功能(见图3)和其它N硬件相同,故 特殊的网关或接口卡,使用电子商店购买的普通网关即可。所有设备,元论选用什么数据总线,都显示在同一位置。 N还提供更可靠、强健的以太网开关,包括各类开关及无线ENET-9000的设置和笔记木或游戏系统等网络设备相同 网关。了解更多关于此类设备的信息,请访问以太网开关及ENET-9000设备能够通过静态|P或DHCP服务器指定的动 无线网关主页。 态|P来识别。当系统检测到设备,您还可以远程修改配置设 ni. com/china/dag N|数据采集技术文摘3 前沿篇 4 NI WLS 9237: WLS-134F7BO-Measurement a 感 DAO Assistant q■. Add channels Remove channels Show HelD File edit view Tools hel [上10mDy Configuration Propertie My System 5 Data Neighborhood 口 缩 Devices and interfaces Device inft 日圆 I-DA9mX DE CorfouationTrgperng Advanced tring Model: NWL5-9237:WML5-134F70 区网esD^ Thermocouple EA NI USB-9237:"ev1 Module ser due日 华画 DeceP.C损 temperature I + ixd PXI System (UnidentiFied) Temperate_2 arrier seri +).scale MAC Ado oFtware ET IVI Drivers MAc Addres Thermae Type Remote Systems System sta c出 e chamal butte f*/co dd aa e dd ido ro Link status Link staty 图3.多设备的MAX配置 OK[Cancel 定,测试已连接的传感器,或通过N|- DAQmX驱动进行系统 图4.电热偶的DAQ助手配置界面 编程,操作与其它N|教数据采集(DAQ)系统一致 您还可以在 LabView中通过AP|开发,将新硬件设备集成 到已有的系统中 NI-DAQmx及其Labv|EW 通过 Lab View及N| DAOmx开发系统具有两大优势:开发c系列实现任何应用中的/0 时间及灵活性。N|- DAOmX是ENET-9000及所有其它 N ENET9000系列设各包含于NC系列硬件。C系列硬件包括 DAΩ设备都包含的应用程序接口。在此驱动集的支持下,可模块、杋箱及外盒,专为高速数据采集及确定性控制设计,用 以采用各种基于文本的编程语言,包括ANS|C、C#、∨sua|于工作台、现场、产品线及大型机械的嵌入式组件等应用场 Studio及NET。但在通过Lab∨Ew图形化开发环境编程合。可选的模块超过40种,可在温度、压力、电压、加速度 时,您还能使用DAQ助手(见图4),这是一种图形化向导电流、电阻、应变等测量中应用。机箱及外盒能够通过以太网 模式的编程界面,引导您在N设备上实现数据采集。 Express Wi-Fi、∪SB与PC机、用于嵌入式机器设计的带板载控制器 虚拟仪器(又称 ExpressVII)是一简单节点,它通过将配置及存贮器的外盒、及带本地存储器的数据采集系统进行通信。 设定转换为执行代码从而显著缩短了数据采集代码的开发图5展示了基于笔记本便携式系统中的8槽∪SB机箱、8槽 时间。除了DAQ助手外, LabvieW还包含数百种内置函数,带嵌入式控制器及硬盘的机箱、总线供电∪SB外盒。更多关 可实现分析、报警、报告、文件IVO等功能,进一步缩短数于C系列硬件的信息及兼容模块列表,请访问兼容性列表。 据采集系统的开发时间。由于是通过 Lab VIEv编程设计,所 以系统的功能性是可扩展的,随着设计项目的发展与改变 您可以通过修改代码来满足新的需求。 LabVIEw能够消除 单一处理需要多个程序的可能。市场中上的上千种第三方设 备都为 LabVIEW编写了驱动程序。您可以简单地将这些设 备集成到LabE程序中。对于没有完整驱动程序的设备,图5.不同机箱及外盒中的C系列模块 4N数据采集技术文摘 ni. com/ china/dag 前沿篇 将无线测量集成到有线数据采集系统 概览 行比较的时候,就好像跳入了一个时间机器,倒退了25年 无线技术提供了广阔的可能性和很多好处利益—一能够降低或更多 布线成本;对过去由于物理位置无法测量的信号进行测量 分布式测量,智能自愈网络。无线对未来测试系统的功能起在无线测量产品中使用最多的两个流行无线网络协议包括 着重要的影响。具体而言是什么影响以及将如何影响呢?无EEE802.11和EEE802.154。EEE802.11又称为Wi-Fi, 线系统会替代有线系统吗?现存的投资在未来的系统中还可它是家庭和办公室网络的流行协议。|EEE802.15.4是 以使用吗?在选择元线数据采集设备之前,需要做哪些重要 Zig Bee基于的网络协议,在小功率分布式网络中比较流行。 的决定呢?在什么情况下,不应该将无线作为一种可能的解这两个总线的理论带宽与1980年代的|SA总线性能是相近 决方案? 的,甚至更差。与第一代x1(乘一)PC| Express链路相比 802.11n(最先进的无线总线)和802.154的性能分别小了 还有许太多问题需要回答.好在在现存的有测量系统要面临10倍和1000倍 技术淘汰的风险之前,仍然有时问考虑各种可能性。本文帮 助回答了其中一部分问题,它对多种无线测量系统的高层次无线网络的自身限制意味着无线网络无法在所有情形下替代 设计决策进行了考量并且分析了如何为在现有存有线系统有线系统。高速高通道数的动态测量会继续得益于物理连接 中集成增加无线抆术 到PC的高带宽总线。其他对总线带宽要求不高的低速(动 态)或低通道数的动态测量与传感器测量则可以利用新型的 无线测量系统 无线技术。 尽管在测试、测量与控制应用中采用的元线技术远远少于在 消费电子中无线技术的应用,其中的益处却一点也不少。但同步 是,将有线系统替换为无线系统却不是仅仅将电线拔掉、布大多数测量系统都有一个很重要的衡量标准,就是多通道之 置到一个无线网络中那么简单。通过几十年的使用、经验和间、多设备之间以及多系统之间的同步测量。同步可以通过 技术创新,工桯师们开始期望得到一些测量系统的功能,布多神方式实现,但通常需要通过一条物理电缆共享时钟或触 这些功能无线系统无法有效提供。在我们所讨论的众多无线发信号,或是通过基于时间的方法,将多个本地时基同步的 系统中普遍存在的两个重要的不确定性,即安全性和可靠振荡器同步到一个共同的时间点上,并且以相近的频率进行 性。为了解决这个问题,无线标准组织(通常由领先硅心片工作。这些同步手段有各自的优点和缺点。基于信号的同步 制造商领导)不断在新的无线标准协议中加强安全性和无线能够确保在不同通道、不同设备以及不同系统(可达到纳秒 可靠性,从而使得淂数据采集供应商可以利用这些安全性和可或皮秒级的精度)之间更加精确、更加严格的同步,但是限 靠性方面的改进,使用与之相兼容的射频与软件体系结构。制了在同步系统之间相隔的距离(最大距离为100米或更 短)。对于基于时间的同步,可以在更长的距离之间同步系 此外,与现有的有线系统相比,目前无线测量系统还有很多统'如果使用GPS就不存在距离限制),但是可达到的精度 要求正在努力实现,其中包括数据带宽和延迟.同步、O选也会降低(通常是毫秒级)。 择以及在多厂商系统中的集成。 对于定时和煞发,许多现代的无线测量系统与其他系统独立 带宽与延迟 工作,无法使用基于信号或基于时间信号共享的同步。为了 基于PC的测量系统通常受到所用的物理通信总线对带宽和测量采集数据的多个通道以及信号相位关系对于得到精确结 延迟规范的限制。带宽等价于在固定时间内,能够通过总线果相关的信号时,同步是至关重要的。许多目前使用的这类 传输的数据量。延迟确定了数据从起始位置发送到目的位置有线测量系统使用了十分精确的基于时闩的锁相环(PLL) 的速度。在将无线与其他当今数据采集应用中广泛使用的总电路以及阻抗匹配信号通道。基于单独的原理,为了满足最 线(例如PC| Express、PXIl、USB2.0}的带宽和延迟进严格的同步要求,需要使用有线系统。然而,有线网络和无 ni. com/china/dag N|数据采集技术文摘5 前沿篇 线网络之间需要达到平衡,以便受益于新标准以及其他研究于PC的为PX中的仪器、使用∪SB总线的便携式测量以及 成果,如|EEE1588和GPS技术。 使用Wwi-Fi或 Zig bee的无线测量。混和系统使用开放式软 件开发环境,跨整个测量与控制系统进行管理和通信。 l/O选择与电源可用性 正如无线技术十分吸引人一样,在测试、测量以及控制行业 中,无线技术仍然十分年轻。这就限制了可以使用设备的数 hiFMFEE8grt 痛证坯 量和功能。对于成百上千的传感器来说,它们都需要特殊的 醴民大 信号调理,以便提供精确的测量。在过去的20多年中,N 厂 进行了创新,并将基于PC的测量产品引入了市场,在全球 浸网 已经总计达到5000万个测量通道。无线测量系统并不会替 我 代所有这些现有测量通道,但是在适当的应用中可以与现有 系统互补。 JU 在多厂商系统中的集成 图1.混和测量系统利用开放式软件平台,将基于不同通信总线或 是厂的测量产品整合在一起 尽管本文并没有深入讨论,当今无线测量系统最后也是最为 重要的限制是与其他有线或无线测量与控制系统一起工作时建立并维护混和系统的关键是实现系统体系结构,使它能够 的低效。可能与其他行业相似,对于一个新型、充满潜力的透明地包括多种总线技术,使用开放式软件体系结构在厂商 技术而言,解决方案上市时问的重要程度比其完整性以及可特定的系统之间进行通信。采用这种方式,就可以根据任务 互操作性更为重要。通常,现代的无线产品将重点放在进行的特点,为特定的任务选择最佳数据采集和控制硬件并从中 普通测量(电压或电流)上,然后安全可靠地发送数据,同得益。N| LabvIeW可以作为使整个系统协同工作的“黏合 时消耗尽可能少的功耗。重点是在硬件上,有时在私有无线剂”。使用LabVVIEW就可以重用现有测量系统,包括基于PC 网络上。 的数据采集、模块化仪器、独立仪器并且整合新型无线产品。 将 Labview与无线技术整合的实例包括 对于为更大型企业提供可互操作性的设备而言,在设备软件·使用包含TCPP在内的内置 LabVieW库,基于标准协议 方面的关注并不是很多。《控制工程》杂志的过程工业编辑进行通信 在2007年11月发表的关于无线拓扑的文章中说:“从控制·使用VIIi-Fi以及蓝牙通信将基于 LabVIeW Pda模块的 系统采集数据或向控制系统输八数据通常使用专用软件,它 LabVIew程序部署到PDA上 们并不能够跨平台工作。”您可能会认为这些设备已经能够·将现有的基于以太网的N可编程自动化控制器PAC)(包 很好地完成其功能。问题是无论数据是从何处以何种方式采括 NI Compact|O和 Compact Field Paint)连接到工业 集得到的,在任何工业中部署的测量产品都必须能够与其他i「i接入点以及GPS射频 测量与控制产品进行通信。为了能够让无线技术得到更多应·使用现成的LabVIEW仪器驱动程序与多个第三方无线传 用,就必须解决通过更高层次软件环境的可互操作性问题 感器节点进行通信 混合测量系统与无线技术 有线系统与无线系统的共存 由于现有无线技术和产品的种种限制,许多应用都在寻求仅在近期技术的发展蓝图中,无线是数据采集中最有前景的技 仅使用无线的解决方案。大多数测量系统都有针对与有线系术之一。然而,在新技术没有替代老技术之前有一个过度时 统集成的要求,例如带宽、同步、O可用性、功耗要求或期,新技术必须与老技术一起工作。随着新型系统的出现,很 是系统集成。可以通过使用混和系统实现无线技术的最大优好地将新型基于模块的PXI等仪器与传统的独立或∨XI仪器结 势。混和系统联系着多个测量与控制系统平台的组件,无论合在一起,这个潮流在测试与测量行业中更为明显。通过使用 其位置、数据传输方法或是厂商。混和系统是围绕中央PC例如 Labview等开放式软件平合,可以开始利用新技术、增 体系结构的,它可能包含基于以太网或GP|B的独立仪器、基加无线测量功能,并且同时保存现有的测量系统投资 6N数据采集技术文摘 ni. com/ china/dag 前沿篇 为何选择无线技术:无线远程监控的优势与挑战 概览 统成本的基础上。在工业环境下铺设电线和电缆的开支是要 对于无线技术在远裎监控领域的应用研究,已投入了大量计入监测系统总投资回收率中的。考虑到工程支出、材料及 的时间和金钱,目前,行业内大规模的无线应用部署任处于系统失效时间,电缆在车间内使用的成本将在每英尺$10到 起步阶段。取代远程监测应用中的电缆将带来众多优势,但$1000之间。如果测试设备分布面很大,附加传感器所付出 也必须面对诸多挑战。随着Wi-Fi、 Zig bee等标准在无线的成本很快就超过了诊断测试的收益。而无线监控系统则不 传感器网络中的应用越来越成熟,这些挑战正逐步得到解需要那么多安装和维护成本。 决。木文将讨论无线技术的发展及其在设计无线远程监控 中的应用。 无线远程监控的挑战 远稈监控应用中采用无线方式所带来的经济利益是有目共睹 无线远程监控的优势 的,然而,工业领域中这项技术的推广却很缓慢。在无线测 选择无线网络取代电缆和电线基于两个主要原因:灵活性和量系统得到广泛应用之前,安全性、可靠性、集成性及功率 节约成本。 等问题都是有待克服的挑战。 灵活性 安全性与可靠性 无线监测系统无需铺设电缆、电线,相比于传统网络自然具安全性是无线应用中的首要考虑问题。究其原因,很大方面 有更大的灵活性。因为不受制于固定的网络拓扑结构或系统是由于无线标准,如有线等效协议(WEP)的弱点,即它很 建设,在设备的添加、升级、扩展上享有更大的开放性。这难阻止未经授权的接八。在无线网络得到广泛应用之前,必 便利节省了测量设备的安装费用,进而有机会通过附加测须先处理网络安全的两大主要问题:接入访问及加密。 量进一步了解系统特性。无线方式也提高了数据采集设备的 便携性。现场测量往往会消耗大量时间和成本,而采用无线无线网络本身就比有线网络〈如以太网)更容易接入,因为 传感器后,能够极大地缩短设备的启动时间 它是一个数据空中传输的开放系统,。然而,限制无线网络 接入访问有许多方法。 Zigbee及其它许多低功率的个人局 在许多应用中,很难采用电线或电缆的方式,举例来说,栘域网广播范围有限,很容易限制网络的物理覆盖范围。对于 动或旋转起重机、石油钻头等设备,需要电缆垂挂或用到滑大型系统,诸如lEE802.11X等标准提供了基于扩展认证 环。这些机械装置的引入增加了系统的复杂性,也需进行定协议(EAP)的认证标准。只有在通过身份识别后,网络用 期维护。特别是滑环会衰减信号,破坏信号完整性。无线方户才能得到网络接入授权。当然还有其它相对简单的策略来 式就不需要额外装置传感器能够跟随设备旋转或移动来完限制非授权的网络接入。更好的安全性措施包括MAC或|P 成测试。由于模数转换器离信号源较近,从而提高了信号的地址过滤及服务设定识别器限制。 完整性。 即使未经授权用户能够接受数据,也并不一定能解读。从明 成本 文广播发展到128位加密,在过去+年内无线网络的数据加 无线远程监控系统的灵活性意味它能够节约大量成本开支。密技术得到了长足发展,。高級加密标准(AES)作为目前 举例来说,对于车间札器状态是设备正确运转的关键。而采N|ST标准,被要求在所有美国政府机关安装。 ZigBee和Wi- 用无线方式可以通过两个途径节约成本缩短设备失效时间Fi办议都有128位AES加密选项。但不幸的是,大多数无 和减少安装劳力。许多诊断测试能够让您更清楚地了解设备线网络用户都没有采用这些全新的认证和加密技术,使得 的运行状况及流水线的效率。传感器能够用来监测组件工作“教育”成了目前无线网络安全的最大挑战 状态,因此毎增加一个传感器就潜在地缩短了设备失效时 间。得到的信息越多,对故障维护的响应就越快,甚至还能与现有系统的集成 避免故障发生。然而,额外系统信息的获取是建立在增加系对于网络安全的弱点,通常的解决方案是专用网络协议。许 ni. com/china/dag N|数据采集技术文摘7 前沿篇 多人认为专用网络协议细节是不公开的,所以安全性更好。作数年。可替代的能源也正在研发中,包括太阳能板及微发 这种方案存在的问题是双重的。其一,如果协议细节泄露出电机,后者能将震动转化为电能。 来,将危及整个系统的安全;其二,专用网络很难与现有的 有线系统集成。如果选择了专用协议,就必须使月特定供应无线的前景 商的网络产品,而可能不能和已有的设备配套使用,对于软根据∨ enture Development Corporation公司的研究报告 件乜是同样的原理。齐全即用的数据记录软件往往是封闭性表明,全球市场的无线测量设备及服务有望在2012年达到 的,即使可以修改也非常困难。供应商自定义方案的一大风超过15亿美元1。 险是未来他可能不再提供服务。选择标准无线方案就没有上 述风险,可以有足够的选择余地。 B00 500 使用标准无线网络的优势包括低成本、不同供应商产品之间 的可互换性及具有最佳实用性。同时,如EEE802.11等标 3399 准巳经集成在现有的基于以太网的系统内。选择开放式的软 件系统对于系统的集成和升级也具有同样的亘要性。例如N 104 1714 LabVI|EW,同时具有与专用无线网络和标准无线网络的通信 41819.0 能力 Proprietary B021 standards 802.15.4 standards other san 目2012 电池寿命 无线网络第三个潜在的挑战是功率,尽管它还和具体应用相 根据 Network interface c| asses对工业现场监测及控制应用研究 的摘录,全球范围日前及未来预测的无线(射频/微波)产品的出 关联。举例来说,在化工车间内,功率往往比网络更容易接货量(百万美元 入。因此,取消网络电缆变得尤为重要。在其它应用中,无 线网络必须做到完全无线化。∠ ig bee和802.154协议是专无线网络协议已经足够完善以克服早期技术中的缺陷。采用 为超远距离分布式监控应用所设计。只要限制数据量和数据WViFi和 Zigbee等标准协议,及 LabVieW等开放式软件 传输频率,无线传感器或称ˆ智能尘埃 ̈能在电池供电下工无线远程监控将继续展现其广阔的应用前景」 8N|数据哭集技术文摘 ni. com/ china/dag