傳統(tǒng)工業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備、產(chǎn)品的生產(chǎn)、檢修、追溯等都是通過人工來操作，嚴(yán)重依賴?yán)瞎と说慕?jīng)驗(yàn)判斷。隨著對(duì)工業(yè)數(shù)據(jù)的全面深度感知、實(shí)時(shí)傳輸交換、快速計(jì)算處理和高級(jí)建模分析等技術(shù)的發(fā)展，新的工業(yè)生態(tài)體系?工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)誕生了。

　　感知是物聯(lián)網(wǎng)的先行技術(shù)，因此傳感器成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和核心，也是自動(dòng)化智能設(shè)備的關(guān)鍵部件。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展給傳感器企業(yè)帶來巨大的機(jī)會(huì)，同時(shí)也對(duì)其在靈敏度、穩(wěn)定性、魯棒性等方面提出了更高的要求，而對(duì)于傳感器來說，無線配置是一項(xiàng)重要的優(yōu)勢。

　　為何使用無線傳感器？

　　無線傳感器具有微控制器和無線電發(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。相對(duì)于有線傳感器，無線傳感器無需數(shù)據(jù)采集器和中間長長的電纜，可通過藍(lán)牙直接與電腦、平板或者手機(jī)相連，然后通過專用的軟件將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示出來。

　　就工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而言，準(zhǔn)確放置傳感器或控制點(diǎn)至關(guān)重要，借助無線技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)無線通信。例如，為旋轉(zhuǎn)設(shè)備配備傳感器以監(jiān)視設(shè)備的工作狀況，不可能使用有線連接，但是客戶通過監(jiān)視運(yùn)行中的設(shè)備獲得相關(guān)信息能夠?qū)﹃P(guān)鍵設(shè)備實(shí)施預(yù)測維護(hù)，從而避免不必要的代價(jià)不菲的停機(jī)。

　　雖然無線傳感系統(tǒng)成本相對(duì)偏高，但其安裝速度更快，避免了導(dǎo)線受損故障，總體安裝成本更低（特別是對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)來說）。無線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集更方便，還擁有更省電、尺寸更小、更加智能等優(yōu)勢，便于用戶進(jìn)行現(xiàn)場診斷和實(shí)施售后方案，因此越來越受到青睞。

　　更省電：無線傳感器在很大程度上依賴節(jié)電算法，借此可以長時(shí)間保持工作狀態(tài)。電池技術(shù)的進(jìn)步、電池容量的不斷增大、以及延長休眠時(shí)間的能力，使得電池的工作壽命預(yù)期可以達(dá)到數(shù)年之久。值得一提的是，這些傳感器從設(shè)計(jì)之初就是要作為低耗電節(jié)點(diǎn)來工作的。

　　尺寸更?。盒乱淮鸁o線傳感器最顯著的特征之一是它們的尺寸小，甚至可以小到納米級(jí)。納米級(jí)通常是生物學(xué)傳感器或小的無源傳感器，可以做到嵌入式和非嵌入式；更大一些的傳感器可以用作征收過路費(fèi)的標(biāo)簽、門禁卡等。

　　更加智能：智能型傳感器/節(jié)點(diǎn)以協(xié)同作業(yè)方式，透過網(wǎng)絡(luò)上多種可用的路徑，將數(shù)據(jù)傳遞至其他智能型傳感器，再視情況導(dǎo)向由人工檢視信息的主要位置、采取進(jìn)一步處理與儲(chǔ)存行動(dòng)或采取相應(yīng)行動(dòng)。一般來說，智能型傳感器可自動(dòng)管理制程，除非發(fā)生無法透過智能節(jié)點(diǎn)或從遠(yuǎn)程啟動(dòng)人為命令修正的制程故障，否則一般不需要人為介入操作。

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性

　　由無線傳感器應(yīng)用衍生的無線傳感網(wǎng)絡(luò)（Wireless sensor network,WSN）則是由許多在空間中分布的自動(dòng)設(shè)備組成的一種無線通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，這些設(shè)備使用傳感器協(xié)作來監(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）。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被稱為二十一世紀(jì)最具影響的技術(shù)之一，其很快地進(jìn)入到工業(yè)自動(dòng)化和工業(yè)測控領(lǐng)域，大多數(shù)工業(yè)儀表和自動(dòng)化產(chǎn)品都將很快嵌入無線傳輸功能，完成從有線到無線過渡。

　　根據(jù)ON World對(duì)全球工業(yè)WSN用戶進(jìn)行的調(diào)查，可靠性和安全性是他們提到的兩個(gè)最重要的問題。一種提高網(wǎng)絡(luò)可靠性的通用原則是提供冗余，針對(duì)可能出現(xiàn)的問題設(shè)置故障恢復(fù)機(jī)制，使系統(tǒng)能夠在不丟失數(shù)據(jù)的情況下恢復(fù)運(yùn)行。

　　安全性是工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)關(guān)鍵特性。在WSN中實(shí)現(xiàn)安全性的主要目標(biāo)是確保數(shù)據(jù)的保密性、完整性和真實(shí)性。在網(wǎng)絡(luò)中傳送的數(shù)據(jù)除了預(yù)期接收者，不能被其他任何人讀??；確認(rèn)任何收到的信息與發(fā)送的信息完全一致，沒有任何添加、刪減或修改；斷言來自給定來源的信息實(shí)際上確實(shí)來自該來源。

　　實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)的關(guān)鍵安全技術(shù)包括強(qiáng)大的加密算法、可靠的密鑰和密鑰管理、阻止重發(fā)攻擊的密碼級(jí)隨機(jī)數(shù)字發(fā)生器、針對(duì)每條信息的信息完整性校驗(yàn)（MIC），以及明確地允許或禁止訪問特定設(shè)備的訪問控制表（ACL）。

　　人們設(shè)想未來的傳感器網(wǎng)絡(luò)會(huì)通過大型網(wǎng)狀架構(gòu)來進(jìn)行通訊，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有把來自于其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳播出去的功能，最終到達(dá)的目的地是聚合器，不相關(guān)的數(shù)據(jù)會(huì)在此聚合器內(nèi)部進(jìn)行處理，而傳感器會(huì)以龐大的數(shù)量部署在高密度的網(wǎng)絡(luò)上。傳感器的聯(lián)網(wǎng)方式?jīng)Q定了傳感器是否能夠安全、可靠且經(jīng)濟(jì)高效地部署在工業(yè)應(yīng)用的嚴(yán)苛環(huán)境中。

　　狀態(tài)監(jiān)測，在問題發(fā)生之前解決

　　隨著制造業(yè)成本不斷上升、利潤空間越來越小，制造業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)，機(jī)器約占生產(chǎn)經(jīng)營成本的15%。為了防止設(shè)備出故障，工廠要購買很多維修備件，約33%以上的庫存都是2年以上的待滯品。隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、工業(yè)大數(shù)據(jù)的技術(shù)成熟，使得通過技術(shù)手段分析和預(yù)測設(shè)備故障成為可能。無線傳感器可以為狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)用提供實(shí)時(shí)信息，幫助用戶在出現(xiàn)維護(hù)問題之前就發(fā)現(xiàn)它們。

　　利用無線傳感器監(jiān)控機(jī)器，可以讓用戶了解哪些機(jī)器需要檢查或維護(hù)。當(dāng)利用無線傳感器連續(xù)監(jiān)視設(shè)備時(shí)，在參數(shù)偏離正常值時(shí)會(huì)提醒用戶。一旦安裝，它們會(huì)24X7連續(xù)監(jiān)視資產(chǎn)，并在條件達(dá)到特定閾值時(shí)觸發(fā)警報(bào)，提高了生產(chǎn)安全性和效率，降低設(shè)備維護(hù)成本。

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)用途正不斷延伸擴(kuò)大，可應(yīng)用于包括機(jī)器健全度（如振動(dòng)分析）、制造、條件式維護(hù)、自動(dòng)化計(jì)量、遠(yuǎn)程監(jiān)控、庫存管理、載具與人員管理以及其他運(yùn)作管理層面。設(shè)備需進(jìn)行維護(hù)時(shí)，可透過傳感器輸入執(zhí)行，不需布線即可新增遠(yuǎn)程傳感器，節(jié)省人力、材料，可隨時(shí)隨地提供更精準(zhǔn)的監(jiān)控與修正，生產(chǎn)效率及質(zhì)量可獲得提升。

　　除了在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，無線傳感器技術(shù)還能協(xié)助對(duì)交通狀況進(jìn)行分析和決策，助力智慧交通。通過無線傳感器收集到的數(shù)據(jù)，可以用在對(duì)不同路段交通量的預(yù)估上，為智慧交通系統(tǒng)提供有用的分析決策信息，從而提高交通流通的效率。

　　“除了無線傳感器技術(shù)外，邊緣計(jì)算、5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)也與其他尖端技術(shù)相結(jié)合，正在為許多國家的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供突破性進(jìn)展。”IEEE高級(jí)會(huì)員Aiyappan Pillai表示道。

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