无线网络化智能传感器

无线网络化智能传感器江苏兴航智控股份科技有限公司张辉智能传感器建立了一个标准化的传感器网络协议。它规定了传感器模块的电子数据表单，也定义了访问数据表单、读取传感器数据、设置参数的数字接口。IEEE1451的目的就是要提供一个工业标准接口，能有效的连接传感器和微控制器，并把传感器接入网络。IEEE1451模型主要由智能传感器接口模块（STIM）和网络应用处理器（NCAP）组成，中间通过传感器独立接口（TII）相连接。NCAP模块用来运行网络协议堆和用硬件，与网络互联；STIM模块为智能变送器接口模块，其中包括变送器电子数据表单TEDS，一个STIM可以连接大量不同的传感器或执行器，在正常使用的过程中传感器和STIM是不可分开的。变送器独立接口TII，主要定义二者之间点点连线、同步时钟的短距离接口，使制造商可以把一个传感器应用到多种网络中。另外，IEEE1451标准通过电子数据表单（TEDS），使得传感器模型具有“即插即用”的兼容性。原始数据转换为国际标准单位。现代信息技术的三大支柱是传感器技术、通讯技术和计算机技术。通讯技术完成对信息的传输，是信息系统的“神经”。计算机技术完成对信息的处理，是信息系统的“大脑”。由于微电子技术的发展，通讯技术和计算机技术已得到迅速的成长。传感器技术完成对信息的采集，是信息系统的“感官”所在。传感器微型化、智能化、网络化是传感器发展的重要方向，目前，这个大方向主要可以分为两个分支：以传感器微型化、自组网为研究重点的无线传感器网络技术和以智能化、网络化、标准化为研究重点的网络化智能传感技术。第一种（定义于IEEEP1451.2）方案，是使传感器独立于微处理器，通过定义一个数字接口和一个传感器的数字式数据表与微处理相连，这可以使任意一个传感器与任何网络相连。第二种方案（定义于IEEEP1451．1）是使Smart传感器（即一个传感器和一个微处理器）独立于网络所使用的协议，这种方法很有效，因为它是建立在网络技术的顶端，为应用系统之间的通讯提供了一个更高级的结构。方案以用于传感器网络的分布式目标模式为基础，为使用多种网络技术构置的Smart传感器和执行器应用提供了一个通用的可扩展的目标模式。这种设计思想与完成一个字处理程序的想法很近似——程序必须能够在一种操作系统如Windows下运行完成打印，可以通过选取适当的打印驱动器，在不同打印机上完成打印功能，而不必改变应用本身。IEEEP1451.1标准主要描述了网络适配处理器NCAP，即NetworkCapableApplicationProcessor。这一标准主要负责智能传感器与网络的连接部分。而IEEEP1451.2标准则主要描述了智能传感器接口模型STIM和传感器电子数据表格TEDS，即SmartTransducerInterfaceforSensorsandActuators和TransducerElectronicDataSheet。这两部分负责规范智能传感器数据的读取，存储和传输。将以上两标准结合，便能真正适用于所有控制网络和适用于各类传感器及执行器的标准传感器网络接口。此后又推出了IEEEP1451.3和IEEEP1451.4标准草案，其中IEEEP1451.3标准提出了一个正在开发中的规范，它定义了一个共享一套传输线路的多类传感器网络，而IEEEP1451.4提出的标准是定义了一个在传统模拟量传感器和执行器上增加值描述功能的规范，它是传感器和执行器即有模拟接口又有数字接口的概念。可以用下图来表示IEEEP1451标准的组成。IEEEP1451.2定义了一个传感器连接微处理器的串行通讯协议，它允许任何传感器或一组传感器通过通用接口接收或传输数字数据。任何传感器都可以通过这个智能传感器接口模型（STIM）来适配P1451.2规定的协议。这一标准还介绍了一个传感器电子数据表格（TEDS）的概念，它是附属于每个传感器的，存储了传感器的定义、校准以及标定等信息。802.11™WorkingGroupforWirelessLocalAreaNetworks无线局域网,这个就是我们平时用AP无线上网所使用的标准802.15™WorkingGroupforWirelessPersonalAreaNetworks无线个域网,蓝牙和Zigbee属于这个标准里的分支1和4802.16™WorkingGroupforBroadbandWirelessAccessStandards无线宽带访问,就是WiMAX标准P1451.5™WorkingGroupforWirelessSensorStandards这个很有意思,仔细查找了一下相关的材料:传感器技术、通信技术与计算机技术构成现代信息的三大基础，它们分别完成对被测量的信息提取、信息传输及信息处理，是当代科学技术发展的一个重要标志。随着科学技术的发展，数字化、智能化和网络化已成为时代发展趋势：计算机技术和通信技术结合进而产生了计算机网络技术；计算机技术和传感器技术结合产生了智能传感器技术；将三者融为一体（计算机网络技术与智能传感技术结合）便产生了网络化智能传感技术。网络化智能传感技术已成为人们关注的热点[1],本文仅就网络化智能传感技术的发展现状与发展趋势作简要论述。2、网络化智能传感技术网络化智能传感器是以嵌入式微处理器为核心，集成了传感单元、信号处理单元和网络接口单元，使传感器具备自检、自校、自诊断及网络通信功能，从而实现信息的采集、处理和传输真正统一协调的新型智能传感器，原理框图如图1所示。网络化智能传感器与其它类型传感器相比，具有如下特点：⑴具有智能传感功能。随着嵌入式技术、集成电路技术和微控制器的引入，使传感器成为硬件和软件的结合体，一方面传感器的功耗降低、体积减小、抗干扰性和可靠性提高，另一方面传感器具有了自识别和自校正功能，同时利用软件技术实现传感器的非线性补偿、零点漂移和温度补偿等；⑵具有网络通信功能。网络接口技术的应用使传感器方便地接入工业控制网络，为系统的扩充和维护提供了极大的方便。IEEEP1451.2是一个开放的标准，它的目标不是要开发另外一种控制网络，而是在控制网络和传感器之间定义一个标准接口，使传感器的选择和控制网络的选择分开从而使用户可以根据自己的需要选择不同厂家生产的智能传感器而不受限制，实现真正意义上的即插即用。一个STIM能够支持单个或多个通道，每个通道既可与传感器也可与执行器相联结，每一个STIM最多可与255个传感器或执行器通道相联结。智能传感器接口模型（STIM）主要由传感器电子数据表格（TEDS）和传感器独立接口TII（transducerindependentinterface）组成。TEDS是IEEEP1451.2标准的核心，它是智能传感器接口模型（STIM）内部的一个写有特定电子格式的内存区，用于描述智能传感器接口模型（STIM）自身以及与之相连结的传感器或执行器，提供了对广大范围传感器或执行器的支持，并具有自动识别这些传感器或执行器的能力。