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聯(lián)系人：楊工

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傳感器節(jié)點須具備聯(lián)網(wǎng)能力,IIoT實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)邊緣智能化

工業(yè)聯(lián)網(wǎng)機器能感測種類眾多的信息，而這些信息可用來在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)環(huán)境中制定關(guān)鍵決策。 位于邊緣節(jié)點內(nèi)的傳感器可能遠何數(shù)據(jù)匯集點(Data Aggregation Point)，在其過程中，必須透過網(wǎng)關(guān)才能鏈接，而這類網(wǎng)關(guān)主要負責(zé)向網(wǎng)絡(luò)傳送邊緣數(shù)據(jù)。

傳感器構(gòu)成IIoT體系的前端，我們藉由量測數(shù)據(jù)，將所感測到的信息轉(zhuǎn)成可量化的數(shù)據(jù)，例如壓力、排水量或旋轉(zhuǎn)次數(shù)。 而數(shù)據(jù)經(jīng)過過濾之后，則會挑選出最寶貴的信息，之后從節(jié)點回送到后端系統(tǒng)進行處理。 低延遲的聯(lián)機可讓系統(tǒng)在一收到關(guān)鍵數(shù)據(jù)后便能立即進行關(guān)鍵決策。

志美傳感器型號：

CBR-10, CBR-20, CBR-25, CBR-30, CBR-50, CSE10, CSE20, CSE50, CSE100, CSE200, CSE300, CSE500, CPL1000, CPL2500, CPL5000, CPL10000, CPL25000, CPL50000, CST50, CST100, CST250, CST500, CST1000, CST2000, CST3000, CST5000, CST50-S, CST100-S, CST250-S, CST500-S, CST1000-S, CST2000-S, CST3000-S, CST5000-S, CSB100, CSB250, CSB500, CSB1000, CSB2000, CSB3000, CSB5000, CSB10000, CSB500-S, CSB1000-S, CSB2000-S, CSB3000-S, CSB5000-S, CSB10000-S, CSB500-D, CSB1000-D, CSB2000-D, CSB3000-D, CSB5000-D, CSB10000-D, CSB500-C, CSB1000-C, CSB2000-C, CSB3000-C, CSB5000-C, CSB10000-C, CSB500-A, CSB1000-A, CSB2000-A, CSB3000-A, CSB5000-A, CSB10000-A, 儀表/顯示器, CB900P, CB920X, CB920C, CB900K, CB1000S, CB900F, PT650F, PT650M, PT650D, CB900G-Ex, PT650F-Ex, PT650M-01, 放大器, PT350C,

韓國CTAplus 稱重傳感器CBSA-500K邊緣節(jié)點一般都必須透過有線或無線傳感器節(jié)點(WSN)連接至網(wǎng)絡(luò)。 在這段訊號鏈中，數(shù)據(jù)完整性仍非常重要。 如果通訊不連續(xù)、斷線或質(zhì)量下降，優(yōu)化感測與量測的數(shù)據(jù)就沒有價值可言。 在設(shè)計系統(tǒng)架構(gòu)時，最先考慮到的就是穩(wěn)健的通訊協(xié)議。選擇取決于各項鏈接需求，包括距離、帶寬、功率、互操作性、安全性以及可靠性。http://www.lanse-china.com/

對于如EtherNet/IP、KNX、DALI、PROFINET，以及ModbusTCP這類極度要求聯(lián)機穩(wěn)定性的技術(shù)而言，有線工業(yè)通訊扮演著關(guān)鍵角色。 設(shè)置范圍深入廠區(qū)各角落的傳感器節(jié)點是使用無線網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān)進行通訊，而網(wǎng)關(guān)則依賴有線基礎(chǔ)設(shè)施來鏈接到主系統(tǒng)。

傳感器節(jié)點須具備聯(lián)網(wǎng)能力

未來只有少數(shù)聯(lián)網(wǎng)IoT節(jié)點會單獨采用有線通訊，大多數(shù)這類裝置將會采用無線網(wǎng)絡(luò)。 高效率的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)鏈接策略，必須讓傳感器能設(shè)置在任何能感測到寶貴信息的位置，不能局限于目前已安裝通訊與電源設(shè)備的區(qū)域。

傳感器節(jié)點須具備一種和網(wǎng)絡(luò)進行通訊的方法。 隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)框架對映到此類鏈接的更高階通訊協(xié)議，預(yù)期有線通訊部分仍會沿用以太網(wǎng)絡(luò)。 以太網(wǎng)絡(luò)的建置范圍從10Mbps涵蓋100Gbps以上的傳輸率。 而高階速度部分通常瞄準(zhǔn)的，是因特網(wǎng)連接到云端服務(wù)器主機群之間的骨干線路。

諸如KNX這類速度較慢的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，其采用雙絞銅線傳送差動訊號，使用30伏特電力，總帶寬為9600bps。 由于每個網(wǎng)段(Segment)能支持的地址有限(256個)，因此尋址機制最高可支持65,536個裝置。 每個網(wǎng)段最大傳輸距離為1,000公尺，用戶可選擇配置中繼器，每個中繼器最多支持4個網(wǎng)段。

VOL-V2, LTD-K 10(0-5V), NWT32-700-1, MUW250-1, MUW250-2, LWE-250, LWE-200, LWE-275, ,  LWF-50-A1, LWF-75-A1, LWF-100-A1, LWF-100-A12-30, LWF-130-A1, LWF-150-A1, LWF-175-A1, LWF-300-A1, LWF-375-A1, LWF-400-A1, LWF-400-V1, LWF-425-A1, LWF-450-A1, LWF-500-A1, LWF-550-A1, LWF-600-A1, LWF-650-A1, LWF-700-A1, LWF-750-A1, LWF-800-A1, LWF-900-A1, LWF-1000-A1, LWF-1100-A1, LWF-1250-A1, LWF-50-V2, LWF-350-V1, LWF-650-V1, KDW-10-A1, KDW-15-A1, KDW-25-A1, KDW-50-A1, KDW-75-A1, KDW-100-A1,

工業(yè)環(huán)境無線網(wǎng)絡(luò)面臨多重挑戰(zhàn)

當(dāng)IIoT無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計者在考慮該采用何種通訊與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時，將發(fā)現(xiàn)自己正面臨著許多挑戰(zhàn)。 他們必須從更高的立場來考慮以下限制:

． 傳輸距離

． 間歇或持續(xù)式鏈接

． 帶寬

． 功率

． 互操作性

． 安全性

． 可靠性

傳輸距離

這里所謂的距離，所指的是聯(lián)網(wǎng)IIoT裝置數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)經(jīng)過的距離。 短距個人局域網(wǎng)絡(luò)(PAN)的傳輸距離為公尺等級(圖1)，如藍牙低功耗(BLE)這類技術(shù)就適合用來對設(shè)備進行試營運。 而傳輸距離達數(shù)百公尺的局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)則可用來在同一棟建筑內(nèi)安裝各種自動化傳感器。 至于傳輸距離達數(shù)公里的廣域網(wǎng)(WAN)，韓國CTAplus 稱重傳感器CBSA-500K其應(yīng)用則包括了在占地廣闊的農(nóng)場內(nèi)安裝各種農(nóng)業(yè)傳感器。

所挑選的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議應(yīng)匹配工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)使用情境所需要的傳輸距離。 舉例而言，對于傳輸距離數(shù)十公尺的室內(nèi)局域網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而言，4G手機網(wǎng)絡(luò)在復(fù)雜度與功率方面都不太合適。 當(dāng)傳送數(shù)據(jù)距離面臨挑戰(zhàn)時，邊緣運算就會是一種可行的替代方案。 我們可以在邊緣節(jié)點直接進行數(shù)據(jù)分析，而不必將數(shù)據(jù)回傳到主系統(tǒng)進行處理。

傳輸無線電波的功率強度和傳輸距離平方成反比。 訊號功率強度和無線電波經(jīng)過的距離平方成反比，因此當(dāng)傳輸距離加倍，接收端收到無線電波的功率只有原始功率的四分之一。 傳送輸出訊號功率每增加6dBm時，傳送距離就會增加一倍。

德國VOLFA傳感器型號詞:

KDW-150-A1, KDW-200-A1, KDW-250-A1, KDW-300-A1, KFR-30-A1, KFR-50-A1, KFR-70-A1, KFR-100-A1, KFR-150-A1, KFR-175-A1, KFR-200-A1, KFR-225-A1, KFR-250-A1, KFR-275-A1, KFR-300-A1, KR-10-A1, KR-15-A1, KR-25-A1, KR-50-A1, KR-75-A1, KR-100-A1, KR-150-A1, KR-200-A1, LWZ-75-A1, LWZ-100-A1, LWZ-130-A1, LWZ-150-A1, LWZ-175-A1, LWZ-200-A1, LWZ-225-A1, LWZ-250-A1, LWZ-275-A1, LWZ-300-A1, LWZ-350-A1, LWZ-375-A1, LWZ-400-A1, LWZ-425-A1, LWZ-450-A1, LWZ-500-A1, LWZ-600-A1, LWZ-650-A1, LWZ-700-A1, LWZ-750-A1, LWZ-800-A1, LWZ-900-A1, LWZ-1000-A1,

在理想的無障礙傳輸空間當(dāng)中，平方反比定律是唯一影響傳輸距離的因素。 然而，現(xiàn)實世界的傳輸距離會因傳輸途徑上包括墻壁、柵欄、植物等物體的阻隔而衰減。

此外，空氣中的水氣也會吸收射頻能量。 金屬物體則會反射無線電波，造成二次訊號(Secondary Signals)在不同時間點抵達接收端，另外額外的功率耗損也會形成破壞性的干擾。

無線電接收器靈敏度會決定最大傳播路徑損耗。 舉例來說，在2.4GHz工業(yè)/科學(xué)/醫(yī)療(ISM)頻段，最小接收器靈敏度為–85dBm。 RF幅射能均勻朝各方向傳播，強度等高線會形成一個球狀(A= 4πR2)，其中R是發(fā)送端到接收端之間的距離，單位為公尺。 根據(jù)弗林斯(Friis)傳輸公式，自由空間損耗(FSPL)和發(fā)送端與接收端之間的距離平方以及無線電訊號頻率的平方成正比。

公式中的Pt=傳輸功率單位為瓦，S=在距離R處的功率。

公式中的Pr=接收功率，單位為瓦。

λ(傳輸訊號波長，單位為公尺)=c(光速)/頻率f(Hz)=3×108(m/s2)/f(Hz)或300/f(MHz)

其中f=傳輸頻率

若已知傳輸頻率以及要傳送的距離，那么即可根據(jù)FPSL推算出傳送與接收端的數(shù)據(jù)。 鏈路預(yù)算如公式1所示。

Received power(dBm)=Transmitted power(dBm)+gains(dB)–losses...... 公式1

帶寬與鏈接

帶寬是指單位時間內(nèi)傳送數(shù)據(jù)的速率。 韓國CTAplus 稱重傳感器CBSA-500K帶寬局限了IIoT傳感器節(jié)點搜集數(shù)據(jù)以及傳出數(shù)據(jù)的最大速率。 所考慮的因素如下:

． 每個裝置在經(jīng)過一定時間后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)總量。

． 部署并匯集到某個網(wǎng)關(guān)的節(jié)點數(shù)量。

． 考慮持續(xù)或間歇性高峰的傳輸模式，需要多少可用帶寬才足以滿足尖峰時段的需求。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的封包大小應(yīng)配合傳輸數(shù)據(jù)的量。 22157650 傳輸封包若塞滿空白數(shù)據(jù)，這種協(xié)議的效率就不高。 但將較大塊的封包細切成許多較小的數(shù)據(jù)封包分開傳送，也得付出耗費資源的代價。 IIoT裝置并不會隨時連上網(wǎng)絡(luò)，而是只會每隔一段時間傳送完數(shù)據(jù)后就脫機，藉以節(jié)省電力或帶寬資源。

1004-0.6KG稱重傳感器

1004-0.6kg（HW)稱重傳感器

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SQB-2500LB稱重傳感器

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功率與互操作性

如果使用電池的IIoT裝置須要節(jié)省電力，那么裝置只要一閑置就必須馬上切換至休眠模式。 我們可依據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)負載狀態(tài)，著手調(diào)整裝置的耗電模式，如此將有助于讓裝置的供電與電池容量能夠配合傳送必要數(shù)據(jù)所需耗用的電力。

網(wǎng)絡(luò)中可能出現(xiàn)各種不同節(jié)點之間的互操作性勢必成為一大難題。 業(yè)界傳統(tǒng)的作法是采用標(biāo)準(zhǔn)有線與無線通信協(xié)議，藉以維持因特網(wǎng)內(nèi)的互操作性。韓國CTAplus 稱重傳感器CBSA-500K 新興的IIoT產(chǎn)品由于必須配合新釋出技術(shù)的快速步調(diào)，而導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)化的工作困難重重。 IIoT產(chǎn)業(yè)體系是建立在各項技術(shù)的基礎(chǔ)之上，而這些技術(shù)則關(guān)乎市面上可取得的解決方案。 如果技術(shù)被各界廣泛采納，那么達成長期互操作性的機率就會更高。

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