Беспроводные автоматизированные системы
Разнообразие беспроводных технологий
У беспроводных систем немало плюсов: возможность использовать в труднодоступных местах, где нет возможности проложить кабель; значительная экономия при монтаже, возможность смонтировать систему на действующем производстве, не останавливая его. К минусам заказчики по-прежнему относят ненадежность (помехи связи) и возможную опасность несанкционированного вторжения.
Специалисты полагают, что беспроводные системы не вытеснят традиционные, но будут развиваться параллельно и использоваться там, где это целесообразно, или в сочетании.
Очевидно, развитие «интернета вещей», все большего числа автономных устройств со встроенным интеллектом способствует развитию беспроводной связи. Уже сегодня возможно беспроводное подключение к сетям Ethernet, ведутся работы по дублированию и усилению сигнала, чтобы расширить площадь покрытия беспроводной связи.
Беспроводная связь разнообразна и работает по разным протоколам.
Все они сводятся в основном к радиосвязи и сотовой телефонии. В их основе – технологии рассеянной передачи (сигнал передается сразу по нескольку каналам в выделенной полосе) и цифровой коммутации пакетов. Рассеянная передача решает проблему помех, а коммутация пакетов – скорость передачи и быстродействия сети.
От сотовой телефонии в беспроводную систему пришли стандарты Bluetooth , WAP и 3G.
От радиосвязи – стандарты семейства 802, такие как IEEE 802.11b и IEEE 802.11a. Разрабатываются и другие стандарты.
Помехи связи по-прежнему являются проблемой для беспроводных технологий.
Препятствия в виде физических объектов или электромагнитных помех могут отразить или погасить сигнал, тогда приходится устанавливать дополнительные компоненты: антенны, усилители и пр.
Современная рассеянная передача в диапазоне 2,4 ГГц устойчива для большинства распространенных электромагнитных помех, которые производят множество устройств.
Ведутся также разработки по защите от перехвата данных.
Возможности беспроводных технологий
Сегодня разные компании на рынке предлагают встраиваемые модули для беспроводной связи, обладающие низкой энергозатратностью, компактностью, устойчивостью к неблагоприятным условиям использования. Такие модули легко собираются в сеть и сочетаются с традиционными системами связи. Среди крупнейших производителей можно назвать Airspan, Alcatel, Alvarion, Aperto Networks, Atheros Communications (производит оборудование для уже упомянутого стандарта 802.11a), Cisco Systems (устройства для локальных сетей по стандарту 802.11b), Colubris Networks (широкий диапазон устройств от домашней сети до больших сетей на публичных объектах) и др.
Нефтегазовая отрасль
В таких отраслях, как нефтегазовая, горнодобывающая промышленность, в силу удаленности и труднодоступности объектов и необходимости постоянного мониторинга многих процессов в реальном времени, устройства с беспроводной связью особенно востребованы. Сбор данных с помощью персонала, вручную, как правило, неточный и медленный.
Решением является создание сенсорных сетей – традиционных, там, где это возможно, и беспроводных. Они особенно актуальны для подводных разработок месторождений и на морских платформах для добычи нефти и газа.
Миниатюризация устройств позволяет встраивать их в любые объекты.
Сенсорные системы обнаруживают утечку и сообщают об этом быстрее, чем традиционные датчики. Они могут сообщить о неполадках в работе механизма до полного отказа техники, что позволяет провести своевременный ремонт без остановки технологического процесса.
На устройства в сенсорных системах отрасли ложится большая нагрузка: они должны работать надежно в условиях повышенного шума и вибрации, разного диапазона температур и влажности и пр.
В сенсорную систему входят все больше узлов, способных автономно собирать и анализировать информацию с других датчиков, так называемая «умная пыль». Они называются так потому, что являются такими же крошечными сенсорами, и связаны в сеть беспроводными технологиями. Такие датчики регистрируют изменения и передают их на верхние уровни по беспроводной связи.
В технологиях «Умный дом»
В области оптимизации и снижения затрат по эксплуатации зданий набирают популярность беспроводные технологии EnOcean. Они предназначены для оборудования больших зданий, в которых могут контролировать климат, освещение, системы безопасности и слежения и пр. К пропагандируемым преимуществам EnOcean относится прежде всего их энергетическая автономность. Модули, основанные на такой технологии, имеют микро преобразователи энергии из окружающей среды и образуют беспроводную связь между безбатарейными беспроводными датчиками , выключателями, контроллерами и шлюзами.
Микропреобразователи эффективно используют энергию малых механических колебаний, внутренний свет, температурные перепады по принципу сбора энергии. Соответственно, преобразователи могут быть электромагнитные, солнечные и термоэлектрические.
Радиосигналы от датчиков и переключателей могут быть переданы по беспроводной сети на расстоянии до 300 метров на открытой местности и до 30 метров внутри зданий. При этом беспроводные пакеты данных относительно малы, пакет всего 14 байт передается со скоростью 125 кбит / с. Основными устройствами являются выключатель света, датчики света, температуры, влажности, CO 2, учета.
Таким образом, если заказчик хочет создать новую АСУ или усовершенствовать старую в уже действующем здании, возникает проблема - монтаж оборудования может помешать работе компании. Особенно это касается прокладки систем связи: приходится штробить стены для прокладки кабеля, демонтировать старое и устанавливать новое оборудование, внося хаос в работу офиса. Экономические потери возрастают. В этой ситуации огромные преимущества имеют системы с беспроводными компонентами. Выше мы приводили общую характеристику беспроводных технологий и отмечали ее недостатки, такие, как помехи связи, проблемы безопасности. Но есть области, для которых беспроводная автоматизация подходит идеально, и на рынке уже существуют компании, поставляющие уникальное оборудование. К ним можно отнести технологии для "умного дома", в первую очередь, для автоматизированного управления климатом в здании. Это оборудование компактно, надежно и обладает еще одним немаловажным свойством: сверхнизким энергопотреблением.
Отопление, вентиляция и освещение составляют львиную долю расходов на эксплуатацию офисного здания. Сэкономить можно при помощи АСУ - уже известной АСКУЭ и более совершенных интегрированных системах климат контроля.
Но от установки таких энергосберегающих систем потребителя чаще всего удерживают сложности: высокая стоимость систем связи и потери при их монтаже, когда придется хотя бы частично приостановить работу в здании. Современные технологии предлагают установку беспроводных, полностью автономных, суперкомпактных устройств. Эти устройства не нуждаются в электрической сети, поскольку имеют встроенные пьезо или фото преобразователи и получают энергию практически из того, что их окружает. Устройства объединяются в помехоустойчивые радиосети в диапазоне ультракоротких волн. Предусмотрены повторители и усилители сигналов, позволяющие распространить беспроводную сеть на значительную площадь.
Очевидно, беспроводные сети будут развиваться и дальше, наряду с традиционными, устройства в этой технологии будут становиться все меньше, все более энергосберегающими, а усилители и шифрование решат проблемы с помехами и несанкционированным доступом.
