工业互联网：2 设备端（2）

2.2    传感网络
传感网络要处理的是数据的可获得性，实际上可以理解为在解决数据的完整性问题。

前面在讨论电气信号和通信协议的异构性和说过，工业场景下数据源设备到数据采集设备之间的通信方式有很多种，这也就说明了数据源设备到书籍采集设备（工业网关）之间的的传感网络的多样性。除了传统的模拟量和数字量信号、各类串口通信和工业总线，还有很多新兴的传感网络技术。

2.2.1    Wi-Fi
最初的应用中，Wi-Fi技术更多用于居住和办公环境，但是因为其技术的普遍性和成熟度日益提升，在工业现场中的应用也日益普遍，尤其是在需要传送的数据量较大且难以采取有线网络的敷设的场景。

2.2.2    蓝牙
蓝牙最初的目标应用场景是个人随身设备，有“个人网络”之称。另外也是因为其选择的传输频段和能量较小，被认为对人体没有害处。但是随着智能家居等领域的兴起在后续的版本中逐渐提高了传输距离和传输速度，甚至有和Wi-Fi争夺应用场景的趋势。在工业领域中蓝牙的应用不算广泛，但也偶尔可见。比如某些设备或复杂部件提供了可以进行设备诊断的手机APP，所以其选择了通过蓝牙来连接手机，然后通过手机连接服务端。

2.2.3    Zigbee
ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。
ZigBee是一种无线连接，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。
ZigBee技术具有近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的特性。

2.2.4    LoRa
LoRa是物联网应用中的无线技术有多种，可组成局域网或广域网。
LoRa 是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。目前，LoRa 主要在全球免费频段运行，包括433、868、915 MHz等。
LoRa技术具有远距离、低功耗（电池寿命长）、多节点、低成本的特性。

2.2.5    电力载波
电力载波通讯（Power Line Communication，PLC），是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。
作为广域网传输技术，实际上电力载波并没有去的成功。主要原因就在于变压设备、三相电等都会干扰其信号传输。但是在线路结构单纯的局域网内，电力载波还是具有一定的应用的。比如智能家庭应用中，电力载波作为无线通信热点之间的纽带和补充，连接分布于不同房间的无线热点，从而可以很好地解决Wi-Fi信号被建筑物结构阻隔的问题。

2.2.6    传感网技术选择
传感网络的选择主要考虑实施难度（技术可行性）、综合成本（经济可行性）、安全性、工期要求等因素，而这些因素之间往往是存在相互关联的。

无线网络技术，比如Wi-Fi等，虽然在工业现场的抗干扰性可能不如某些有线网络技术，比如以太网络，但是其具有部署方便、综合成本较低的特点。在一些遗留的老旧厂房中，如果需要开槽、拉线来敷设有线网络，其综合成本和施工工期可能远大于使用无线联网方案，甚至根本不具有技术可行性（如厂房结构、设备布局或者生产计划等已经决定了无法进行相关改造）。而在有线方案中，电力载波因为可以利用电力传输线缆，其部署工期和综合成本角度看也具有类似的优势，但有可能运维电力线路的干扰严重而实地测试后发现根本无法保证数据传输质量。

除了成本和工期，还要考虑各种安全性问题。比如电力载波设备是否会因为现场供电线路的浪涌而损坏，甚至将这种损坏带到整个物联网系统和与之连接的其他弱点设备中？如果无线网络遭到干扰，是会仅仅造成传输速度变慢、数据缺失，还是会造成设备操作的异常？而设备的异常轻则报废工件、损伤刀具，重则可能会对整个生产线甚至邻近人员带来伤害。这些都是要谨慎评估、做出预防的。

传感网络出于部署难度和成本的考量，可能还会有本身的分级异构的情况。比如一个单体设备（如机床、抽油机、钻井机等）内部采用Zigbee的方式连接各传感器，然后在设备附近的网关上汇总后，再用Wi-Fi、电力载波或者以太网方式汇聚到更高层的网关再向服务端发送。

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