短距离无线通信技术在冷藏列车仪表中的应用
短距离无线通讯(芯片)技术概述
短距离无线通讯（芯片）技术概述一、各种短距离无线通信使用范围与特性比较无线化是控制领域发展的趋势，尤其是工作于ISM频段的短距离无线通信得到了广泛的应用，各种短距离无线通信都有各自合适的使用范围，本文简介几种常见的无线通讯技术。
关键字：短距离无线通信，红外技术，蓝牙技术，802.11b，无线收发工业应用中，现阶段基本上都是以有线的方式进行连接，实现各种控制功能。
各种总线技术，局域网技术等有线网络的使用的确给人们的生产和生活带来了便利，改变了我们的生活，对社会的发展起到了极大的推动作用。
有线网络速度快，数据流量大，可靠性强，对于基本固定的设备来说无疑是比较理想的选择，的确在实际应用中也达到了比较满意的效果。
但随着射频技术、集成电路技术的发展，无线通信功能的实现越来越容易，数据传输速度也越来越快，并且逐渐达到可以和有线网络相媲美的水平。
而同时有线网络布线麻烦，线路故障难以检查，设备重新布局就要重新布线，且不能随意移动等缺点越发突出。
在向往自由和希望随时随地进行通信的今天，人们把目光转向了无线通信方式，尤其是一些机动性要求较强的设备，或人们不方便随时到达现场的条件下。
因此出现一些典型的无线应用，如：无线智能家居，无线抄表，无线点菜，无线数据采集，无线设备管理和监控，汽车仪表数据的无线读取等等。
1．几种无线通信方式的简介生产和生活中的控制应用往往是限定到一定地域范围内，比如：主机设备和周边设备的互联互通，智能家居房间内的电器控制，餐厅或饭店内的无线点菜系统，厂房内生产设备的管理和监控等0～200米的范围内，本文着重探讨短距离无线通信实用技术，主要有：红外技术，蓝牙技术，802.11b无线局域网标准技术，微功率短距离无线通信技术，现简介如下：1.1 红外技术红外通信技术采用人眼看不到的红外光传输信息，是使用最广泛的无线技术，它利用红外光的通断表示计算机中的0-1逻辑，通常有效作用半径2米，发射角一般不超过20度，传统速度可达4 Mbit/s，1995年IrDA（InfraRed Data Association）将通信速率扩展到的高达16Mbit/s ，红外技术采用点到点的连接方式，具有方向性，数据传输干扰少，速度快，保密性强，价格便宜，因此广泛应用于各种遥控器，笔记本电脑，PDA，移动电话等移动设备，但红外技术只限于两台设备通讯，无法灵活构成网络，而且红外技术只是一种视距传输技术，传输数据时两个设备之间不能有阻挡物，有效距离小，且无法用于边移动边使用的设备。
超宽带技术在短距离无线通信中的应用与发展
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２１ ０ ０年 ８月
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超 宽 带 技 术 在 短 距 离 无 线 通 信 中 的 应 用 与发 展
短距离无线通信技术对比详解
短距离无线通信技术对比详解短距离无线通信技术对比详解1. 引言短距离无线通信技术在现代社会中扮演着至关重要的角色。
本文将对几种常见的短距离无线通信技术进行对比，以帮助读者了解它们的优缺点和适用场景。
2. Wi-Fi•Wi-Fi是一种常见的无线通信技术，广泛运用于家庭、商业场所和公共场所。
•优点：–传输速度快，能够支持高负载的数据传输。
–易于部署和扩展，可以覆盖较大的区域。
–可以连接多个设备同步进行数据交换。
•缺点：–信号受到物理障碍的限制，穿墙能力较差。
–信号稳定性受到干扰影响，可能导致数据传输中断。
–能耗相对较高，对电池寿命有一定影响。
3. 蓝牙•蓝牙是一种无线通信技术，主要用于设备之间的短距离通信。
•优点：–低功耗，适合用于移动设备和物联网应用。
–支持点对点和广播通信模式，可用于多设备互联。
–兼容性好，大多数现代设备都支持蓝牙通信。
•缺点：–传输速度相对较慢，适合传输小量数据。
–最大传输距离有限，通常不超过10米。
–对传输稳定性要求较高，距离过远或有干扰可能导致连接中断。
4. NFC•NFC（Near Field Communication）是一种短距离通信技术，常用于移动支付和数据传输。
•优点：–传输速度快，适合用于小额支付和文件共享。
–通信距离非常短，确保了数据的安全性。
–支持加密和身份验证，提供了更高的安全性。
•缺点：–通信距离非常有限，通常不超过几厘米。
–仅限于近距离通信，不适用于长距离数据传输。
–兼容性较差，需要设备之间具备NFC功能。
5. Zigbee•Zigbee是一种低功耗、低数据率短距离通信技术，主要用于物联网和传感器网络。
•优点：–低功耗，适合用于电池供电的设备。
–支持大规模设备互联，可用于物联网中的传感器网络。
–通信距离相对较远，可达几十米到几百米。
•缺点：–传输速率较低，适合传输小量数据。
–不适用于高负载的数据传输。
–部署和配置较为复杂，需专门的网关设备支持。
6. 总结短距离无线通信技术各有各的优缺点，需要根据具体应用场景进行选择。
无线通信技术在我国现代温室中的应用综述
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１ ４
传感器与微系统（ ｒｎｄ ｃｒ ｎ ｉｒ ｙｔ ｅｈ ｏ ｇ ｓ Ｔａｓｕｅ ｄＭ ｃ ｓｓ ｍ Ｔｃｎ ｌ ｉ ） ａ ｏ ｅ ｏｅ
２１ ０ １年 第 ３ Ｏ卷 第 ｌ ２期
无 线 通 信 技 术在 我 国现 代 温 室 中的应 用综 述
周素茵， 章 云，曾 斌
（ 浙江农林大学 信息工程学院 ， 浙江 临安 ３ １０ ） １３ ０ 摘 要 ：详细 阐述 了国内现代温室中用到的几 种无线 通信技术 、 温室环境无 线监测系统 中最基本 的组成
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｓ ｖ ｒ ｌ ｉｅｅ ｓ ｃ ｍｍｕ ｉａｉ ｎ ｔｃ ｎ ｌｇｅ ｓ ｄ ｉ ｏ ｓ ｃ ｍｏ ｅ￣ ｇ ｅ ｎ ｏ ｓ ｎ ｈ ａｄ ａ ｅ＆ ｓｒ ｃ ： ｅ ｅ ａ ｒ ｌｓ ｏ ｗ ｎ ｃ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓ ｕ ｅ ｎ ｄ ｍｅ ｔ ｄ ｌ ｒ ｅ ｈ ｕ ｅ ａ ｄ ｔｅ ｈ ｒ ｗ ｒ ｏ ｉ ｌ ｌｗ ｐ ｗ ｒ ｃ ｎ ｕ ｔ ｎ ｅ ｉｎ ｏ ｉｅｅ ｓ ｅ ｓ ｒ ｏ ｅ ａ ｂ ｓｃ ｎ ｔ ｏ ｈ ｗ ｒｌ ｓ ｍｏ ｉ ｒ ｇ ｙ ｔ ｍ ｏ ｏ ｏ ｅ ｏ ｓ ｍｐｉ ｄ ｓｇ ｆ ｗ ｒｌ ｓ ｓ ｎ ｏ ｎ ｄ ｓ ａ ｉ ｕ ｉ ｆ ｔ ｅ ｉ ｅ ｓ ｏ ｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｓｅ ｆｒ ｏｎ ｇ ｅ ｎ ｏ ｓ ｎ ｉ ｎ ｎ ｒ ｌｂ ｒ ｔｄ ｉ ｅ ａｌ Ｔ ｅ ａ ｐ ｉａｉｎ ｏ ｏ ｒ ｗ ｒｌ ｓ ｏ ｒｅ ｈ ｕ ｅ ｅ ｖｒ ｍｅ ｔ ｅ ｅａ ｏ ａｅ ｎ ｄ ｔ ｉ ｈ ｐ ｌ ｔ ｆ ｆｕ ｉｅｅ ｓ ｃ ｍｍｕ ｉ ａｉｎ ｔｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｏ ａ ． ｃ ｏ ｎ ｃ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓ ｉ ｏ
工业通信中的无线通信技术应用研究
工业通信中的无线通信技术应用研究无线通信技术的迅速发展在工业通信领域中扮演着重要的角色。
它不仅为工业设备提供了更便捷和高效的互联方式，还为工业自动化和智能化提供了新的解决方案。
本文将探讨工业通信中的无线通信技术应用，包括其优势、挑战以及未来的发展趋势。
一、无线通信技术在工业通信中的优势1. 提高可靠性：由于工业环境通常复杂且具有高噪声和干扰程度，传统有线通信技术易受干扰导致信号不稳定。
而无线通信技术能够通过使用更高频的信号来避免部分干扰，从而提高通信的可靠性。
2. 降低成本：传统有线通信技术需要大量的电缆布线和设备维护成本。
而无线通信技术减少了这些成本，同时也提高了工业设备的可移动性和灵活性。
3. 提高可扩展性：无线通信技术可以很容易地实现设备之间的互连和互操作。
在工业自动化系统中，可以快速添加或移除设备，并且能够很好地适应不同规模和复杂度的系统。
4. 增强实时性：对于工业通信而言，实时性是至关重要的。
无线通信技术可以提供更快的响应时间，实现实时数据的传输，有利于工业过程的监控和调整。
二、工业通信中的无线通信技术应用1. 传感器网络：无线传感器网络（WSN）在工业通信中广泛应用。
传感器节点可以通过无线通信技术与基站或中心控制器进行数据交换，实现工业设备的实时监测和控制。
此外，WSN还可以应用于环境监测、能源管理等方面，提高生产效率和节能减排。
2. 无线局域网（WLAN）：WLAN技术被广泛应用于工业环境中的办公楼、仓库、工厂等场景。
它提供了灵活性和便捷性，使员工可以随时随地与工业设备进行互动和数据交换。
3. 蓝牙技术：蓝牙技术在工业通信中的应用主要集中在设备之间的短距离通信和互连中。
它可以实现设备之间的数据传输、控制和监控，提升工业设备的可靠性和效率。
4. 移动通信：移动通信技术为工业通信带来了全新的解决方案。
通过移动通信网络，工业设备可以与远程服务器进行数据交换和远程控制。
这种应用使得工业设备的监控和维护更加便捷和高效。
短距离无线通信ZigBee技术及其应用
图 １ Ｚｇ ｅ 协 议 栈 结 构 ｉＢ ｅ
１ ． 物 理层 ．１ １
个频段． 共有 ３ 个信道 ， 中，． ｈ 定义了 ｌ 个 ７ 其 ２ Ｇｚ ４ ６
信 道 ．采 用 Ｑ Ｓ 调 制 技 术 ，传 输 速 率 达 到 ＰＫ
ＩＥＥ８ ． ． 准定 义 了两个 物 理层 ， 别 Ｅ ０２１ ４标 ５ 分
是 ８ ８ ｚ １ ｚ ６ ＭＨ ／ ５ＭＨ 物理 层 和 ２４Ｇ 物 理层 ， ９ ． Ｈｚ 两
２ ０ｂ ， ５ｋ／ 传输距 离标 准为 １ｍ ７ ｍ， 据功放 的 ｓ ０ 一５ 根
的不 同可 以扩 展至 几 公里 至 几 十公 里 ，组 成 庞大 的无 线 网络 ． 避免 被干 扰， 为 在各个 频段 皆采用 直
人们的灵活通信带来 了很多不便． 发展无线通信技 术， 将设备从有线连接的束缚中解放出来， 方便人 们的使用， 已经成为一种必然趋势． 近几年来， 一些 公 司和标准化组织就开始探寻在不同领域的无线 连接技术， 并且开发出一系列技术标准， 中有些 其 标准已经得劐了很好的应用， 如红外 、蓝牙 （ｌ — ｂ ｅ ｕ
错性 能．
ｋ ｐ， ｂ ｓ它们都采用 Ｂ Ｓ Ｐ Ｋ调制方式 两个频段 的 这 引人避 免了与 ２ Ｈ 附近各种无线通信设备 的 ．Ｇ ｚ ４
Ｉ１ Ｚｇ ｅ ． ｉＢ ｅ协议 栈 的体 系结构
・
７ ・ ８
维普资讯
相互干扰 ，且这两个频段上的无线信号传播损耗
ｔ ｔ）ＷｊＩ（Ｅ Ｅ８２１ｂ 、 用 射 频 等 ．ｇ ｅ ｏ ｈ 、 —ｃ ＩＥ ０．ｌ） 家 ｏ ｉ Ｚ Ｂｅ ｉ
络层和应用层框架．
作为一种新兴的无线通信技术， 强调简单易用、 近
距离 、 低速率 、 低功耗（ 电池寿命 长） 极廉价的市 ，
通信技术在轨道交通中的应用
通信技术在轨道交通中的应用摘要：通信技术是轨道交通系统中的重要技术之一，其引用情况也会直接影响轨道交通运行的安全与稳定性。
因此，在开展城市轨道交通工程建设工作时，须重视无线通信技术的有效应用，提高轨道交通通信的业务水平。
鉴于此，文章分析了现代化通信技术在轨道交通中的应用，以供参考。
关键词：轨道交通；通信技术；应用措施1无线通信技术概述在城市轨道交通建设中，应用无线通信技术可获取乘客信息，监控轨道交通的实际运行情况，可根据列车的具体运行情况对列车调度方案进行优化与改进，提升列车调度工作的合理性，确保调度工作可满足轨道交通通信需求，主要包括车载CCTV、信号系统、通信技术等各个环节。
乘客的网络与通信业务主要通过公用无线网络系统实现，但公用无线网络系统的可靠性较低，无法满足列车运行中的通信需求。
轨道交通的公安无线通信系统可靠性、稳定性更强，在轨道交通运行过程中出现紧急事故时，可快速与外界进行实时联系，方便对紧急事故进行迅速处理。
目前，城市轨道交通中常用的通信网络特点突出，运载量较大、速度较快，可为乘客提供相应的通信网络服务，且其安全性、环保性更强，可减少通信网络在应用过程中的环境污染情况。
2无线通信技术在轨道交通行业中的应用2.1、ZigBee技术ZigBee技术属于一种低功耗的局域网协议。
与其他无线通信技术相比，ZigBee技术功耗及成本相对较低，但其容量和安全性较高，是一种中短距离的无线通信技术。
一般情况下，在10~100m间能够满足通信需求，利用一些方法提高其发射功率，可以增加其通信距离，使通信距离变为1000~3000m左右。
除此之外，ZigBee的响应速度较快，从睡眠状态转换到运行状态的时间为15ms，将节点连接进入网络的时间为30ms。
城市轨道交通运行过程中，备电系统处于电池状态时，会对轨道交通的供电系统产生影响。
因此，在电池数量相对较多的情况下，仅利用电缆完成通信可能会导致其操作难度、成本增加。
现代无线通信系统的例子
现代无线通信系统的例子现代无线通信系统是指利用无线电波进行信息传输的系统，广泛应用于手机、无线局域网、卫星通信等领域。
以下是10个现代无线通信系统的例子：1. 手机通信系统：手机通信系统是最常见的无线通信系统，它使用无线电波进行语音和数据传输。
手机通过基站与网络连接，实现与其他手机或固定电话的通信。
2. Wi-Fi无线局域网：Wi-Fi是一种局域网技术，使用无线电波使设备之间互相连接，实现无线上网和数据传输。
Wi-Fi广泛应用于家庭、办公室、公共场所等地方。
3. 蓝牙通信系统：蓝牙是一种短距离无线通信技术，可以实现设备之间的数据传输和通信。
蓝牙通常用于连接手机、耳机、音箱等设备。
4. GPS导航系统：GPS（全球定位系统）是一种卫星导航系统，通过接收卫星信号来确定地理位置和导航。
GPS广泛应用于汽车导航、户外定位等领域。
5. 无线电广播系统：无线电广播系统利用无线电波将音频信号传输到广播接收器，实现广播节目的传播。
无线电广播系统包括AM广播和FM广播。
6. 无线电频率识别系统（RFID）：RFID是一种无线通信技术，通过无线电波实现对物体的识别和跟踪。
RFID广泛应用于物流、库存管理、门禁系统等领域。
7. 卫星通信系统：卫星通信系统利用人造卫星进行数据传输和通信。
卫星通信系统可以实现全球范围内的通信，广泛应用于电话、电视、互联网等领域。
8. 短距离无线通信系统：短距离无线通信系统包括NFC（近场通信）、ZigBee等技术，用于实现设备之间的短距离无线通信和数据传输。
9. 无线传感器网络：无线传感器网络是由大量分布在空间中的传感器节点组成的网络，用于采集环境数据并进行传输和处理。
无线传感器网络广泛应用于环境监测、智能农业等领域。
10. 远程遥控系统：远程遥控系统利用无线通信技术实现对设备的远程控制。
远程遥控系统广泛应用于家庭、工业、军事等领域，实现对设备的远程操作和控制。
以上是10个现代无线通信系统的例子，它们在不同领域中发挥着重要的作用，改变了人们的生活和工作方式。
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短距离无线通信技术在冷藏列车仪表中的应用摘要:短距离无线通信技术已在工业无线传输领域中有广泛的应用,将其应用在冷藏列车的制冷机监控仪表中,可解决仪表查看不便、人员安全性不高的问题,还可以提供良好的扩展性使数据监控更加灵活、便捷。
关键词:短距离无线通信冷藏列车压力表无线数据传输模块
1 冷藏列车制冷机仪表的概况
目前我国使用的冷藏列车每组由五个车厢连挂构成。
冷藏车组中间的一个车厢为发电车。
发电车前后各设有两个货物车厢,列车首尾相距约100m。
每个货物车两头各设置有一台制冷机,全列共八台。
每台制冷机上设有油压表、制冷剂高压表、低压表三块压力表,分别用来监控压缩机油压和制冷机高、低压力参数。
对制冷机的运转状况的判断有很关键的作用。
由于车型开发较早,发电车上无法监控到制冷机的状况。
工作人员必须攀爬到货物车外部的制冷机工作台上才能查看“三表”,存在一定的安全隐患,并且在列车行驶时无法实施,给制冷机状态的监控带来很大的不便。
若将短距离无线通信技术运用在冷藏列车的仪表上,对制冷机“三表”进行无线化改造,便可实现监控数据的无线传输并用便携终端进行移动监测。
2 短距离无线通信技术现状
通信收发双方通过无线电波传输信息,并且传输距离限制在较短的范围内,通常是几十米以内,就可以称为短距离无线通信。
作为终端间直接通信的技术,短距离无线通信技术有低成本(low cost)、低功耗(low power)、对等性(peer to peer)的特点。
在现代工业数字化的基础上,随着计算机软硬件技术、网络技术和工业综合自动化系统整合水平的不断发展,无线网络增加了各种控制和数据监测灵活性,突破了有线设备对电缆布线的种种限制。
在工控场合的应用条件下,短距离的无线传输尤其受到瞩目。
短距离无线通信技术在便携式终端中的应用,解决了越来越迫切的仪器间的通信需求,免布线的短距离无线通信在此领域应用的潜力很大。
还特别适用于较难布线及线路容易磨损的环境,并且是设备扩充时避免重新布线、施工的极佳解决方案。
目前短距离无线通信技术已在广大的大型企业、油田、矿井等不易布线的场所广泛应用于数据采集和无线控制。
目前短距离无线通信主要有蓝牙、ZigBee等技术。
峰值传输速率低于1Mbps的归为低速短距离无线通信技术,而高于100Mbps的作为高速短距离无线通信技术。
冷藏列车的无线仪表系统数据量小,采用低速的短距离无线通信技术。
3 短距离无线通信技术应用方案
3.1 无线数据传输模块
采用nRF905芯片开发一种无线数据传输模块。
该芯片用独特的ShockBurst技术,采用GF2SK(gaussian frequency shi ft keying,高斯频移键控)调制方式,降低了数字集成电路成本,传输速率可达50kB/s,待
机功耗仅2μA。
它具有独特的载波监测输出CD(carry detect),避免无线通信碰撞;地址匹配输出AR(address match),易于点对多点无线通信设计;数据接收就绪DR(data ready),便于节能设计,满足低功耗设计要求。
nRF905工作于433MHz/868MHz/915MHz ISM频段,符合欧洲标准ENTL,与蓝牙、ZigBee等技术相比,在功耗、速率、通信距离上具有明显的优势。
作为一种单芯片模块,其内部集成了高频发射/接收、PLL(phase lock loop,相位锁定环路)合成等电路,只需10余个外围元件,具有独特的直接串行数字接口。
例如:嵌入AT89LV51低功耗单片机的某仪器系统,通过控制nRF905模块进行数据发射和接收,经MAX3232串口实现仪器系统和PC机的数据通信(也可将单片机直接作为nRF905 的控制器使用),模块的发射/接收端采用小巧的板上环状天线。
其原理如图1所示。
图1中nRF905的TXEN、TRXEN和PWR 3个引脚负责模式控制,当MCU的3个P0口设置不同的状态时分别控制发射、接收、待机和掉电模式。
CSN、SCK、MOSI和MISO为SPI接口,nRF905的所有配置都通过此接口进行。
在编程模式下,单片机通过SPI接口配置模块的工作参数;在发射/接收模式下,单片机通过SPI接口发送和接收数据。
nRF905的CD、AM、DR引脚分别为载波检测、地址匹配和数据准备就绪,这些功能的完善使nRF905发射和接收更加简便可靠。
此模块为收发一体的数传模块,可直接应用于低速设备中进行无线数传。
经实验验证:通信稳定性高,灵敏度高,在1912kB/s速率下可达到较好的通信效果,空旷地段通信距离可达200m,楼房屋内可30m。
通
常情况下速率越低误码率越低,效果良好。
该模块完全可以实现一组冷藏列车的范围内仪表数据的可靠传输。
由该模块构成的系统可完成点对点的数据采集传输及点对多点的双向数据传输,有极高的通用性和可扩展性。
可用于组建无线仪表网络。
3.2 无线压力表系统
3.2.1 无线仪表的拓扑结构
系统的仪表全部为压力表,可使用较简单的非联网拓扑结构,但是单个仪表却不能彼此支持,系统包括一组单独的无线压力表,它们使用同一条网关进行通讯。
每台设备依次发送自己的数据,网关对它们进行分类以使控制系统可以单独的检查设备变量。
设备彼此不能进行对话,所以没有一台设备关心其他设备发生了什么。
由于仪表的数量只有24个,每个仪表轮流发送自己的数据,而且数据很简单,它们互相间的平行干扰不会给系统带来明显的影响。
3.2.2 无线仪表系统组成
系统由带基于nRF905芯片开发的无线数据传输模块的无线压力表和便携接收器组成。
仪表和便携接收器完全依靠电池供电(一般使用3.6V锂电池)。
每个压力表都有一个变送器,通过压力表的人机界面设置好ID号和指向网关(便携接收器的网关)后,开启压力表的省电工作模式。
每一块压力表的无线电模块都有一个标准时钟,它们在指定间隔(3s～5s)启动向设定网关设备(即便携接收器)以点对点的方式发
送数据。
在省电模式下,压力表的锂电池一般可连续工作1年。
便携式接收器带有液晶显示屏幕,可同时显示多块表的压力数值,通过显示数据中压力表的编号可知道数据来自哪一台制冷机的压力表。
便携式接收器一般可支持100块表组网。
3.2.3 无线仪表系统的可扩展性
由于基于nRF905芯片开发的无线数据传输模块同时具备数据收、发功能,当需要改变无线仪表系统的拓扑结构,组建更高级的无线仪表网络,实现查询或仪表间通讯功能时,可通过编制新的程序来实现。
4 结语
通过组建无线压力表系统,工作人员可在发电车内或是在车下进行其他作业时用便携式接收器随时查看制冷机的各项压力,为制冷机故障的预判提供参考。
该系统提高了查看制冷机压力数据的便利性,减少了工作人员攀爬列车的几率,提高了人员的作业安全性,还具备一定的扩展能力,为更多无线仪表(例如发电机监控仪表、货物温度监控仪表)的加入,创造了条件。
参考文献
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