无线传输在称重仪表系统中的应用
时间:2013-03-12 阅读:2648
无线传输在称重仪表系统中的应用
1 概述
1.1. 称重仪表行业背景
近十年来,随着内生产力的发展,中的衡器仪表行业产生了的变化。从十几年前
1.2. 无线传输在称重仪表系统中意义
目前市场情况下,大部分称重仪表还是单使用,各仪表间不是很紧密。在需要将秤台
a)称重仪表与计算机及其他附件之间的连接需要布线,布线的隐蔽性和维护性之间难以
取舍。
b)接口对连线的长度及负载的个数都有要求,且还要考虑负载能力的情况。
c)布线较长时容易受到现场环境干扰影响,在电气、电磁等环境较为恶劣的情况下尤为突出。因此无线传输在距离较远、负载较多、环境较恶劣的情况下,对比常规布线方式有着很大的优势。而且,zui近我*提出了物联网的“十二五”发展规划,对我物联网的发展高度重视。无线物联网将是今后称重仪表行业,乃电子行业的发展方向。
2 称重仪表与无线传输
2.1. 简述
目前,称重仪表行业中,有多种无线传输方式并存。其中有些方式已经较为成熟;还有一些
本文主要讨论了通过使用普通 RF 无线传输、Zigbee 无线传输、GSM/GPRS 无线传输等方式,将称重仪表、秤台、数据处理服务器,以及大屏幕显示等附件远程紧密连接的方案。
2.2. 普通 RF 无线传输
射频即 Radio Frequency,通常缩写为 RF。表示可以辐射到空间的电磁频率,频率范围从
本文所说的普通 RF 无线传输,即指在内常用的 433Mhz 频段附近,采用透明传输方式进行的无线传输。目前有市场上已经有不少产品使用了普通 RF 无线传输方案,如吊钩秤、无线大屏幕、无线秤台等。上海耀华称重系统也 XK-3190 DS3 无线仪表,可以通过普通 RF 无线传输的方式,将数字传感器组成的秤台、无线数字称重仪表、计算机、无线大屏幕结合一起进行无线
组网通讯,大部分客户的需求。
普通 RF 无线传输的实现方式较为简单,大多是通过 GFSK 高斯频移键控,在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度,再通过 FSK 频移键控,利用载波的频率变化进行数字调制,来传递数字信息。使用方法也比较简单,一般都是通过选择信道,及选择配对的频率,即可进行配对无线传输。
普通 RF 无线传输有以下特点:
a)传输距离可以在空旷地带、附近无同频干扰源及较大干扰的情况下,传输距离可达一两千公里。基本可以大部分客户需求,但在建筑较为密集、电磁环境较恶劣的情况下无法要求。
b)使用,采用透明传输,但信息容易被窃取,需要额外做加密解密处理。
c)使用内常用的 433Mhz 免费频段,不需额外申请,但该频段使用者较为集中,再加上频点较窄,较难做到防碰撞,且频点漂移现象较为严重,在密集使用情况下串频、误码率较高。
d)系统价格低廉,后续维护费用低。可见普通 RF 无线传输在适合在普通中等距离情况下及非密集使用场所下应用时,性价比较为突出。
2.3. Zigbee 无线传输
Zigbee 无线传输也是一种 RF 无线传输方式。
Zigbee 是基于 IEEE802.15.4 标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的是一种短距离、低功耗的无线通信。这一名称来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,也是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制域,可以嵌入设备。简而言之,Zigbee 是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯。
Zigbee 采用 DSSS 直接序列扩频通信,用高速率的伪噪声码序列与信息码序列模二加(波形相乘)后的复合码序列去控制载波的相位而获得直接序列扩频信号,原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率,以在无线通信域获得令人满意的抗噪声干扰。
Zigbee 的组网功能强大,可以通过预先对各节点身份进行定义,运行后能自动组建网络或寻找网络,可建立星状、树状、网状网络等复杂拓扑结构,并能自动寻找zui近的路径进行数据传输。
Zigbee 与普通 RF 无线传输方式相比,有以下特点:
a)由于 Zigbee 采用 2.4G 频段,频率较高穿透较差,传输距离较差,但 Zigbee 具有进行自动组网功能,在使用密集的情况下可以自动寻找路径将数据传输到目的节点。
b)自动组网使用,且在节点变动时能自动调节,使用自有协议传输,具有加密功能,数据传输安。
c)使用 2.4G 免费频段,频点相对 433M 较宽,防碰撞机制较为完善,使用稳定。
d)系统价格较为低廉,后续维护费用低。
因此,Zigbee 无线传输方式适合在节点较为密集、结构较为复杂的环境下使用,如集贸市场、生产车间、仓库等地方使用。
2.4. GSM/GPRS 无线传输
GSM 球移动通信系统,俗称球通是世界上主要的蜂窝系统,主要承载语音业务和短信业务。
GPRS 通用分组无线业务,是在现有的 GSM 系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务。所谓的分组交换是将数据分装成许多立的数据包进行传输,并且可以按照传输的数据流量计价(而非占线时间),可以同时处理语音业务(通话)和数据业务(下载数据),两种业务互相立,互不影响。GPRS 是一种高速、的无线系统,我们可以通过 GPRS 访问互联网。GPRS 具有“在线”、“自如切换”、“高速传输”、“按需计费”等特点。
GSM/GPRS 可以在移动网络覆盖的地方进行连接,应此应用在称重仪表上,可以达到超远距离传输、控制的。
GSM 无线传输应用在称重仪表上,主要在短信收发的控制上,使用较为简便。可以通过使用手机对连接有 GSM/GPRS 模块且安装 SIM 卡的称重仪表发送短信,仪表接收到短信后进行分析处理,判断是否为预置的命令,处理完毕后视情况回复相应的短信,达到远程控制、监控的。
当称重仪表数量较多,且需要组网使用时,GSM 无线传输比较难以完成,需要使用 GPRS
每台称重仪表配有安装 SIM 卡的的 GPRS DTU 模块,同时需要一台可以登录互联网,并且通过外网地址可以访问到的计算机作为数据中心。将 GPRS DTU 模块通过互联网连接数据中心,可以通过 TCP/UDP 协议,进行数据中心与 DTU 间的通讯。双方将接收到的数据包处理后返回,进行双向通讯。数据中心可以和多个 DTU 同时进行通讯。
也可申请的 APN,这时 GPRS DTU 和数据中心只需要接入专网即可使用,不需要连接互联网,此时专网和外网互相无法访问,安性更高。但是申请专网需要昂贵的费用,如果没有特殊要求,使用互联网是一种性价比比较高的方案。通过 GPRS DTU 进行无线组网连接,实现称重仪表的物联网化,可以说是今后发展的一个趋势。我们可以通过它对多个仪表同时进行超远程监测、控制。虽然使用 GPRS 进行称重仪表数据无线传输面临着使用较复杂、要求高以及资费较高的情况,但如果今后随着的普及和GPRS,甚 3G 资费的下降,使用 GPRS 甚 3G 进行称重仪表无线传输,必然会是很有竞争力
3 结语
在目前的市场环境下,普通 RF 无线传输、Zigbee 无线传输、GSM/GPRS 无线传输等方式,
都具有各自的优势和劣势。作为称重仪表厂商,在适和的环境和成本上综合考虑,开发迎合市场需求的无线称重仪表,将会成为接下来的热门话题。
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