无线传感器的诞生与其应用在伴热装置中的优势

很多工业生产过程都需要压缩空气仪器的供应。使用空气的原因有很多种。如气动阀、气缸和控制器的致动和控制；对加工机械或工具的操作；作为输送散装物料的介质；或作为净化气体。采用工业无线传感器网络，可降低安装成本，解决传感位置难以到达的问题，加快高级诊断的实现。

伴热系统因其相对稳定的热动力学特性，成为无线气压传感器的理想应用。一些因素会影响系统的热稳定性。第一，很多设备都使用自调节式伴热电缆，它能随温度的变化而自动调节输出功率。这样可以稳定系统，防止系统过热。与伴热系统相对较低的输出功率(一般低于每米60瓦)相比，大量管道和流体改善了热稳定性，并通过管道绝缘进一步加强了热稳定性。所生成的温度变化非常缓慢，这将使其比其他过程控制应用程序花费更长的时间来无线更新管路温度。比例积分微分(PID)温度控制算法根据工艺和管径的不同，每1-5分钟只需运行一次，不会造成工艺混乱，此时可调节输出到电缆的功率。

减少测量频率可以大大延长电池寿命，并且可以通过WirelessHART协议进一步延长突发模式的使用寿命。如果设备报告有明显的温度偏差，这将进一步节省关键电池的电量，并提高热量跟踪的可靠性，从而使热量跟踪系统能够轻易地处理过程中的异常情况。在2010年，国外厂家利用无线温度传感器成功监测沥青输送的关键过程。将有线传感器和预见性维护系统的无线传感器结合起来，实现过程控制。主要生产线有严格的容许误差，无线传感器提高了系统早期发现潜在问题点的能力。目前有一种装有电池驱动的发射器的装置。

还有将生产的系列热量跟踪控制和监控系统集成了一个工业无线网关，因此可以通过网状网络与管道和罐内的温度传感器进行无线通信。这一设计使得智能跟踪系统能够与工厂范围内现有的无线网络中的现场传感器协同工作。这也使得有线和无线传感器能够被映射到热跟踪控制系统的独立输出电路中。复合传感映射提供了灵活的设计。可通过改变传感器来支持过程改变，并可在不通过控制面板的HMI来提升任何控制线路的情况下重新映射标记错误的电路。另外，还可实现多个传感器对单个伴热功率输出的映射。这样就不需要将传感器连接到控制面板上，从而提供了最大程度的灵活性，并有助于无线现场设备的映射。

安全怎么样？

虽然这种设置有很多优点，包括取消了昂贵而耗时的电缆连接、传感器定位灵活和自组织功能，但IWSN的主要焦点还是数据安全、可靠性和设备互操作性。HART解决了这些问题，它是专门为过程测量和控制应用而设计的。该算法采用网状网络拓扑结构，网络中的每一个设备都能通过相邻设备对信号进行路由，大大提高了系统的可靠性。 WirelessHART是一个可互操作的开放的IWSN标准，适用于2.4GHz范围内不受限制的工业、科学和医学无线电频段。信道跳跃通过15个不同的信道，以避免信号干扰，同时MAC层的时间同步支持其它网络的共存。使用多层数据认证技术和成熟的加密算法(包括工业标准AES-128位加密)、变化无常的加密密钥、身份验证、安全加入程序和消息完整性机制，可以增强安全性。以及加密邮件。对于WirelessHART，使用工业无线标准和认证设备有助于防止流氓服务攻击、拒绝服务攻击、欺骗和重放攻击。终端用户可以选择最适合目标应用的安全级别，能够管理和分配网络中的每个设备的安全加密密钥，并且不能使用经过测试和认可的工业产品，尽管无线网状网络可能会超出工厂范围。该协议能够保护网络和防止非授权设备干扰系统，并采用无线技术，热跟踪系统中传感器的安装成本大大降低。一个典型的热量跟踪电路需要一个大约80英尺(25m)的电阻温度传感器(RTD)连接。大量的工业设备中，很多系统包含着数百个控制电路。采用无线方式，可以节省大量的安装费用。同时其只反映伴热系统，不需要其它现场设备的线路或电池，就可以进一步节约，减少操作和维护费用。

采用无线传感器可以让用户捕获诊断数据，有线RTD传感器只传送过程温度。使用者可监测设备周围的温度、附近传感器的状况及传感器自身的潜在问题，并采取纠正措施，防止出现不必要的故障。这些先进的功能也可以在系统发生故障时降低维护成本。因为所有的数据都可以通过控制面板或设备配置，其它无线设备可以很容易地进行诊断和校准，所以它有效地避免了技术人员对传感器进行物理故障诊断和确定设备故障原因的需要。若变更工艺要求和需要移动传感器，则可进一步节约成本。这种无线传感器有助于处理过程的改变，而且很容易从管道上提起和重新放置。不需要重新设计传感器线路和管道。只需要更新传感器位置的工程图，就可以大大减少人工费用，节省重新安装的时间。通过IntelliTrace系统的传感器映射功能，实现了输入输出的软化处理。另外，如果在控制系统中指定了备用伴热电路，只需加入另一台无线设备，就可以很容易地加入新的生产线，而不会影响关键传感器的线路。

该无线传感系统能较好地满足伴热系统相对热动力学稳定性。热量跟踪控制与监控系统是有线系统的理想替代品。这些方法也带来许多好处，包括简化流程、提高安全性、增加用户流程的可靠性。使用建议的工艺配置，用户可以体验7-10年的电池寿命。他们也得益于传感器的精确放置，这可以显著降低安装成本，并可以增加现有无线网络所实现的价值。

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