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ZigBee 與 EnOcean 聯(lián)盟的結(jié)合如何推動(dòng) IIoT 的能量收集向前發(fā)展

1774288 2022-11-28 | pdf | 270.69KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

標(biāo)準(zhǔn)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基本要素，尤其是對(duì)于工業(yè)設(shè)備而言。這在位于網(wǎng)絡(luò)核心的無線連接及其使用電池電源的情況下尤為明顯。雖然在 2.4 GHz 頻段有一些全球標(biāo)準(zhǔn)，例如 ZigBee 和潛在的藍(lán)牙，但這些在無線節(jié)點(diǎn)的功耗方面仍然存在挑戰(zhàn)，這主要是由于所使用的協(xié)議更側(cè)重于數(shù)據(jù)連接。雖然這些已經(jīng)獲得了有線電源系統(tǒng)的吸引力，但已經(jīng)開始轉(zhuǎn)向收集能量，特別是在工業(yè)應(yīng)用中，而且這些協(xié)議可能太耗電了。標(biāo)準(zhǔn)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基本要素，尤其是對(duì)于工業(yè)設(shè)備而言。這在位于網(wǎng)絡(luò)核心的無線連接及其使用電池電源的情況下尤為明顯。雖然在 2.4 GHz 頻段有一些全球標(biāo)準(zhǔn)，例如 ZigBee 和潛在的藍(lán)牙，但這些在無線節(jié)點(diǎn)的功耗方面仍然存在挑戰(zhàn)，這主要是由于所使用的協(xié)議更側(cè)重于數(shù)據(jù)連接。雖然這些已經(jīng)獲得了有線電源系統(tǒng)的吸引力，但已經(jīng)開始轉(zhuǎn)向收集能量，特別是在工業(yè)應(yīng)用中，而且這些協(xié)議可能太耗電了。在具有數(shù)千或數(shù)萬個(gè)電池供電無線節(jié)點(diǎn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，更換電池是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的主要運(yùn)營(yíng)成本和風(fēng)險(xiǎn)。必須安排電池更換，以確保節(jié)點(diǎn)不會(huì)出現(xiàn)故障并且不會(huì)丟失重要數(shù)據(jù)。由于這些網(wǎng)絡(luò)連接到互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)被送入云端進(jìn)行分析和監(jiān)控，這種可靠性就顯得尤為重要。在具有數(shù)千或數(shù)萬個(gè)電池供電無線節(jié)點(diǎn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，更換電池是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的主要運(yùn)營(yíng)成本和風(fēng)險(xiǎn)。必須安排電池更換，以確保節(jié)點(diǎn)不會(huì)出現(xiàn)故障并且不會(huì)丟失重要數(shù)據(jù)。由于這些網(wǎng)絡(luò)連接到互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)被送入云端進(jìn)行分析和監(jiān)控，這種可靠性就顯得尤為重要。因此，像 EnOcean 這樣的組織開發(fā)了他們自己的無線協(xié)議，通常基于小的數(shù)據(jù)電報(bào)，這些協(xié)議使用可以從室內(nèi)照明、熱差異或設(shè)備本身的振動(dòng)中提取的微量能量。即使可用能量對(duì)于恒定功率而言不夠規(guī)律，使用能量收集為電池充電也可以將無線節(jié)點(diǎn)的電池壽命顯著延長(zhǎng)至多年，從而提高該技術(shù)的接受度并推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的推出物聯(lián)網(wǎng)（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）。因此，像 EnOcean 這樣的組織開發(fā)了他們自己的無線協(xié)議，通常基于小的數(shù)據(jù)電報(bào)，這些協(xié)議使用可以從室內(nèi)照明、熱差異或設(shè)備本身的振動(dòng)中提取的微量能量。即使可用能量對(duì)于恒定功率而言不夠規(guī)律，使用能量收集為電池充電也可以將無線節(jié)點(diǎn)的電池壽命顯著延長(zhǎng)至多年，從而提高該技術(shù)的接受度并推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的推出物聯(lián)網(wǎng)（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）。圖 1 所示的EnOcean 圖 1 所示的EnOcean EDK350 開發(fā)套件包括一個(gè)帶有 USB 300 USB 網(wǎng)關(guān)的編程器/演示板，用于連接到 PC 以控制 TCM 320 收發(fā)器模塊和 STM 300 傳感器模塊。EDK350 開發(fā)套件包括一個(gè)帶有 USB 300 USB 網(wǎng)關(guān)的編程器/演示板，用于連接到 PC 以控制 TCM 320 收發(fā)器模塊和 STM 300 傳感器模塊。它還包括太陽能供電溫度傳感器、按鈕發(fā)射器、機(jī)械能發(fā)生器和發(fā)射器模塊，以展示自供電網(wǎng)絡(luò)的所有元素。它還包括太陽能供電溫度傳感器、按鈕發(fā)射器、機(jī)械能發(fā)生器和發(fā)射器模塊，以展示自供電網(wǎng)絡(luò)的所有元素。圖 1：EDK350 開發(fā)套件包含使用 EnOcean 的超低功耗協(xié)議構(gòu)建自供電網(wǎng)絡(luò)所需的所有元素。圖 1：EDK350 開發(fā)套件包含使用 EnOcean 的超低功耗協(xié)議構(gòu)建自供電網(wǎng)絡(luò)所需的所有元素。然而，ZigBee 等全球標(biāo)準(zhǔn)與 EnOcean 的能源優(yōu)化協(xié)議之間存在不匹配。雖然 ZigBee 有十多家芯片供應(yīng)商為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供無線節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)的選擇，但 EnOcean 聯(lián)盟仍然依賴一家公司 EnOcean 來提供底層收發(fā)器，盡管該協(xié)議作為國(guó)際 ISO/IEC 14543 的一部分是開放的-3-1X標(biāo)準(zhǔn)。這限制了希望將能量收集用于工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)人員的選擇。然而，ZigBee 等全球標(biāo)準(zhǔn)與 EnOcean 的能源優(yōu)化協(xié)議之間存在不匹配。雖然 ZigBee 有十多家芯片供應(yīng)商為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供無線節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)的選擇，但 EnOcean 聯(lián)盟仍然依賴一家公司 EnOcean 來提供底層收發(fā)器，盡管該協(xié)議作為國(guó)際 ISO/IEC 14543 的一部分是開放的-3-1X標(biāo)準(zhǔn)。這限制了希望將能量收集用于工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)人員的選擇。ZigBee 的最新版本 3.0 現(xiàn)在旨在結(jié)合這兩種方法的優(yōu)勢(shì)來創(chuàng)建一個(gè)開放的全球規(guī)范，將能量收集無線通信擴(kuò)展到更廣泛的自供電物聯(lián)網(wǎng)傳感器解決方案。ZigBee 的最新版本 3.0 現(xiàn)在旨在結(jié)合這兩種方法的優(yōu)勢(shì)來創(chuàng)建一個(gè)開放的全球規(guī)范，將能量收集無線通信擴(kuò)展到更廣泛的自供電物聯(lián)網(wǎng)傳感器解決方案。圖 2：ZigBee 3.0 旨在為可使用能量收集的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的互操作協(xié)議奠定基礎(chǔ)。圖 2：ZigBee 3.0 旨在為可使用能量收集的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的互操作協(xié)議奠定基礎(chǔ)。