基于IEEE 1451的WirelessHART智能传感器软件设计

传统的IEEE 1451系列标准可移植性及灵活度差、进入工业现场总线市场慢,本文针对IEEE 1451系列标准进行了分析,结合WirelessHART无线通信技术,设计了符合IEEE 1451.5标准的通用智能传感器接口软件,实现了智能传感器的无线组网、电子数据表格(TEDS)上传、数据交换等功能。

基于全网能量均衡的WirelessHART图路由算法

如何均衡使用网络节点能量并生成高可靠路由是WirelessHART网络研究的一个难题,为此提出了一种GRAEB(graph routing algorithm based on energy balancing)图路由算法。首先,网络被初始化为连通的图结构,能够提高丰富的冗余路径。网络管理器根据全网节点剩余能量、通信周期、链路分布等因子生成节点鲁棒系数矩阵,节点通过比较邻居的鲁棒系数来选择最优路径。另外,规定了邻居节点数的上限阈值,每次路由更新只保留鲁棒系数最优的邻居。仿真结果表明GRAEB不仅提高了网络可靠性,而且延长了网络寿命。

用于WirelessHART网络的高精度时间同步算法

为保证Wireless HART网络节点时间严格一致,研究了Wireless HART网络时隙建立过程、主动同步和被动同步时间同步机制,提出了keep-alive数据包周期的计算方法和基于TDMA时隙校正的高精度时间同步算法,该时间同步算法通过单个时隙计数器闭环微调,使网络节点间时钟高度同步。使用Wireless HART通信平台WH-M组网验证了该算法的效果,比使用该算法前降低83%的同步误差。

适用于WirelessHART网络中实现图路由机制的R-Dijkstra算法

在Wireless HART协议中,提出了图路由的路由机制,但并未给出具体的实现算法。针对Wireless HART协议中图路由的特点,结合Dijkstra算法,设计了一种适用于图路由实现的R-Dijkstra算法。R-Dijkstra算法把Wireless HART网络定义为一个非负权重的连通图,通过引入冗余度参数和路径优化目标,实现了图路由传输路径选择。描述了图路由机制和算法步骤,给出了算法实现过程。应用实例表明,该算法能够满足图路由的要求。

基于WirelessHART无线传感器网络系统的设计与实现

针对传统无线传感器网络系统精度低、能耗高、通信距离短等问题。提出一种基于WirelessHART技术的新型无线传感器网络系统,该系统以WirelessHART标准为平台,在此基础上设计了主板电路、无线通信以及传感器等模块。并对WirelessHART设备节点进行有障碍传输、精度以及能耗测试。测试结果表明:设计的WirelessHART设备节点可自动克服障碍传输,精度高达98%,相比ZigBee终端节点可降低31d的能耗。该系统设计的节点具有体积小,功耗低,精度高,抗扰能力强等优点。

基于WirelessHART协议的无线HART适配器设计

针对现场已有HART仪表设备,实现无线化成本高的问题。基于WirelessHART网络协议,提出并设计一种低成本、低功耗的无线HART适配器设计方案对现场HART设备进行无线升级。该设备通过支持有线HART技术和WirelessHART协议,将HART设备接入到WirelessHART网络中。硬件部分主要包括微处理器模块、无线收发模块、HART信号调制与解调模块以及电源模块。软件设计是基于WirelessHART网络协议,采用μC/OS-II作为其操作系统。并对适配器进行实际的入网测试,实验表明所设计的适配器能够加入WirelessHART网络进行无线数据通信并具有低功耗特性,可以应用于实际现场对HART设备无线升级。

古尔班通古特沙漠天然气井口WirelessHART智能无线仪表应用

克拉美丽气田位于古尔班通古特沙漠,是新疆油田公司发现的首个千亿方储量规模的火山岩气田。本项目根据气井生产能力,选取8口气井作为改造对象,使用先进的WirelessHART智能无线技术,采集井口的工艺参数,并通过无线电通讯的方式,将井口监控数据传送至位于集气站的上位控制系统中。实现了对井口的远程监测,降低了人工巡检的劳动强度,提高了井口生产的可靠性,从而实现气田的整体数字化。

基于WirelessHART的监控系统设计

随着无线技术的日渐成熟,无线技术在工业中的应用也愈来愈广泛。针对工业现场中广泛使用的HART现场总线作了相应的研究,并在HART的基础上对WirelessHART进行了研究。提出利用WirelessHART无线模块,设计一种WirelessHART适配器,并在WirelessHART适配器的基础上搭建一个上位机监控系统,完成了基于WirelessHART的监控系统的设计。

基于WirelessHART的分布式低功耗路由算法

提出了一种针对新型无线传感网络协义WirelessHART的低功耗分布式路由算法——DHEIRP(基于多跳的分布式能量迭代路由算法)。采用分布式的路由决策,加快了WirelessHART的网络组建和恢复速度。DHEIRP提出了一种新的能量迭代算法,选取最小跳数、接收信号强度、节点电池能量作为参数,能够最小化网络的传输消耗并平衡各节点的能量损耗。将DHEIRP同GBR以及HBRRP等已有算法进行了比较,证明DHEIRP在平衡节点能量和延长网络寿命方面有较大的优势。

WirelessHART无线网络前期工程设计

WirelessHART符合IEC62591国际标准,它采用了Mesh网状技术,这一技术不需要布线等配套基础设施,创建了成本效益良好的自动化替代方案.艾默生过程管理公司制定了IEC62591WirelessHART?系统工程指南,介绍了工程项目执行生命周期五个阶段:Appraise(评价)、PRE-FEED(预工程设计前端)、FEED(Front End Engineering Design,工程设计前端)、Execute(执行)、Operate(运行)的工程设计要求,这5个阶段大体与国内预可行性研究、可行性研究、初步设计、施工图设计及运行阶段对应.本文重点介绍了与前期工程设计相关的前三个阶段(预可行性研究、可行性研究、初步设计)的WirelessHART无线网络工程设计.

WirelessHART网络技术及其应用研究

介绍了WirelessHART网络及其研究现状,分析了其技术难点,最后探讨了其应用领域与未来发展前景。

一种基于单向散列函数的WirelessHART网络密钥管理方案

为保证W irelessHART网络的前向安全及后向安全,提供密钥更新的广播认证和节点被捕获后的密钥更新策略,提出了一种基于单向散列函数的W irelessHART网络密钥管理方案。引入双散列密钥链实现密钥更新的广播认证,解决了全网共享密钥更新次数受限的问题,结合广播和单播通信执行全网共享密钥更新,增强了密钥更新的可靠性。与现有的W ire-lessHART网络密钥管理方案相比,在不增加节点计算能耗和存储开销的情况下,提高了W irelessHART网络的安全性,并降低了网络的通信能耗。

基于WirelessHART的电镀含铬废水智能处理系统设计

铁氧体沉淀法是处理含铬废水的有效途径,具有成本低、工艺简单、易于控制和管理等优点。为进一步优化废水处理工艺,为铁氧体沉淀除铬工艺搭建工业级Wireless HART,智能控制药剂计量和投加、铁氧体制备等过程,实现对废水处理流程的远程监控和物联化管理。应用表明,Wireless HART智能处理系统有明显的成本和效益优势,通过优化废水处理工艺,可控制处理后Cr(Ⅵ)质量浓度不超过0.25 mg/L,主要污染物去除率不低于99%。

基于WirelessHART技术的电力无线传感网络设计

使用ZigBee技术、LoRa技术在通信距离长及电流数据传输不精准影响下,出现电力无线传感网络使用不可靠现象,面对该现象,设计了基于WirelessHART技术的电力无线传感网络。部署电力无线传感网络结构,设计变送器,将模拟信号转换为数字信号形式。设计以EFM32GG230F512为主控芯片的适配器结构,管理锂充电电池。研究以三相四线制为主的无线电能表,通过串口与电源电路通讯。依据网络ID和通道映射表,设计网关无线通信程序流程,评估候选节点质量,分析节点自身能量和电池使用情况,通过迭代计算,调整数据传输功率,节省电池能量。由实验结果可知,该网络通信距离与期望值一致,电流数据传输与理想电流数据最大差1mA,电力无线传感网络使用可靠。

基于WirelessHART的半密闭船舱人员定位系统设计

为了解决半密闭船舱工作环境搜寻人员困难等问题,建立一套稳定可靠的定位系统是本文的研究目的。该系统由Wireless HART网络集成DWM1000模块组成,根据克拉美罗下界,利用UWB技术实现TOA测距,通过定位计算调用定位算法对测得的数据进行处理,最后以坐标和图形化的方式显示现场工作人员的位置信息。在此定位系统框架中设计和完成了基于DS测距方法和极大似然估计算法的定位实验,实验数据结果证明了该定位系统用于半密闭船舱等特殊场景的人员定位是可行的。

基于节点遍历法的WirelessHART快速组网设计

为了解决WirelessHART设备入网时间长,组网慢的问题,本文提出了基于节点遍历法的快速组网设计。当一个待入网设备准备加入已存在的WirelessHART网络时,先通过固定信道法使待入网设备与网络中的某单个节点设备建立邻居关系,之后以该节点设备为起点,通过节点遍历法使得待入网设备与其他多个节点设备建立邻居关系,从而达到快速组网的目的。

基于Qp架构的WirelessHART协议栈设计

WirelessHART协议主要应用于工业进程控制领域,并以简单、可靠、安全著称。Wire-lessHART数据服务是由一些列事件组成,不同状态机之间的通信也是通过事件传递;同时,每个协议层都是由若干个状态机构成,但其通信消耗资源多。针对此问题,本文采用基于Qp事件驱动架构来设计WirelessHART协议栈,将WirelessHART软件协议栈划分为7个主动对象,每个对象维护相应的功能,通过分层状态机来实现主动对象并进行封装。最后,通过实验测试平台验证所设计的协议栈行为复用度高并且节约ROM资源。

WirelessHART网络技术在智能用电中的应用

明确了智能用电的基本概念,介绍了基于WirelessHART网络技术的智能抄表本地通信网组网方案,并详细分析了该方案与传统ZigBee组网方案的不同性能,说明了本方案在安全可靠性、网络自愈性以及实时有效性等方面的强大优势。最后,对智能用电的趋势也作了一定的分析,并给出了本方案未来可能的改进思路。

舰船WirelessHART测量技术探索

论文首先有针对性地提出几种可选的短距离无线通信技术,对这些技术进行比较研究,分析各种技术的优缺点,提出最合理的技术方案:工业无线技术WirelessHART。然后详细阐述了设计与实现方法。使用C实现了一个完整的WirelessHART协议,并在PC机上对其进行了仿真验证;同时提出了一种基于WirelessHART的路由调度算法,有效地提高了网络资源利用效率,还对路由调度算法进行了定量分析,计算路由调度算法对网络资源利用效率的改进。文章在以上分析的基础上搭建了一个硬件平台,实时测试表明搭建的WirelessHART网络可以实现可靠的无线通信。

无线HART(WirelessHART^(TM))的应用

对HART协议做了简单的技术回顾,介绍HCF开发无线HART的目标及任务。通过对无线HART(WirelessHARTTM)的无线网络设计及其组成设备功能的描述,得以更加细致地领会HCF对无线HART应用的期望,即新技术的应用应贴近实际应用场合。