基于Dijkstra能量均衡的无线HART图路由算法

针对工业无线HART网络生存时间受节点能量限制的问题,提出一种能量高效均衡的图路由算法(EEBGR)。该算法构建了适合无线HART图路由的新型层次化网络拓扑结构,在求取该拓扑图边的权值时,综合考虑节点能量均衡性指标、流量负载指标和链路传输能耗的影响因素,进而构建出复合权值有向图,并利用改进的Dijkstra算法为各节点决策最小代价的多路径子图路由,以达到全网节点能耗均衡。测试结果表明EEBGR算法有效地减少了无线HART网络单个节点能耗、均衡了网络能量分布、延长了网络生存时间。

基于无线HART的智能仪表在线监控系统

为了充分利用传统HART仪表,提高控制系统的可靠性,减少现场仪表的维护量并降低维护费用,提出了一种基于无线HART协议的智能仪表在线监控系统,给出了系统的软、硬件设计思想和实现方法。

基于双树结构的无线HART调度策略

为了解决全局网络调度过程中的网络通信资源调度和维护复杂性的问题,根据无线可寻址远程传感器高速通道(HART)数据流特点,将原始网络拓扑结构简化表达为双树结构,基于此提出一种适用于规模已知而且最大深度确定的无线HART网络的调度策略.其核心思想是当网络拓扑发生变化时,根据双树结构搜索拓扑变化区域,仅针对该变化区域进行调度,而不影响双树结构中其他未发生变化的区域.测试和分析表明:该策略不仅能够有效地进行动态局部区域调度,而且能够保证网络通信的可靠性、流畅性以及网络数据的较小延时.

无线HART网络节点变速率资源调度算法实现

无线HART网络的资源调度是通过对超帧的资源分配来实现。目前无线HART网络的资源调度算法研究主要应用于节点更新速率固定的场合。将超帧分为数据超帧和管理超帧,提出了一种针对于节点变速率上传数据的数据超帧分配算法,同时根据数据超帧上行数据特性,在超帧中均匀分配时隙,提出了一种提高抗扰性的数据超帧分配算法。实验结果表明,算法解决了无线HART网络变速率节点的资源分配问题,并提高了端对端数据传输的抗扰性。

一种低开销无线HART路由策略

无线HART协议是一种新兴的适用于工业领域的高可靠性无线传感器协议规范。基于无线HART网络特点,提出一种低开销的路由策略,其基本思想是将全网Graph拓扑结构转化为双树拓扑结构,上行路由采用无线HART协议中提出的Graph路由方式,而下行路由采用多路径方式。此策略简化了Graph路由方式,降低网络管理器的Graph拓扑以及节点的路由存储开销,同时降低全网络的路由维护开销。测试表明,此策略在保证网络通信可靠性的基本条件下有效的降低了路由开销。

基于无线HART低功耗网络设计与实现

无线HART是一种专门为过程自动化应用而设计的无线mesh网络通信协议,介绍了无线HART网络拓扑结构和关键技术;针对节点能量有限,分析了网络节点的能耗特点,在网络研发中充分体现了节能策略,硬件上,设计了以MSP430F5438为微处理器和CC2520为射频收发器的低功耗方案;软件上,重点研究了微处理器单元和无线通信单元的节能方案;实验结果表明,本方案能有效地节约网络能量,能满足工业无线网络低功耗需求,对于无线HART网络的设计与实现具有一定的借鉴和推广价值。

基于无线HART的工业无线Mesh协议的设计与实现

无线传感器网络技术的发展和完善为工业应用提供了实施的可行性,但是工业现场环境复杂,无线技术在其中的应用一直备受挑战。通过剖析现今热门的、适用于工业环境的无线HART协议,依据无线HART的机理与应用需求,设计了工业无线Mesh协议。通过对原有TSMP协议的剖析及其对路由算法、TDMA调度算法的改进,以满足工业现场实时、可靠通信的要求。通过仿真实验以及硬件的部分实现,验证了协议的有效性和可实现性。

基于通信链路质量的无线HART图路由算法实现

图路由是无线HART提出的路由机制,目前对图路由算法的研究较少。提出了一种基于通信链路质量的无线HART图路由算法,引入路径稳定度作为判断链路质量的机制。采用基于路径稳定度的分层算法,保证跳数最少和通信可靠性;依据层间节点的路径稳定度选择层间路由,保证层间路由冗余性和可靠性,实现了无线HART的图路由算法,并应用到无线HART网络管理者中。

无线HART协议的研究与实现

为了顺应工业无线通信技术的迅速发展,HART基金会于2007年9月推出了无线HART标准,作为HART7.0规范的核心部分,无线HART是一种专门为过程自动化应用设计的无线网格型网络通信协议。在本文中,对无线HART协议进行了解剖和研究,给出了网络管理器系统设计,并对路由与通信资源分配进行了探索性研究及给出了具体算法,以便支持整体软件的开发。

无线HART数据链路层设计与实现

数据链路层将来自网络层的数据可靠地传输到目的节点的网络层,从而实现安全、可靠的网络通信,以降低节点能耗为目标提出一种无线HART数据链路层的设计方法。采用符合工业现场环境的层状拓扑结构,利用时分多址媒介接入技术和跳频技术,在实现全网时钟同步的基础上,以绝对时隙和地址类型为核心实现数据链路层的通信调度,以状态机位模型实现节点的状态转换。实验结果表明该方法能够达到30μs的时钟同步精度,降低了节点能耗,满足工业现场要求。

无线HART技术及其应用

2007年9月，作为HART7．0规范的一部分，无线HART标准公诸于世，在过程领域迅速接受无线技术的过程中，这无疑是重要的标志性的里程碑。无线HART是一种无线的具有网格式拓扑结构的通信协议，主要为流程自动化应用提供服务，其在把无线功能加入HART通信协议的同时，保持了与现存的HART设备、命令和工具的兼容性。

无线HART网络管理器的开发与应用

介绍无线HART网络管理器及无线HART协议的主要功能。针对无线HART网络管理器功能繁多而复杂的问题,采用模块化方法、交叉开发模式、增量式迭代开发方法,设计和实现了无线HART网络管理器,并给出无线HART网络管理器在工业现场的应用实例。

无线HART协议——一种真正意义上的工业无线短程网协议的概述和比较

本文在概要叙述无线HART技术的开发目的和开发过程,以及它的基本特性和HART 7规范之后,较详细地描述了无线HART技术的基本网络技术——时间同步网格协议TSMP的特点和关键要素,还讨论了目前ZigBee协议为何不能完全适应工业应用的问题。

基于闭环调整策略的无线HART时间同步方法

时间同步是无线传感器网络的关键技术之一。无线HART是用于复杂工业环境的WSN通信协议.为了解决其时间同步问题,文章提出了一种基于闭环调整策略的时间同步方法 CATS。该方法通过测量同步节点之间的时间偏差,获得同步节点之间时间偏差对象模型参数,建立内部受控对象模型,实现节点间的时间偏差的短周期闭环调整。在CC2430通信模块上的实测表明:该方法具有同步精度高、环境适应性好、计算复杂度低等特点,为复杂工业领域中无线HART的时间同步提出了较优的方案。

基于无线HART网络的时钟同步算法研究

无线HART是一种适用于过程自动化领域的TDMA无线通信网络,全网节点的时钟同步是通信安全、可靠、无冲突的前提。本文首先分析了无线HART通信协议以及IEEE STD 802.15.4标准,并在其基础上设计并实现适用于无线HART通信网络的时钟同步算法。

基于无线HART的多功能智能圆卡设计

为满足企业用户日益对工业现场无线通信的需求,提出了基于无线HART的多功能智能圆卡设计。设计中无线HART模块采用RFM公司的XDM2510H;信号调理部分采用MAX1452芯片,负责对原始信号进行放大、补偿和校准;MCU则选取MSP430F5438A单片机,对经调理的信号进行采集、分析和处理;数据分析结果通过XDM2510H经无线网送达网关提供给上位机使用。圆卡可以接入不同的传感器,并载入对应的软件即可快速开发出一款无线HART变送器,最终实现了无线HART仪表开发难度降低、节约了开发成本。

无线HART在海洋石油工业应用展望

本文概述了工业无线技术优势,介绍了目前主流的几种工业无线仪表标准,重点阐析了无线HART的理论基础、结构、特点及应用原则。最后结合目前我国海洋石油工业仪表的实际情况,对无线HART进行应用分析和展望。

基于无线HART的车辆速度检测器设计

目前,对车辆进行交通数据采集的常用方法是借助感应线圈检测器,但容易破坏路面。采用霍尼韦尔HMC1022地磁感应器,根据车辆经过会引起地磁场扰动这一现象进行检测,不仅不会破坏路面,而且安装维护简单。地磁感应器采集信号后,通过K近邻算法对车辆分类识别,STM32完成数据处理,进而得到车辆速度参数,并通过无线HART技术进行数据传送,实现对路面交通信息的监控。

无线HART网络点到点图路由的研究与实现

无线HART是一个开放的用于工业测量和控制的无线通信标准。无线HART标准在网络层采用图路由机制,通过提供链路冗余,以满足工业应用中安全、可靠的通信需求。现有的图路由算法研究仅局限于集中式通信,文中设计并实现了局部分布式通信的点到点图路由算法。该算法利用跳数、链路质量作为度量进行选路,提供跳间冗余以保证路由健壮性,并通过对跳间链路数的限定以及路由图范围的集中,可以为网络中任意两点间建立会话,减少控制时延,有效避免通信资源的浪费。该算法实现的通信模式不仅保留了集中式图路由的可靠性,也可以满足无线工业控制的灵活性和实时性需求。

无线HART安全技术的研究与设计

针对无线HART网络协议,对协议的安全技术进行研究与分析,列举无线HART面临的安全威胁及协议中的相关措施,同时指出在安全方面的漏洞。对于安全技术重要的组成部分,设计并实现了一种基于资源有限的嵌入式平台下的安全管理器,采用合适的密钥生成算法,预先生成的机制以及数据交换的操作方式满足了协议规定的实时性要求,占用系统资源较小。