基于Wireless HART的工业无线网络资源分配公平性算法

在资源受限的工业环境中,由于通信资源分配的不合理,工业无线网络中仍然存在资源利用率不高甚至是资源浪费的问题.有鉴于此,针对基于时分多址的Wireless HART网络,提出一种基于整体公平的资源分配优化算法.算法考虑网络吞吐量和通信资源分配公平性之间的均衡,通过对不同网络协议层通信资源的联合优化分配,在确保系统吞吐量的同时,最大化网络通信资源分配公平性,提高资源受限的工业无线网络的资源利用率.仿真结果显示,公平性分配策略在保证吞吐量的同时还可以提高资源分配公平性,具有很高的可行性.

基于TDMA的wireless HART网络多路径重传算法

相比于其他应用场景,工业生产流程对无线网络的实时性、可靠性和确定性等网络性能有着更为严苛的要求,而数据包丢失作为影响网络性能的一大因素,仍然存在于工业无线网络中.为了减少数据包丢失,在wireless HART网络的重传机制的基础上,研究一种基于多路径重传的确定性算法.算法基于wireless HART网络中的TDMA机制,在重传过程中增加冗余子信道,以丢包率确定子信道优先级,之后按优先级顺序依次选择子信道对需要重传的数据包进行重传处理.最后的仿真结果证明,该算法不仅有较高的传输成功率,相比于其他重传方案还有着较低的时延.

Wireless HART无线系统工程设计探讨

有线HART仪表是目前应用最普遍的仪表,总数已达到3 000万台以上,由HART通信基金会提出的IEC 62591标准是工业过程测量和控制领域的首个无线国际标准。介绍了采用该标准的Wireless HART技术的系统构成,探讨了Wireless HART系统工程设计的应用场合、设计要点、安装要点和图纸设计。

艾默生Wireless HART在某电站热网应用中的可靠性分析

近年来,无线传感器技术得到了较快的发展,其应用的便利性,使其成为工业领域的新宠。由于工业环境的特殊性需求,可靠性成为衡量其性能的一个重要指标。某电站鉴于现有有线网络方式在安装、维护等方面存在诸多不便,采用艾默生公司提供的智能无线现场网络方案对现有网络进行改造。该方案能够采用无线的通信方式,构建自组织型网络架构,智能的优化连接。针对此次改造工程,对艾默生所提供的无线网络解决方案进行可靠性测试,验证了艾默生Wireless HART具有较高的可靠性。

Wireless HART负载均衡方法研究

无线HART网络是同类无线网络中网络稳定性和健壮性最好的网络之一,负载均衡的网络可以有效的提高传感器网络的生存周期,本文针对Wireless HART的mesh网络结构提出一种以节点负载为中心的负载均衡因子,并在此基础上提出一种通过在无线网络拓扑图中构造负载均衡树的方法来改进网络负载均衡的算法。最后通过实验仿真比较发现新算法是一种更有效的均衡策略。

基于Bootstrap采样粒子滤波的WirelessHART时间同步算法

针对无线HART传感器网络时间同步精度较低、能耗过大等问题,提出了一种基于Bootstrap采样的粒子滤波时间同步算法。在未知网络延迟分布的情况下,为了减少观测次数,对发送端和接收端的时间戳观测值进行Bootstrap采样,采用混合粒子滤波算法,获得精确的时钟偏移,不仅降低了无线HART传感网络时间同步误差,而且使能耗减小。实验表明,对于无线HART网状分层网络,当观测量达到10以上时,粒子滤波算法获得的时间偏差的均方误差约是最大似然估计算法的50%,而基于Bootstrap采样的粒子滤波算法获得的时间偏差的均方误差约是最大似然估计算法的35%,验证了方法的可行性和有效性。

WirelessHART无线技术在能源管理系统中的应用研究

能源管理系统对企业能源数据进行采集、汇总以及统计分析,现场数据的采集是能源系统的基础。针对现场部分计量仪表分布非常分散、常规布线方案难以实施的情况,利用了无线技术,采用智能无线网关,通过无线的方式将现场仪表数据汇总至现有DCS系统中,最后接入能源管理系统。无线技术的应用极大地降低了现场施工的工作量,同时也保证了数据的稳定性,有效地推动了能源管理系统在企业的部署和应用。

基于WirelessHART的风速仪的设计

为了方便在某些特殊环境下进行风速的测量,设计了一种基于Wireless HART协议的叶轮式风速仪。其利用反射式光电传感器进行风速测量,同时采用超低功耗的MSP430F149作为主控芯片,重点设计了硬件上的Wireless HART模块、数据采集模块以及软件主函数功能。仪表通过无线HART网关同主机实现了通信,已应用于风洞实验中的局部风速测量。

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.

基于HART协议的工业无线监控系统设计

针对基于HART协议工业仪表数据远程有线传输易受现场恶劣环境影响的问题,将工业无线通信技术应用于现场监控,设计了一种基于HART协议的无线网络监控系统,采用ATM91SAM7X256微处理器和XBee为无线通信控制模块.系统测试结果表明,该系统现场数据采集准确性高,生产运行控制管理安全可靠.

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。

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。

霍尼韦尔公司针对工业无线应用的OneWireless解决方案

本文详细阐述了霍尼韦尔公司OneWireless无线解决方案的网络架构,一个无线平台支持多种无线应用和多种通讯协议的现场仪表的特点,以及同DCS控制系统的数据集成。