无线通信技术在工业自动化领域中的应用及发展讨论

杜巍

中国石油青海油田公司信息服务中心 甘肃酒泉 736200

就目前来看，国内工业自动化设备需求量进一步增多，在国家及有关部门的大力扶持下，无线通信技术被更加高效的应用在工业自动化领域内，稳步推动了工业自动化发展进程。借助无线通信技术，能够使各类数据及信息在环境复杂的情况下实现有效传输，提升工业自动化管控水平，需加强此技术的研究力度。

1 概述无线通信技术

无线通信技术主要采用常用分集方式，降低数据传输错误率。在使用分级方式时需要采用额外资源，如频宽、效率、硬件设施等，可将超取样技术代替传统分级手段，为无线通信网络正常运行提供必要的数据资源。

从本质上来讲，无线通信技术主要就是利用无线传播介质，实现终端与终端之间的互联互通[1]。无线介质可以为电磁波、光波。在确定传输介质后，需要开展编码工作，调制电磁波信号，通过不同电磁波幅度、频率、相位等表示信息。

2 无线通信技术在工业自动化领域中的应用

相较于传统有线通讯技术而言，无线通信技术具有显著的可移动性特征，在通讯区内的终端可以进行随意移动及布置，组网灵活性更强、覆盖面积大、扩张性能高，可被广泛应用在工业自动化领域内。

2.1 无线短程网在工业自动化领域中的应用

无线短程网主要就是利用短距离、小规模无线网络，为工业自动化生产提供更加全面的通讯服务[2]。无线短程网包括蓝牙、UWB技术、红外技术等。在工业生产中，现场内传感器可以与其他设备共同组无线传感器控制网络，满足工厂生产所需的管理及决策信息要求，对提升工业系统运行期间的可控性具有重要意义。

在将无线短程网应用在工业自动化领域中，数据传输速度进一步提升，可为固定宽带用户提供专用信息，使信息拥堵情况得到根本上控制，通讯质量及效率与实际要求相符。同时，无线短程网的网络功能更强，可以容纳数以万计的子设备，对于工业自动化生产环节进行全程管控。无线短程网在实际运行期间的能耗量较低，平时处于休眠状态，运行时间相对较短，内部设施使用寿命延长。

2.2 无线局域网在工业自动化领域中的应用

无线局域网主要就是借助无线技术，在空中传输数据、语音以及视频等信号，比无线短程网的传输距离更长，是当前工业自动化领域无线传输工作的常用技术。无线局域网由无线介质、无线接入点、分布式系统组成。无线局域网组网模式主要包括自组织无线局域网、基础设施无线局域网等。

在自组织无线局域网使用过程中，无线节点之间具有平等通讯关系。发送节点与接收节点可以实现直接通讯目标，不必经过终点节点转发，传输效率更强。在基础设施无线局域网内，两节点之间的通讯必须借助无线接入点中转进行。虽然基础无线局域网数据传输效率不高，但传输过程具有更加显著的安全性与可靠性。

在工业自动化生产过程。内部设施需要借助隔离型信号转换器实现串口信号与网络信号的相互转换。转换后的信号应当满足无线通信标准，并且支持通讯协议各项要求[3]。无线局域网设施安装更加便捷，可控制工业布线成本，增强设备在实际运行期间的网络通讯能力。在应用无线局域网期间，还可以对设备故障进行定位及维护，发现设备在实际运行过程中的故障问题，并向相关工作人员及时发送故障位置信息。

3 工业自动化领域无线通信技术发展趋势

工业自动化发展对生产现场数据传输质量及效率提出了更高要求。在工业内部设施数量不断增加的当前背景下，传统无线通信设施无法满足设备监管需求，应当对无线通信技术进行不断优化，增强无线通信设施覆盖面积广、运行成本低等优势。

在未来工业自动化领域无线通信技术发展过程中，应当结合低功耗广域网授权频谱，优化无线通信网络结构，进一步控制网络布置成本。具体来说，使用NB-IOT技术，应用该技术保护带部署、独立部署与带内部署等功能，实现网络的互联互通目标。

当前工业自动化无线网络主要为全球无线接入网络，无线侧对空口进行接入处理，高层单元对非结构层设计进行处理。核心网络承担此信息交互功能，与终端非接入层交互。在无线通信平台接收到核心网络转发的数据后，将其推送给网络服务层。

为确保无线通信技术能够发挥出更加积极有效的作用，还可将LoRa技术应用在工业自动化发展中，通过使用全球各地免费的频段，使信息网络可以更加便捷的建设与部署[4]。该技术内部包括节点、网关、网络服务器等。网关可将获取到的数据传输到网络服务器进行处理，并查看及验收相关数据，为工业设备的运行提供更加有力的数据支持。

在无线通信网络未来发展过程中，网络结构应当朝向高灵敏度、低运行功耗发展，应用先进的线性调频技术，延长终端设备运行的全生命周期。同时，采用合理手段扩大无线通信系统容量，增加多信道通讯业务。要求无线通信设施具有测距与定位功能，对以终端及中央网关为基础的信号以及空中传输时间进行测距，确保工业设备运行状态、所在位置等信息能够被及时传输的控制系统，为制定出专项可信的生产设备运维方案，加强工业自动化生产管控力度提供重要的数据支持。

4 结语

总而言之，社会经济的快速发展使工业领域自动化建设进程进一步推进，无线通信技术被更加广泛的应用在工业自动化内。为切实发挥出无线通信技术在实际应用期间的积极作用，需基于工业自动化发展需求，构建起专项完善的工业自动化网络构架。同时，在网络节点个数增多的情况下，工业自动化发展也需要做好安全管控工作，控制无线通信技术应用成本，实现安全高效的工业自动化发展目标。