智能信息感知技術(shù) 課件 第四章 智能傳感器及網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)

2024-07-231智能傳感技術(shù)——第四章

智能傳感器及網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)目錄智能傳感器概述智能傳感器網(wǎng)絡(luò)智能傳感器網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)多傳感器網(wǎng)絡(luò)信息的融合2024-07-2324.1智能傳感器概述2024-07-234.1.1智能傳感器的定義智能傳感器在發(fā)展的同時(shí)，其功能、內(nèi)涵得到不斷的加強(qiáng)和完善，所以智能傳感器至今尚無統(tǒng)一、確切的定義。但是，業(yè)界普遍認(rèn)為智能傳感器是利用傳感技術(shù)和微處理器技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)高性能檢測的基礎(chǔ)上，還具備記憶存儲(chǔ)、信息處理、邏輯思維、推理判斷等智能化功能的新型傳感器。智能傳感器與人類智能相類似，其傳感器相當(dāng)于人類的感知器官，其微處理器相當(dāng)于人類大腦，可進(jìn)行信息處理、邏輯思維與推理判斷，存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)"知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)"與采集的有用數(shù)據(jù)。簡化的概念對比圖可以參照圖4-1。4.1智能傳感器概述4.1.1智能傳感器的定義圖4-1

智能傳感器與人類智能的對比2024-07-234.1智能傳感器概述2024-07-234.1.1智能傳感器的定義有以下幾個(gè)定義被普遍應(yīng)用：①、智能傳感器是能夠調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)部性能以優(yōu)化對外界數(shù)據(jù)獲取能力的傳感器系統(tǒng)。在這一定義中，對環(huán)境的適應(yīng)及補(bǔ)償能力是智能化傳感器的核心。②、智能傳感器是將敏感元件及信號和處理器組合在單一集成電路中的器件。在這種定義中，對信號處理器的最低要求不是很明確。一般來說，系統(tǒng)中應(yīng)包括基本的集成電路組件（信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換器）、微處理器、邏輯功能以及得出結(jié)論的功能。4.1智能傳感器概述2024-07-234.1.1智能傳感器的定義有以下幾個(gè)定義被普遍應(yīng)用：③、智能傳感器是可提供比正確表達(dá)被測對象參量更多功能的傳感器，符合這個(gè)定義的傳感器通常也稱為靈巧傳感器。典型的例子就是可集成到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中應(yīng)用的傳感器。盡管有很多不同的定義，但是智能傳感器的主要組成部分是基本相同的。智能傳感器的基本單元包括：①敏感元件或敏感元件陣列；②激勵(lì)控制單元；③放大；④模擬濾波；⑤信號轉(zhuǎn)換；⑥補(bǔ)償；⑦數(shù)字信號處理；⑧數(shù)字通信。從其組成部分可以看出，這種智能傳感器已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了普通概念上傳感器所具有的功能。因此，智能傳感器更像是一個(gè)具有敏感元件、數(shù)據(jù)獲取、處理及傳輸功能的完整系統(tǒng)。4.1智能傳感器概述4.1.1智能傳感器的定義圖4-2

智能傳感器的基本結(jié)構(gòu)框架圖2024-07-234.1智能傳感器概述2024-07-234.1.1智能傳感器的定義如圖4-2所示，智能傳感器主要由傳感器、微處理器及相關(guān)電路組成。傳感器將被測物理量、化學(xué)量等轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，送到信號調(diào)理電路中，經(jīng)過濾波放大、數(shù)模轉(zhuǎn)換等信號預(yù)調(diào)處理后送到微處理器。微處理器對接收的信號進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析和處理后，一方面通過反饋回路對傳感器與信號調(diào)理電路進(jìn)行調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)對測量過程的調(diào)節(jié)和控制，另一方面將處理后的結(jié)果傳送到輸出接口，經(jīng)過接口電路的處理后按照輸出格式輸出數(shù)字化的測量結(jié)果。其中微處理器可以是微控制器(MicrocontrollerUnit,MCU)、數(shù)字信號處理器(Digital

Signal

Processing,DSP)、專用集成電路(Application-Specific

Integrated

Circuit,ASIC)、現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(Field-Programmable

GateArray,FPGA)、微型計(jì)算機(jī)。4.1智能傳感器概述USB等接口與微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化雙向通信。2024-07-234.1.2智能傳感器的特性首先，通過圖4-3所示的智能稱重傳感器系統(tǒng)來認(rèn)識(shí)智能傳感器技術(shù)的功能特點(diǎn)。稱重傳感器將被測目標(biāo)的重量轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過模-數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后輸入單片機(jī)，此時(shí)測量的目標(biāo)重量電信號受溫度、非線性等因素的影響，并不能較準(zhǔn)確地反映目標(biāo)的真正重量。所以，智能稱重傳感器可以加入溫度傳感器測量環(huán)境溫度，同樣通過模-數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號輸入單片機(jī)。存儲(chǔ)設(shè)備中存儲(chǔ)有用于非線性校正的數(shù)據(jù)。稱重傳感器測得的目標(biāo)重量數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算處理、消除非線性誤差，同時(shí)根據(jù)溫度傳感器測得的環(huán)境溫度進(jìn)行溫度補(bǔ)償、零點(diǎn)自校正、數(shù)據(jù)校正，并將處理后的數(shù)據(jù)存人存儲(chǔ)設(shè)備中，還可以在顯示設(shè)備上顯示，以及通過RS-232，4.1智能傳感器概述4.1.2智能傳感器的特性圖4-3

智能稱重傳感器系統(tǒng)原理圖2024-07-234.1智能傳感器概述2024-07-234.1.2智能傳感器的特性可見，由于智能傳感器引入了微處理器進(jìn)行信息處理、邏輯思維、推理判斷，使其除了傳統(tǒng)傳感器的檢測功能外，還具有數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)通信等功能，其功能已經(jīng)延伸至儀器的領(lǐng)域，具有如下功能特點(diǎn)。①

補(bǔ)償功能這是智能傳感器最突出的功能。由于智能傳感器內(nèi)部集成有可用于對信號進(jìn)行數(shù)字化處理的嵌入式微處理器，因此可實(shí)現(xiàn)對傳感器性能的多方面補(bǔ)償，如零點(diǎn)補(bǔ)償、增益補(bǔ)償、線性補(bǔ)償、溫度漂移補(bǔ)償?shù)?。智能傳感器利用微處理器對測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，采用多次擬合、差值計(jì)算或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對漂移和非線性等進(jìn)行補(bǔ)償，從而獲得較精確的測量結(jié)果。此外智能傳感器還可以判斷某傳感器的信號是否在合理范圍內(nèi)、是否與某相鄰傳感器的檢測結(jié)果相符、輸出信號的變化速度是否合理、輸出信號的變化是否真的代表被測量量的變化等。4.1智能傳感器概述2024-07-234.1.2智能傳感器的特性②自校零、自標(biāo)定、自校正、自適應(yīng)量程功能這是智能傳感器技術(shù)的重要功能之一。操作者輸入零值或某一標(biāo)準(zhǔn)量值后，智能傳感器中自動(dòng)校準(zhǔn)軟件可以自動(dòng)對傳感器進(jìn)行在線校準(zhǔn)。智能傳感器還可以通過對環(huán)境的判斷自動(dòng)調(diào)整零位和增益等參數(shù)，可以根據(jù)微處理器中的算法和EPROM中的計(jì)量特性數(shù)據(jù)與實(shí)測數(shù)據(jù)對比校對和在線校正。甚至，部分智能傳感器可以根據(jù)不同測量對象自動(dòng)選擇最合適量程，以獲取更準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)。③自診斷（自檢）功能智能傳感器在上電及工作工程中可以進(jìn)行自檢，利用檢測電路或算法檢查硬件資源(包括傳感器和電路模塊)和軟件資源有無異?；蚬收?。其中，傳感器故障診斷是智能傳感器自診斷技術(shù)的核心內(nèi)容，對于傳感數(shù)據(jù)異常、硬件故障需及時(shí)報(bào)警，并實(shí)現(xiàn)故障定位、故障類型判別，以便采取相應(yīng)措施。4.1智能傳感器概述2024-07-234.1.2智能傳感器的特性④計(jì)算功能與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記憶功能智能傳感器可以實(shí)現(xiàn)多種層次的計(jì)算功能，包括信號調(diào)理（如模擬與數(shù)字濾波）、信號轉(zhuǎn)換（A/D轉(zhuǎn)換、V/F轉(zhuǎn)換）、邏輯控制（如產(chǎn)生系統(tǒng)所需的各種脈沖信號，甚至采用數(shù)字合成方式輸出穩(wěn)定的激勵(lì)信號）、數(shù)據(jù)壓縮（如特征數(shù)據(jù)提?。?shù)據(jù)決策（如模式識(shí)別、數(shù)據(jù)分類）等；而且隨著嵌入式微處理器系統(tǒng)功能的不斷強(qiáng)化，許多復(fù)雜的算法，如模糊算法、基因算法等，都在智能傳感器中有所應(yīng)用。智能傳感器也可以存儲(chǔ)各種信息，如校正數(shù)據(jù)、工作日期等。4.1智能傳感器概述4.1.2智能傳感器的特性⑤雙向通信和數(shù)字輸出功能數(shù)字式雙向通信是智能傳感器關(guān)鍵標(biāo)志之一。傳統(tǒng)意義上的傳感器系統(tǒng)是由專業(yè)人士對某特定應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，這種方式的局限在于系統(tǒng)的集成度低（受設(shè)計(jì)者知識(shí)及能力所限制，每個(gè)系統(tǒng)中所能采用的傳感器數(shù)目有限）、成本高及可拓展性差。智能傳感器采用模塊化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的方法解決這一問題，包括傳感器電氣接口的標(biāo)準(zhǔn)化以及傳輸協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化，可實(shí)現(xiàn)傳感器的即插即用乃至分布式、可重配置的傳感器系統(tǒng)?；诟鞣N通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器已經(jīng)成為分布式測控技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。正是有了通信功能，才可以構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的智能傳感器。智能傳

感器的微處理器不僅能接收、處理傳感器的測量數(shù)據(jù)，也能將控制信息發(fā)送至傳感器，在測量過程中對傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制。智能傳感器的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字輸出接口可與計(jì)算機(jī)或接口總線方便連接，進(jìn)行通信與信息管理，可以與計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)適配器

連接2進(jìn)024行-07-遠(yuǎn)23程通信與管理。4.1智能傳感器概述2024-07-234.1.2智能傳感器的特性⑥組態(tài)功能智能傳感器中可設(shè)置多種模塊化的硬件和軟件，用戶可通過微處理器發(fā)出指令，改變智能傳感器的硬件模塊和軟件模塊的組合狀態(tài)，完成不同的測量功能。由于智能傳感器技術(shù)具有以上功能，使得它與傳統(tǒng)傳感器相比，具有如下特點(diǎn)。（1）、測量精度高智能傳感器技術(shù)具有自校零、自校正、自適應(yīng)量程、自補(bǔ)償和數(shù)字濾波等多項(xiàng)新技術(shù)，可以有效修正各種確定性系統(tǒng)誤差和一定程度補(bǔ)償隨機(jī)誤差，降低噪聲，大大提高了測量精度。4.1智能傳感器概述2024-07-234.1.2智能傳感器的特性（2）、可靠性和穩(wěn)定性高集成式智能傳感器消除了傳統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)的某些不可靠因素，提高了抗干擾性能;同時(shí)，智能傳感器技術(shù)能定時(shí)或不定時(shí)對軟硬件資源進(jìn)行自診斷，對于異常情況或故障能及時(shí)報(bào)警或處理，甚至自恢復(fù)，這些都大大提高了智能傳感器的可靠性和穩(wěn)定性。（3）、性價(jià)比高與普通傳感器相比，智能傳感器更容易實(shí)現(xiàn)，而且其使用低價(jià)的微處理器、集成電路工藝和編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其具有更高的性價(jià)比。（4）、智能化、多功能化智能傳感器技術(shù)由于采用微處理器及相關(guān)算法，使其具有某些與人類相似的智能思維與行為，實(shí)現(xiàn)多種提高測量性能、簡化操作的功能。4.1智能傳感器概述4.1.3常用傳感器智能化方式實(shí)現(xiàn)傳感器各項(xiàng)功能的智能化和建立智能傳感器系統(tǒng)，是傳感器克服自身不足，獲得高穩(wěn)定性、高可靠性、高精度、高分辨率和高適應(yīng)能力的必由之路，這就是奠定智能化傳感器實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的內(nèi)容。就目前的發(fā)展情況看，實(shí)現(xiàn)傳感器智能化有至少3種不同的途徑：利用計(jì)算機(jī)合成（智能合成）利用特殊功能的材料（智能材料）利用功能化幾何結(jié)構(gòu)（智能結(jié)構(gòu)）第一條智能合成途徑是最常見的。它的一個(gè)典型應(yīng)用是具有信息處理功能的傳感功能合成，通常表現(xiàn)為傳感裝置與微處理器的結(jié)合，即使在設(shè)計(jì)完成后，亦可通過編程改變算法，從而表現(xiàn)出多功能的適應(yīng)性。利用模擬電路或網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)并行操作，并采用優(yōu)化、簡化的特性提取方法進(jìn)行信息2處024理-07-，23這種合成稱為計(jì)算型傳感器。4.1智能傳感器概述2024-07-234.1.3常用傳感器智能化方式第二和第三條途徑中，信號處理形式為模擬信號判別，即僅僅選擇出有用的信號，對噪音或非期望效應(yīng)則通過特殊材料或特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)抑制。這樣增強(qiáng)了信號的選擇性。在第二條途徑中，特有的目標(biāo)材料與傳感器材料的結(jié)合有利于實(shí)現(xiàn)幾乎是理想的信號選擇性。比如固定在生物傳感器頂端的酶就是這種材料的一個(gè)典型例子。在第三條途徑中，信號處理功能通過傳感器傳感裝置的幾何結(jié)構(gòu)或機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。比如光波和聲波的傳遞可通過不同媒體間邊緣的特殊形狀來控制；波的折射和反射可通過反射器的表面形狀控制；而通過透鏡或凹鏡就是最簡單的應(yīng)用范例。只有來自目標(biāo)空間的某一定點(diǎn)的發(fā)射光才能被集中在圖像空間的一個(gè)定點(diǎn)上；而影響結(jié)果的散射光效應(yīng)可在圖像平面被濾除。4.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)2024-07-23網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器是傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的高速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化的自動(dòng)測試技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了大型復(fù)雜系統(tǒng)的遠(yuǎn)程測試，是信息時(shí)代測試的必然趨勢。傳感器作為信息采集必不可少的裝置，也必然順應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化這一潮流，于是出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器的概念。網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器技術(shù)致力于研究智能傳感器的網(wǎng)絡(luò)通信功能，將傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)融合，從而實(shí)現(xiàn)信息的采集、傳輸和處理的真正統(tǒng)一和協(xié)同。它不僅實(shí)現(xiàn)了智能化，如自補(bǔ)償、自校準(zhǔn)、自診斷、數(shù)值處理、雙向通信、信息儲(chǔ)存、數(shù)字量輸出等功能，而且還將敏感元件、轉(zhuǎn)換電路和變送器結(jié)合為一體，并在自身內(nèi)部嵌入了通信協(xié)議，直接傳送滿足通信協(xié)議的數(shù)字信號，從而具有強(qiáng)大的通信能力。4.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)2024-07-234.2.1智能傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器主要包括三種結(jié)構(gòu)，即基于現(xiàn)場總線的智能傳感器基于TCP/IP協(xié)議的智能傳感器無線傳感器網(wǎng)絡(luò)4.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)2024-07-234.2.1智能傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)，其在控制現(xiàn)場建立一條高可靠性的數(shù)據(jù)通信線路，以此實(shí)現(xiàn)各個(gè)智能傳感器之間及智能傳感器與主控機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。智能傳感器被賦予現(xiàn)場總線式通信功能之后。主控系統(tǒng)以現(xiàn)場總線為紐帶，從而把單個(gè)智能傳感器變成一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。經(jīng)過智能傳感器預(yù)處理的數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線匯集到主機(jī)上，進(jìn)行更高級的處理，使系統(tǒng)由面到點(diǎn)、再由點(diǎn)到面。對被控對象進(jìn)行分析判斷，提高了系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)能力。這樣就把各個(gè)智能傳感器連接成了可以互相溝通信息、共同完成控制任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。4.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)2024-07-234.2.1智能傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)傳感器總線是現(xiàn)場總線技術(shù)在傳感器領(lǐng)域的一個(gè)分支，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用接口標(biāo)準(zhǔn)問題至關(guān)重要?，F(xiàn)有的現(xiàn)場總線種類有數(shù)十種之多，由于各廠家通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不同，存在著智能傳感器的兼容和互換性問題。影響了總線式智能傳感器的應(yīng)用。鑒于分布式控制和傳感器間的通信(特別是無線通信)的需求越來越迫切，因此集傳感、處理和通信為一體的智能傳感器以及傳感器的網(wǎng)絡(luò)化，成為傳感器技術(shù)發(fā)展的重要趨勢。IEEE的儀表與測量技術(shù)委員會(huì)和美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)協(xié)會(huì)聯(lián)合于1995年底制定出了一種簡化控制網(wǎng)絡(luò)和智能傳感器連接標(biāo)準(zhǔn)的IEEE1451智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)方案。符合IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)的有線網(wǎng)絡(luò)化傳感器的典型體系結(jié)構(gòu)如圖4-4所示。4.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)4.2.1智能傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖4-4

基于IEEE

1451的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器體系結(jié)構(gòu)IEEE1451為智能傳感器與現(xiàn)在所有的各種總線提供了通用的接口標(biāo)淮。這種接口的標(biāo)準(zhǔn)化有利于實(shí)現(xiàn)傳感器的即插即用，也必將進(jìn)一步推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器的發(fā)展與應(yīng)用。關(guān)于IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)族在下面的相關(guān)小節(jié)有詳細(xì)介紹，這里就不再展開論述。2024-07-234.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)2024-07-234.2.1智能傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于TCP／IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與智能傳感器相結(jié)合的產(chǎn)物。通過將這種傳感器直接與Internet網(wǎng)絡(luò)連接，使其與普通計(jì)算機(jī)一樣成為網(wǎng)絡(luò)中的獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，并具有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的組態(tài)性和可操作性。這樣的信息就能跨越網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的任何區(qū)域，進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程在線測試，使傳統(tǒng)測控系統(tǒng)的信息采集、數(shù)據(jù)處理等方式產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)可以直接在網(wǎng)絡(luò)上傳輸、發(fā)布和共享。這也使測控系統(tǒng)本身發(fā)生了質(zhì)的飛躍，可對網(wǎng)絡(luò)上任何測控系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)中的現(xiàn)場傳感器進(jìn)行在線編程和組態(tài)，使測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生了重大變革。同時(shí)，通過研制特定的嵌入式TCP／IP軟件?？墒沟脺y控網(wǎng)與信息網(wǎng)融為一體。基于TCP／IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器的基本結(jié)構(gòu)如圖4-5所示。4.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)4.2.1智能傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖4-5

基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器體系結(jié)構(gòu)2024-07-234.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)4.2.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器是以嵌入式微處理器為核心，集成了傳感單元、信號處理單元和網(wǎng)絡(luò)接口單元的新一代傳感器。與其他類型的傳感器相比，網(wǎng)絡(luò)化有如下特點(diǎn)：①

嵌入式技術(shù)和集成電路技術(shù)的引入，使傳感器的功耗降低，體積減小，抗干擾性和可靠性提高，更能滿足工程應(yīng)用需要。②

多敏感功能。智能傳感器將原來分散的、各自獨(dú)立的、僅能敏感單一參量的傳感器集成為具有多敏感功能的傳感器，同時(shí)測量多種物理量和化學(xué)量，全面反映被測量物質(zhì)的綜合信息。③

微處理器的引入使傳感器成為硬件和軟件的結(jié)合體，能根據(jù)輸入信號值進(jìn)行一定程度的判斷和決策制定，實(shí)現(xiàn)自校正和自我保護(hù)功能。非線性補(bǔ)償、零點(diǎn)漂移和溫度補(bǔ)償?shù)溶浖夹g(shù)的應(yīng)用，使傳感器具有很高的線性度和測量精度。④

網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)的應(yīng)用使傳感器能方便的接入網(wǎng)絡(luò)，為系統(tǒng)的擴(kuò)充和維護(hù)提供了極大的方便，也改變了傳統(tǒng)傳感器與特定測控設(shè)備間的點(diǎn)到點(diǎn)連接方式，從而顯著地降低了現(xiàn)場布線的20復(fù)24-0雜7-2程3度并減輕了電纜質(zhì)量。4.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)2024-07-234.2.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)可見，網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器或者說智能傳感器網(wǎng)絡(luò)使傳感器由單一功能、單一檢測向多功能和多點(diǎn)檢測發(fā)展；從被動(dòng)檢測向主動(dòng)進(jìn)行信息處理方向發(fā)展；從孤立元件向系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展；從就地測量向遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)在線測控發(fā)展。而且，網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器使傳統(tǒng)測控系統(tǒng)的信息采集、數(shù)據(jù)處理等方式產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍——各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)直接在網(wǎng)絡(luò)上傳輸、發(fā)布與共享。這使得測控系統(tǒng)本身也發(fā)生了質(zhì)的飛躍——可在網(wǎng)絡(luò)上任何節(jié)點(diǎn)對現(xiàn)場傳感器進(jìn)行在線編程和組態(tài)，使測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生了重大變革。4.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)4.2.3有限智能傳感器網(wǎng)絡(luò)總線式和TCP／IP式網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器通常都是有線式的傳感器網(wǎng)絡(luò)，目前尚處于不斷發(fā)展與進(jìn)步的階段，在實(shí)際應(yīng)用中還面臨許多技術(shù)及理論方面的問題，主要體現(xiàn)在以下幾方面：①現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。基于現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器已經(jīng)初步成為工業(yè)過程控制系統(tǒng)的主流儀表，但其國際標(biāo)準(zhǔn)的制定因技術(shù)、商業(yè)利益等原因進(jìn)展緩慢?，F(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一影響了總線式智能傳感器的應(yīng)用。由于各廠家通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的不同，存在著智能傳感器的兼容和互換性問題。現(xiàn)有的現(xiàn)場總線智能傳感器不售是采用何種通信協(xié)議，都不是統(tǒng)一的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。這就決定了它們和控制系統(tǒng)之間的通信還是以模擬信號為主，其上疊加的數(shù)字信號由于傳輸速率低還不能充分發(fā)揮其作用。若完全采用數(shù)字通信，會(huì)帶來諸202如4-07經(jīng)-23

常變換儀表等麻煩，給現(xiàn)場總線智能傳感器的靈活應(yīng)用帶來障礙。4.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)2024-07-234.2.3有限智能傳感器網(wǎng)絡(luò)②智能化水平低?，F(xiàn)有的智能傳感器雖然在響應(yīng)速度、精度、控制檢測等方面得到一定的應(yīng)用，但離真正的智能化還有一段距離。常見的智能傳感器只是利用微計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)線性補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償及進(jìn)行一些簡單的判斷和診斷，以增強(qiáng)功能，提高性能。這與人工智能行為還相差甚遠(yuǎn)，它僅僅是數(shù)據(jù)處理層次上的低級智能，其學(xué)習(xí)能力和對外界環(huán)境的分析判斷能力還遠(yuǎn)不及人工智能。智能傳感器應(yīng)充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能、模糊理論、專家系統(tǒng)等技術(shù)，向接近或達(dá)到人類智能水平的方向發(fā)展，使其具有完善的學(xué)習(xí)思維等功能，在實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，以完成更復(fù)雜的任務(wù)。這就對軟件設(shè)計(jì)、微機(jī)械加工技術(shù)等領(lǐng)域提出了更高的要求。4.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)2024-07-234.2.3有限智能傳感器網(wǎng)絡(luò)③集成度低。目前實(shí)際應(yīng)用的智能傳感器產(chǎn)品有許多還是模塊化、分離式結(jié)構(gòu)的，有的還僅僅是將敏感元件和電子線路緊湊地安裝在同一外殼內(nèi)組成的所謂混合智能傳感器。集成化程度低使得智能傳感器無論在性能還是體積、質(zhì)量方面都還沒有充分發(fā)揮其優(yōu)勢。今后要充分利用傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)和微機(jī)械加工技術(shù)，制造高集成度的智能傳感器，使敏感功能、控制功能及存儲(chǔ)記憶功能在一個(gè)芯片上同時(shí)實(shí)現(xiàn)。近年來。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究得到了國內(nèi)外研究人員的廣泛重視，相對于有線式傳感器網(wǎng)絡(luò)而言，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用更為廣泛，在很多有線式網(wǎng)絡(luò)難以實(shí)現(xiàn)的場合，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)都有用武之地，因此下面單列一節(jié)對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行概述。4.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)特的作用。2024-07-234.2.4

無線智能傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN(Wireless

SensorNetwork)是由大量具有特定功能的傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織的無線通信方式，相互傳遞信息，協(xié)同地完成特定功能的智能專用網(wǎng)絡(luò)。它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)、微電子制造和軟件編程等技術(shù)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)所監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對收集到的信息進(jìn)行處理后傳送給終端用戶。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的應(yīng)用價(jià)值，近年來在國際上引起了廣泛的重視，并投入了大量資金。國際上各機(jī)構(gòu)組織對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)研究的高度重視，也大大促進(jìn)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在許多應(yīng)用領(lǐng)域都開始發(fā)揮其獨(dú)4.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)4.2.4

無線智能傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種“智能”網(wǎng)絡(luò)，它有如下的特點(diǎn)：傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目大，密度高，采用空間位置尋址在一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中．為保證網(wǎng)絡(luò)可用性和生存能力，可能有成千上萬的節(jié)點(diǎn)，因而其節(jié)點(diǎn)密度高，且由于傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目大，網(wǎng)絡(luò)中一般不支持任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的點(diǎn)對點(diǎn)通信，因而在進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸中采用空間位置尋址。傳感器節(jié)點(diǎn)的能量、計(jì)算能力和存儲(chǔ)容量有限隨著傳感器節(jié)點(diǎn)的微型化，在設(shè)計(jì)中大部分節(jié)點(diǎn)的能量靠電池提供，其能量有限，而且由于條件限制，難以在使用過程中給節(jié)點(diǎn)補(bǔ)充能量或更換電池，所以傳感器節(jié)點(diǎn)的能量限制是整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的瓶頸，它直接決定了網(wǎng)絡(luò)的工作壽命；另一方面，傳感器節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力都較低，使得其不能進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。因而對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究者們提出了挑戰(zhàn)，必須設(shè)計(jì)簡單有效的路由協(xié)議等，20以24-0適7-23用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。4.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)2024-07-234.2.4

無線智能傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)易變化，具有自組織能力由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)節(jié)能的需要，傳感器節(jié)點(diǎn)可在工作和睡眠狀態(tài)之間切換，傳感器節(jié)點(diǎn)隨時(shí)可能由于各種原因發(fā)生故障失效，或者可能為網(wǎng)絡(luò)添加新的傳感器節(jié)點(diǎn)，這些情況的發(fā)生都使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在使用中很容易發(fā)生變化。此外，如果節(jié)點(diǎn)具備移動(dòng)能力，也必定會(huì)帶來網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓；诰W(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)易變化，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自組織、自配置的能力。傳感器節(jié)點(diǎn)具有數(shù)據(jù)融合能力在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，由于傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目大，很多節(jié)點(diǎn)會(huì)采集到相同類型的數(shù)據(jù)，因而，通常要求其中的一些節(jié)點(diǎn)具有數(shù)據(jù)整合能力，能對來自多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，再送給信息處理中心。數(shù)據(jù)融合可以減少冗余數(shù)據(jù)，從而可以減少在傳送數(shù)據(jù)進(jìn)程中的能量消耗，延長網(wǎng)絡(luò)的壽命。4.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)2024-07-234.2.4

無線智能傳感器網(wǎng)絡(luò)跟無線Mesh(網(wǎng)狀)網(wǎng)絡(luò)相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量較小，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量較大，主要是Internet業(yè)務(wù)(包括多媒體業(yè)務(wù))；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性較強(qiáng)，因而能源問題是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要問題，而無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是固定的，即使移動(dòng)，其移動(dòng)性也很小，所以可以直接由電網(wǎng)供電，故其節(jié)點(diǎn)能量不受限制。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是無線自組織(Ad—hoc)網(wǎng)絡(luò)的一種典型應(yīng)用，其必然具有無線自組織特征，但與傳統(tǒng)的Ad—hoc網(wǎng)絡(luò)相比，又有一些不同之處。主要區(qū)別有以下幾點(diǎn)：4.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)2024-07-234.2.4

無線智能傳感器網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包含的節(jié)點(diǎn)效量比Ad—hoc網(wǎng)絡(luò)高幾個(gè)數(shù)量級。在分布密度方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的分布密度很高。由于能量限制和環(huán)境因素．無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)易損壞和出故障。由于節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)和損壞，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)頻繁變化。在通信方式方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要使用廣播通信，而Ad—hoc節(jié)點(diǎn)采用點(diǎn)對點(diǎn)通信。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能量、計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力受限。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量的原因，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)沒有統(tǒng)一標(biāo)識(shí)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)為中心。4.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)2024-07-234.2.4

無線智能傳感器網(wǎng)絡(luò)通常情況下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4-6所示。具有射頻功能的傳感器節(jié)點(diǎn)分布于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部分，負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)的感知和采集，并且通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)送至匯聚節(jié)點(diǎn)(網(wǎng)關(guān)或者基站)。匯聚節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控或管理中心通過公共網(wǎng)絡(luò)等(如Internet網(wǎng)絡(luò)／衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)等)進(jìn)行通信，從而用戶對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，以便做出判斷或者決策。圖4-6

典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖4.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)2024-07-234.2.4

無線智能傳感器網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)(如Internet網(wǎng)絡(luò))一樣，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分層網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層，其協(xié)議體系結(jié)構(gòu)如圖4-7所示。物理層負(fù)責(zé)對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣量化，以及信號的調(diào)制、發(fā)送與接收，也就是進(jìn)行比特流的傳輸；數(shù)據(jù)鏈路層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)成幀、幀檢測、媒質(zhì)接入控制以及差錯(cuò)控制來降低節(jié)點(diǎn)間的傳輸沖突；網(wǎng)絡(luò)層主要完成數(shù)據(jù)的路由轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)傳感器與傳感器、傳感器與信息接收中心問的通信；如果信息只是在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部傳遞，則傳輸層可以不需要，但是從實(shí)際應(yīng)用來看，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要和外部的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信來傳遞數(shù)據(jù)，這時(shí)傳輸層將提供無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的尋址方式，并將其變換為外部網(wǎng)絡(luò)的尋址方式，也就是完成數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換功能，在應(yīng)用層，根據(jù)用戶不同需要采用不同的應(yīng)用軟件，就可實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)專門的應(yīng)用目的。4.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)2024-07-234.2.4

無線智能傳感器網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要采用各種靈活的解決方案。比如，在物理層，可以采用低階調(diào)制技術(shù)、超寬帶(UWB)無線通信技術(shù)、無線射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)等；在媒質(zhì)訪問控制(MAC)子層可以采用分布式接入控制算法、公平資源分配算法等，在網(wǎng)絡(luò)層，針對不同應(yīng)用需要，可采用各種節(jié)省能量的分布式路由算法和協(xié)議，以及數(shù)據(jù)融合的算法。由圖4-7可見，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)中定義了跨層管理技術(shù)和應(yīng)用支持技術(shù)，如能量管理、拓?fù)涔芾淼取?.2智能傳感器網(wǎng)絡(luò)4.2.4

無線智能傳感器網(wǎng)絡(luò)圖4-7

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)圖2024-07-234.3智能傳感器網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)4.3.1智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)定義標(biāo)淮的基本目標(biāo)是：開發(fā)一個(gè)與網(wǎng)絡(luò)、傳感器提供商都無關(guān)的傳感器接口，即一套通用的通信接口，以使變送器能夠獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)，并與現(xiàn)有基于微處理器的系統(tǒng)、儀器儀表和現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)相連，解決不同網(wǎng)絡(luò)間的兼容性問題，最終實(shí)現(xiàn)變送器到網(wǎng)絡(luò)的互換性與互操作性；提供包含有制造商相關(guān)數(shù)據(jù)(傳感器身份、校準(zhǔn)、校正數(shù)據(jù)、測量范圍和制造廠家的有關(guān)信息等)的傳感器電子數(shù)據(jù)表TEDS(TransducerElectronic

Data

Sheets)標(biāo)淮格式；支持傳感器數(shù)據(jù)、控制、定時(shí)、結(jié)構(gòu)和校準(zhǔn)的一個(gè)通用模式，允許以最小的花費(fèi)實(shí)現(xiàn)傳感器的安裝、升級、更換、卸載，實(shí)現(xiàn)傳感器的即插即用；避免易出的錯(cuò)誤和人為的數(shù)據(jù)進(jìn)入，省略系統(tǒng)構(gòu)成的步驟，使傳感器和執(zhí)行器的有線、無線連接變得容易。執(zhí)行這個(gè)標(biāo)推，相同的傳感器可以用在多種控制網(wǎng)絡(luò)，并且測量、控制用的控制網(wǎng)絡(luò)選擇，不再受傳感器接插特性的制約，因而傳感器應(yīng)用開發(fā)人員可以把精力集中于拓展應(yīng)用的價(jià)值和創(chuàng)新方面。不用再耗費(fèi)在20開24-0發(fā)7-23不同網(wǎng)絡(luò)的接口方面。4.3智能傳感器網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)2024-07-234.3.2IEEE

14511993年，IEEE

和國家標(biāo)準(zhǔn)與測試學(xué)會(huì)NIST發(fā)起了一個(gè)活動(dòng)，IEEE1451.1～I(xiàn)EEE1451.4相繼出現(xiàn)，導(dǎo)致了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，即：IEEE1451.1

網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用處理器信息模式；IEEE1451.2換能器微處理器通信協(xié)議和換能器電子數(shù)據(jù)單(TEDS)格式；IEEE1451.3多點(diǎn)分布式系統(tǒng)的換能器電子數(shù)據(jù)單格式和數(shù)字通信；IEEE1451.4混合型通信協(xié)議和換能器電子數(shù)據(jù)單格式。IEEE1451的目標(biāo)是：不管傳感器采用有線還是無線的方法，允許傳感器通過一個(gè)通用的接口系列，來存取傳感器數(shù)據(jù)。到目前為止．IEEE1451有8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系列：1451.0、1451.1、1451.2、1451.3、1451.4、1451.5、1451.6、1451.7。4.3智能傳感器網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)4.3.2IEEE

1451（1）1451.0–2007——通用功能、通信協(xié)議和傳感器電子數(shù)據(jù)表(TEDS)格式；（2）1451.1–1999——具有網(wǎng)絡(luò)能力的應(yīng)用處理器信息模；（3）1451.2–1997——傳感器到微處理器通信協(xié)議和TEDS格式；（4）1451.3–2003——多點(diǎn)分布式系統(tǒng)的數(shù)字通信和TEDS格式；（5）1451.4–2004——混合模式通信協(xié)議和TEDS格式；（6）1451.5–2007——無線通信協(xié)議和傳感器電子數(shù)據(jù)表(TEDS)格式；（7）1451.6–2007——CANopen協(xié)議變換器網(wǎng)絡(luò)接口；（8）1451.7–2010——傳感器到射頻識(shí)別系統(tǒng)通信協(xié)議和傳感器電子數(shù)據(jù)表格式。上述標(biāo)準(zhǔn)作為完整的IEEE

1451標(biāo)準(zhǔn)的一部分可以分開采用，也可以一起使用。但存在這樣一個(gè)規(guī)則：數(shù)目字(指1451后的.0、.1、…、.7)大的標(biāo)準(zhǔn)所定義的技術(shù)規(guī)范被完全包含在數(shù)目字小的規(guī)范范圍內(nèi)，這樣可以使每一級上硬件元器件的封裝變得比較緊湊20，24-0類7-23似于面向?qū)ο缶幊讨袛?shù)據(jù)隱藏的概念或者相當(dāng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的協(xié)議層的定義。4.3智能傳感器網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)2024-07-234.3.2IEEE

1451IEEE1451將傳感器分成兩層模塊結(jié)構(gòu)，第一層模塊用來運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和應(yīng)用硬件，稱為網(wǎng)絡(luò)適配器NCAP(Network

Capable

ApplicationProcessor)；第二層模塊為智能變送器接口模塊STIM(Smart

Transducer

Interface

Module)，其中包括變送器和電子數(shù)據(jù)表格TEDS。根據(jù)這種分層模型，使得應(yīng)用在基于各種現(xiàn)場總線的分布式控制系統(tǒng)中的各種變送器的設(shè)計(jì)、制造與系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無關(guān)。IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)族的整體框架和各成員間的關(guān)系如圖4-8所示。從圖中可知，IEEEl451.X標(biāo)準(zhǔn)都可以在一起應(yīng)用，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器系統(tǒng)，但各個(gè)IEEE1451.X也可以單獨(dú)應(yīng)用。IEEE1451.1標(biāo)準(zhǔn)可獨(dú)立于其他1451.X硬件接口標(biāo)準(zhǔn)而單獨(dú)使用，而IEEE1451.X也不需要IEEE1451.1而可以單獨(dú)使用。但是，IEEE1451.X中必須要有一個(gè)類似于IEEE1451.1所具有的軟件結(jié)構(gòu)，它能夠提供物理參數(shù)數(shù)據(jù)、應(yīng)用功能函數(shù)和通信功能，以實(shí)現(xiàn)把基于IEEE1451.X的設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)IEEE1451.1中所具有的功能。4.3智能傳感器網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)4.3.2IEEE

1451圖4-8

IEEE標(biāo)準(zhǔn)族2024-07-234.3智能傳感器網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)2024-07-234.3.3GB/T

34068-2017物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器的一大特點(diǎn)就是能夠通過各種接口實(shí)現(xiàn)與外部網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)的雙向通信，并具備自識(shí)別、自描述、自組織等功能。目前，適用于智能傳感器的通信接口種類繁多，為了優(yōu)化產(chǎn)品之間的兼容性，規(guī)范我國智能傳感器的研究和生產(chǎn)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有必要對智能傳感器接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。GB/T

34068-2017標(biāo)準(zhǔn)對物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器所使用的接口技術(shù)進(jìn)行了規(guī)范，為智能傳感器的接口設(shè)計(jì)提供了參考與指導(dǎo)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器接口方面的術(shù)語和定義、系統(tǒng)的一般構(gòu)成、數(shù)據(jù)格式和通信接口。標(biāo)準(zhǔn)適用于物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器的接口設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用。其他類似傳感器的接口也可參照此標(biāo)準(zhǔn)。4.3智能傳感器網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)2024-07-234.3.3GB/T

34068-2017在GB/T

34068-2017標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：智能傳感器（intelligent

sensor）是具有與外部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)雙向通信的手段，用于發(fā)送測量、狀態(tài)信息，接收和處理外部命令的傳感器。［GB/T33905.3—2017，定義3.2］智能傳感器通信（intelligentsensor

communication

interface）是智能傳感器之間、智能傳感器與外部網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)之間進(jìn)行雙向通信所需具備