Analyse prospective de l'application sans fil à courte portée dans le contrôle industriel

1. Vue d'ensemble de la station de transmission de données zigbee DTU Interface RS485 statique, tension d'entrée large 8V ~ 28V, spécialement conçue pour l'environnement de contrôle industriel. La courte portée sans fil fait référence aux réseaux sans fil à courte distance et à petite échelle pour obtenir une faible consommation d'énergie et des environnements d'application à faible coût. Elle peut remplacer les communications filaires pour fournir divers services aux utilisateurs industriels et commerciaux. La plus représentative est la technologie Bluetooth (IEEE 802.15.1), technologie Zigbee (IEEE 802.15.4), technologie UWB, NFC, technologie infrarouge, le réseau sans fil à courte portée est appliqué à l'environnement industriel, avec une autonomie et une fiabilité suffisantes, en s'appuyant sur la collecte, l'analyse et le traitement des données de divers systèmes de production, de manière à améliorer la qualité des produits, réduire le travail, augmenter l'efficacité de la production, réduire les coûts, etc.

2. Analyse de l'application à courte portée sans fil Lorsque la courte portée sans fil est appliquée au contrôle industriel, il est nécessaire de déterminer s'il est nécessaire d'appliquer la communication sans fil au système câblé en cours d'exécution et si la communication sans fil est sûre, stable et fiable. opérabilité dans cet environnement industriel, compatibilité et évolutivité, comment faire une disposition et une alimentation raisonnables pour le changement soudain de la solution sans fil, et également besoin de choisir une bonne bande de fréquences sans fil pour éviter les interférences d'autres bandes de fréquences identiques.

Ses avantages sont évidents, ce qui réduit considérablement les coûts d'installation et de maintenance, réduit la main-d'œuvre et la charge de travail inutiles, le démontage et l'assemblage gratuits sans câblage compliqué, et n'a pas besoin de prendre en compte les dommages causés par la perte de ligne, le vieillissement, les souris, etc. Dans le même temps, la très grande perte d'énergie causée par la transmission de ligne est réduite pour atteindre l'objectif d'économie d'énergie.

3. Analyse des perspectives sans fil à courte portée L'environnement industriel est relativement complexe. module sans fil bluetooth  En raison des changements de température et d'humidité industriels, il est nécessaire que le produit puisse toujours fonctionner de manière stable à -40 ° C --- + 85 ° C, humidité 10% -90% (température relative, pas de condensation), pour la sécurité de la production du produit, le système sans fil doit également avoir certaines mesures de protection, telles que la connexion anti-inverse, antidéflagrant, protection contre la foudre, antistatique et autres exigences. Dans le même temps, il est également nécessaire de rester insensible dans un réseau sans fil où coexistent WiFi, téléphones portables, talkies-walkies, etc.. La défaillance d'un ou de plusieurs nœuds n'entraînera pas la paralysie de l'ensemble du réseau sans fil. Routeur industriel/passerelle En même temps, pour la transmission multi-nœuds, la veille des nœuds, la dissimulation des nœuds, la faible latence, etc. ont des exigences strictes.

La transmission sans fil est de plus en plus utilisée dans les applications industrielles.Bien que le réseau sans fil à courte portée ait une base technique assez solide et mature, il a encore besoin d'un développement et d'une recherche particuliers pour l'appliquer dans l'environnement de contrôle industriel.

Paramètres de transmission transparents sans fil du port série vers le module WiFi et fonction de passerelle

Présentation du module de transmission de données WiFi E103-W04 est un port série haute performance et haute fiabilité vers le module de transmission de données sans fil WiFi développé par Ebyte.Le Module Wi-Fi réalise l'interaction de données entre les appareils connectés à Internet. Prend en charge la norme de communication IEEE 802.11 b/g/n, prend en charge la connexion Socket 4 voies ; prend en charge Alibaba Cloud, Baidu Cloud, OneNet, protocole MQTT standard ; prend en charge plusieurs protocoles de communication réseau TCP/UDP/HTTP/MQTT. Le module WiFi est de petite taille et possède sa propre antenne PCB intégrée.Il fonctionne dans la bande de fréquence 2,4 GHz, avec une faible consommation d'énergie et une transmission de données rapide.Le module de transmission de données WiFi peut utiliser le port série pour envoyer et recevoir des données et définir paramètres liés aux commandes AT. Ce module WiFi de transmission à haut débit est largement utilisé dans les applications IoT telles que les appareils électroménagers intelligents, les maisons intelligentes, l'audio et la vidéo sans fil, les jouets intelligents, la surveillance médicale et le contrôle industriel.

Caractéristiques fonctionnelles du module Serveur série WIFI : 1. Prise en charge simultanée de plusieurs protocoles de communication réseau TCP/UDP/HTTP/MQTT ; 2. Prise en charge jusqu'à 4 communications Socket simultanées ; 3. Prise en charge d'Alibaba Cloud, Baidu Cloud, OneNet et MQTT standard protocoles 4. Prend en charge la conversion de protocole Modbus (RTU et TCP); 5. Prend en charge la passerelle de stockage modbus/passerelle de configuration/passerelle multi-hôte 6. Prend en charge la transmission transparente de la transmission de plusieurs protocoles et de la transmission de diffusion; 7. Prend en charge le package d'enregistrement personnalisé, le package de battement de coeur personnalisé Fonction ; 8. Prise en charge de la configuration de l'ordinateur hôte et de la commande AT ; 9. Prise en charge de la reconnexion automatique après déconnexion ; 10. Prise en charge de la transmission continue à grande vitesse ; 11. Prise en charge de la norme IEEE802.11 b/g/n ; 12. Prise en charge de la bande de fréquence 2,4 G ; 13. Prise en charge AP, mode de fonctionnement STA ; 14. Prise en charge de la méthode d'authentification de sécurité WPA2 WIFI ; 15. Prise en charge du DNS dynamique, paquet de service réseau DHCP ; 16. Chien de garde intégré, ne jamais planter 17. Mémoire de paramètres, mise hors tension enregistrer le port série vers Module WiFi bidirectionnel Applications typiques du module WiFi pour des paramètres de transmission transparents : 1. Relevé de compteur sans fil 2. Détection sans fil 3. Maison intelligente 4. Télécommande et télémétrie industrielles 5. Bâtiments intelligents et bâtiments intelligents 6. Surveillance de ligne à haute tension 7. Génie de l'environnement 8. Autoroutes 9. Petite station météo 10. Collecte automatique de données 11. Électronique grand public 12. Robot intelligent 13. Contrôle de l'éclairage public

Liste des avantages et inconvénients du protocole MQTT

L'Internet des objets est une extension et une extension de l'Internet traditionnel. Les terminaux d'utilisateurs s'étendent des ordinateurs traditionnels à tout appareil qui collecte des informations via divers capteurs, puis collecte des informations, échange et communique des informations sur le réseau via des appareils informatiques. La raison pour laquelle le protocole MQTT apparaît est que l'Internet mobile en est encore à ses balbutiements et ne peut pas fournir des garanties de réseau fiables.

1. Avantages du protocole MQTT La particularité du protocole MQTT est que chaque en-tête de message peut être raccourci à 2 octets. solution de communication sans fil  Pour le protocole HTTP, le rétablissement de la connexion HTTP pour chaque nouveau message de demande entraîne une surcharge considérable.  HTTP protocol and the RPC protocol Les connexions persistantes utilisées par MQ et MQTT peuvent réduire considérablement cette surcharge. Tolérant les réseaux instables, MQTT et MQ peuvent récupérer des pannes telles que les déconnexions sans autre exigence de code.

Cependant, HTTP ne peut pas y parvenir par lui-même et le client doit réessayer l'encodage, ce qui ajoute au problème d'identité. Low Power MQTT est conçu pour les cibles à faible puissance. La conception HTTP n'en tient pas compte, ce qui augmente la consommation d'énergie. Avec des millions de clients connectés, le maintien de millions de connexions simultanées dans la pile HTTP représente beaucoup de travail à prendre en charge. Bien que cette prise en charge soit disponible, la plupart des produits commerciaux sont optimisés pour gérer les connexions persistantes sur cette commande. IBM propose IBM MessageSight, un serveur unique monté en rack qui a été testé pour gérer jusqu'à un million de périphériques simultanés sur MQTT. En revanche, MQ n'est pas conçu pour de nombreux clients simultanés. Notifications push.

Vous devez être en mesure d'envoyer des notifications aux clients en temps opportun. Pour cela, vous devez utiliser les méthodes d'interrogation ou push normales. Push est la meilleure solution en termes de batterie, de charge système et de bande passante. Différences dans les plates-formes client. Les clients HTTP et MQTT sont implémentés sur de nombreuses plates-formes. La simplicité de MQTT vous aide à implémenter MQTT sur d'autres clients avec un minimum d'effort. Tolérance aux pannes du pare-feu. Certains pare-feu d'entreprise limitent les connexions sortantes à certains ports prédéfinis, qui sont généralement limités à HTTP (port 80), HTTPS (port 443), etc. HTTP fonctionnera évidemment dans ce cas. MQTT est encapsulé dans une connexion WebSockets et apparaît comme une demande de mise à niveau HTTP, il fonctionne donc dans ce cas.

  2. Inconvénients du protocole MQTT En fait, le protocole MQTT est largement utilisé et peut être trouvé dans presque toutes les grandes entreprises de matériel informatique et Internet, telles que Facebook, BP, Alibaba, Baidu. En raison des avantages techniques du protocole MQTT lui-même, de plus en plus d'entreprises choisissent le protocole MQTT comme protocole standard pour la communication des produits IoT. Module 4G  En conséquence, les ingénieurs ont progressivement réalisé que la fonctionnalité du protocole MQTT devait être améliorée pour une commercialisation à grande échelle. Par exemple : sans un SDK complet, des packages SDK logiciels pour différents appareils hétérogènes sont nécessaires pour communiquer avec les serveurs MQTT (tels que MCU, Linux, Android, IOS, WEB) pour l'interconnexion et l'interopérabilité. Fichier et AV ne sont pas pris en charge. Dans certains scénarios d'application, les informations qui doivent être transmises peuvent ne pas être limitées aux instructions qui doivent communiquer avec les fichiers via AV, comme les signaux vocaux et vidéo. L'intégration avec HTTP tiers n'est pas prise en charge. Le protocole MQTT est supérieur au protocole HTTP conventionnel, mais le serveur WEB basé sur le protocole HTTP traditionnel domine toujours le marché grand public. Ces serveurs doivent être interconnectés avec le protocole MQTT pour réduire les coûts de mise à niveau. Le partage de charge n'est pas pris en charge. Les serveurs de distribution de charge sont également essentiels pour une simultanéité élevée et une protection contre les attaques malveillantes. L'interface de gestion des utilisateurs n'est pas prise en charge. Ceci est particulièrement important lors de l'analyse par l'utilisateur des données de comportement de l'appareil.

À l'ère de l'industrie 4.0 et du big data, il s'agit d'une demande inévitable. Une fois l'appareil hors ligne, les messages hors ligne ne sont pas pris en charge pour compenser la perte d'informations de contrôle du serveur MQTT vers l'appareil. La communication point à point n'est pas prise en charge et le protocole MQTT standard est utilisé. Théoriquement parlant, informatique de périphérie la communication peer-to-peer peut être réalisée en s'abonnant les uns aux autres, mais la logique est relativement compliquée et implique la sécurité des appareils. Lorsque l'appareil B et l'appareil C sont identiques - en cas de sujet, l'appareil A n'a aucun moyen de savoir si le message provient de l'appareil B ou de l'appareil C, et le message est très probablement écouté par l'appareil D. Ne prend pas en charge la communication de groupe ou la gestion de groupe, mais implémente la gestion des membres du groupe. Les membres du groupe peuvent échanger des messages, ce qui est particulièrement utile si un appareil est contrôlé par plusieurs personnes ou si plusieurs appareils sont contrôlés par une seule personne.

Comment utiliser le module Bluetooth pour créer un clavier Bluetooth

Pour fabriquer un clavier Bluetooth, vous devez préparer les matériaux et étapes suivants :

Matériel:

     Carte de développement Arduino (comme Arduino Uno)
     Module Bluetooth (par exemple HC-05 ou HC-06)
     Commutateurs de clavier (sélectionnez le nombre approprié en fonction de vos besoins)
     Câbles de connexion et fils Dupont
     Planche à pain ou circuit imprimé personnalisé
     couvercle du clavier (optionnel)

marcher:

     Connectez le module Bluetooth à la carte de développement Arduino. Connectez la broche VCC du module Bluetooth à la broche 5V de l'Arduino, la broche GND à la broche GND de l'Arduino, la broche TX à la broche RX de l'Arduino et la broche RX à la broche TX de l'Arduino. Assurez-vous que les connexions sont correctes et sécurisées.

     Connectez le commutateur du clavier à la carte de développement Arduino. Chaque interrupteur du clavier a deux contacts, l'un est normalement fermé (généralement étiqueté COM) et l'autre est normalement ouvert (généralement étiqueté NO). Connectez le contact COM du commutateur du clavier à une broche numérique de l'Arduino (telle que D2, D3, D4, etc.) et le contact NO du commutateur du clavier à la broche GND de l'Arduino.

     Connectez l'Arduino à un ordinateur et programmez-le à l'aide de l'IDE Arduino. En programmation, vous pouvez utiliser la bibliothèque série logicielle d'Arduino (telle que SoftwareSerial) pour communiquer avec le module Bluetooth. Vous devez écrire du code pour lire l'état du commutateur du clavier et envoyer les informations sur la pression des touches à d'autres appareils via le module Bluetooth.

     Dans le code, définissez les paramètres de communication série du module Bluetooth, tels que le débit en bauds et le nombre de bits de données. Vous devrez également écrire du code pour établir une connexion Bluetooth et envoyer des frappes au clavier si nécessaire.

     Assemblez les commutateurs du clavier avec le boîtier du clavier ou le circuit imprimé, en vous assurant qu'ils sont bien fixés et que les touches fonctionnent correctement.

     Essai à la mise sous tension. Connectez la carte de développement Arduino et le module Bluetooth à l'alimentation pour vous assurer que le clavier Bluetooth peut être connecté à d'autres appareils et envoyer les informations clés normalement.

Gestion des appareils à distance à l'aide du module sans fil LoRa et du convertisseur CAN

Repousser les limites de la surveillance à distance : Utilisation des modules sans fil LoRa et des convertisseurs CAN pour réaliser la gestion des appareils à distance

Avec le développement continu de la technologie IoT, la gestion des appareils à distance devient de plus en plus importante. L'application combinée du module sans fil LoRa et du convertisseur CAN peut étendre la limite de surveillance à distance et réaliser la gestion et le contrôle à distance de l'équipement. Voici une élaboration sur le sujet:

Surveillance et contrôle en temps réel : En combinant le module sans fil LoRa avec le convertisseur CAN, les données du bus CAN sur l'appareil peuvent être transmises à un serveur distant ou à un centre de surveillance via la technologie sans fil LoRa. De cette façon, l'opérateur peut surveiller l'état, les paramètres et le fonctionnement de l'équipement en temps réel, et faire fonctionner et ajuster l'équipement grâce aux instructions de la télécommande.

Gestion multi-appareils : à l'aide du module sans fil LoRa et du convertisseur CAN, plusieurs appareils peuvent être connectés en même temps pour réaliser la gestion à distance de plusieurs appareils. Que l'équipement soit distribué au même endroit ou dans différentes régions, grâce à une plate-forme de gestion à distance unifiée, les opérateurs peuvent gérer, configurer et contrôler de manière centralisée chaque équipement, améliorant ainsi l'efficacité et la commodité de la gestion.

Dépannage à distance : grâce aux modules sans fil LoRa et aux convertisseurs CAN, les opérateurs peuvent obtenir à distance des données de diagnostic de l'appareil et des rapports d'erreur. Lorsqu'un appareil tombe en panne ou est anormal, l'opérateur peut analyser les données d'état de l'appareil via une connexion à distance, localiser rapidement le problème et prendre les mesures correspondantes pour le dépannage, réduisant ainsi le temps et le coût du dépannage.
 

Mise à jour à distance du micrologiciel : à l'aide du module sans fil LoRa et du convertisseur CAN, la mise à jour à distance du micrologiciel de l'appareil peut être réalisée. L'opérateur peut transférer le fichier de micrologiciel mis à jour vers l'appareil via une connexion à distance pour réaliser une mise à niveau à distance et une extension des fonctions de l'appareil, évitant ainsi le processus fastidieux d'exploitation sur site et de maintenance de l'appareil.

Analyse et optimisation des données : grâce au module sans fil LoRa et au convertisseur CAN, l'opérateur peut obtenir les données de fonctionnement de l'équipement, les données des capteurs, etc., pour l'analyse et l'optimisation des données. Grâce à la surveillance et à l'analyse à distance des données de l'équipement, les problèmes peuvent être détectés à temps, les paramètres de fonctionnement de l'équipement peuvent être optimisés et les performances et l'efficacité de l'équipement peuvent être améliorées.

En bref, l'application combinée du module sans fil LoRa et du convertisseur CAN peut étendre les limites de la surveillance à distance et réaliser la gestion et le contrôle à distance des équipements. Cette application combinée améliore non seulement l'efficacité et la commodité de la gestion des équipements, mais offre également plus de flexibilité et de faisabilité pour la surveillance et le dépannage à distance. À l'ère de l'Internet des objets, cette application combinée a une signification et des perspectives d'application importantes.

Comment choisir le bon module LoRa

La sélection d'un module LoRa approprié nécessite la prise en compte de plusieurs facteurs, notamment les exigences de l'application, les spécifications techniques et les ressources disponibles. Voici quelques lignes directrices :

Portée de communication : tenez compte de la portée de communication que votre application doit couvrir. La portée de communication du module LoRa peut être ajustée en fonction du niveau de puissance et des conditions environnementales, choisissez un module avec une portée de communication appropriée pour répondre à vos besoins.Débit de données : sélectionnez le module LoRa approprié en fonction des exigences de débit de transmission de données de votre application. Les modules LoRa prennent généralement en charge une variété d'options de débit de données, allant de centaines de bits par seconde à des débits inférieurs à des dizaines de milliers de bits par seconde à des débits plus élevés.

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Besoins en consommation électrique : Selon les besoins en consommation électrique de votre application, choisissez un module LoRa basse consommation qui répond à vos besoins. Différents modules LoRa peuvent avoir des niveaux de consommation d'énergie différents, alors choisissez en fonction de vos besoins en matière d'autonomie de la batterie.

Intégration et interface : Considérez le niveau d'intégration et les options d'interface du module LoRa pour assurer la compatibilité avec votre système d'application. Certains modules peuvent fournir des interfaces de capteur supplémentaires, des interfaces d'extension ou une intégration de plate-forme IoT spécifique.
Prix ​​et chaîne d'approvisionnement : tenez compte du prix et de la fiabilité de la chaîne d'approvisionnement des modules LoRa. Choisissez des fournisseurs fiables et des prix raisonnables pour assurer la disponibilité des modules et le support après-vente.
Ressources de développement : Tenez compte des ressources de développement et de la documentation fournies par le module LoRa, y compris les outils de développement logiciel, les API et les exemples de codes. Ces ressources peuvent vous aider à intégrer et à développer des applications plus rapidement.

Aussi, c'est une bonne idée de connaître les modules certifiés par la LoRa Alliance, qui garantit l'interopérabilité et la conformité aux normes des modules.

Le meilleur module LoRa à choisir dépend des besoins et contraintes spécifiques de votre application. Une étude de marché, une évaluation technique et des tests pratiques appropriés sont recommandés pour garantir que le module LoRa sélectionné peut répondre au mieux à vos besoins.

Quelle position occupe le module LoRa dans la communication sans fil à faible consommation

Le module LoRa occupe une place importante dans le domaine de la  communication sans fil à faible consommation. Voici l'importance de plusieurs aspects du module LoRa dans la communication sans fil à faible consommation :

Capacité de communication longue distance : le module LoRa est célèbre pour son excellente capacité de communication longue distance. Il peut réaliser une communication longue distance dans une vaste zone telle que les villes et les villages, et la plage de couverture peut atteindre plusieurs kilomètres à des dizaines de kilomètres. Cette capacité de communication longue distance confère aux modules LoRa des avantages uniques dans de nombreuses applications IoT, telles que les villes intelligentes, l'agriculture intelligente, la surveillance de l'environnement, etc.

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Faible consommation d'énergie : le module LoRa présente d'excellentes caractéristiques de faible consommation d'énergie, ce qui le rend adapté aux scénarios d'application de longue durée. Il utilise une technologie de modem à faible consommation d'énergie et un mécanisme de veille, ce qui peut minimiser la consommation d'énergie de l'appareil. Cela signifie que le module LoRa peut être alimenté par une batterie de petite capacité et atteindre une longue durée de vie de la batterie, réduisant ainsi la fréquence de maintenance et de remplacement de la batterie.

Couverture intérieure et extérieure : le module LoRa a une excellente couverture intérieure et extérieure et peut pénétrer dans les bâtiments et les objets pour obtenir une transmission de signal fiable. Cela permet aux modules LoRa de communiquer dans divers environnements, y compris des scénarios complexes tels que l'intérieur, l'extérieur et le sous-sol. Sans avoir besoin d'équipement de relais supplémentaire, le module LoRa peut fournir une connexion de communication fiable dans une zone étendue.

Évolutivité et flexibilité du réseau : les modules LoRa peuvent être utilisés avec une variété de topologies de réseau telles que les topologies en étoile, maillées ou hybrides. Cela confère au module LoRa une bonne évolutivité et une bonne flexibilité du réseau lors de la création de déploiements IoT à grande échelle. Il peut prendre en charge la connexion de milliers, voire de centaines de milliers de nœuds, et dispose d'une variété de fonctions de gestion d'appareils et de transmission de données.

En général, le module LoRa occupe une place importante dans la communication sans fil à faible puissance.Grâce à sa capacité de communication longue distance, ses caractéristiques de faible consommation d'énergie, ses capacités de couverture intérieure et extérieure et son évolutivité du réseau, il fournit des solutions de connectivité économiques, efficaces et fiables. Il offre de larges perspectives d'application pour les applications IoT dans divers domaines verticaux et favorise le développement de technologies de communication sans fil à faible consommation.