人类为了不让自己迷失在苍茫大自然中,创造罗盘、指南针、卫星等东西,处理了“我在哪里”的问题;跟着大型工厂或矿下人员安全要求进步,还需处理“你在哪里”的人员定位问题。
工厂企业规模出产规模不断添加,动辄几千亩的出产厂区关于安全出产的全程人员办理提出更高要求,尤其是电力、炼油化工企业归于高温、高压、易燃、易爆、有毒的风险职业,加之具有出产设备大型化、密布化、出产工艺杂乱、出产过程严密耦合等特色,与其他工业部门比较具有更大的风险性。
图1 大型工厂由于设备特色、职业特殊性等定位搜救困难
怎么加强管控,及时定位工厂人员方位,下降风险事端产生的概率,一直是出产中的要害性问题。工业级技能的定位精度要求更高,要区别人群中的个人等,与专用标签和传感器配套运用。
图2 不同类型的电子标签与基站
今日咱们便来了解下zigbee工业级定位计划。
图3 多种定位计划精度及开发难度二维图
TOF测距功用:
ZM5168模块具有硬件Time-of-Flight(ToF)引擎,该引擎具有丈量两个zigbee节点间2.4GHz信号传输时刻的功用。经过丈量节点间信号的传输时刻,可推算出这两个zigbee节点的间隔。在丈量出zigbee节点间的间隔后可用于开发zigbee节点定位等使用体系。
两个zigbee节点间履行ToF的运行机制为:本地节点发送一个ToF报文给远端节点,远端节点对这个ToF报文主动回复一个应对,如图4所示。
图4 ToF运行机制
本地节点丈量从发送ToF报文到接收到应对的时刻,这个总的时刻为T_TOT。一起远端节点会记载回复ACK所需求的时刻T_TAT。把总的时刻减去远端节点回复ACK所消耗的时刻,便是信号在两节点间来回总的时刻T_RTT。假定信号在两节点间来回的时刻持平,则两节点间的信号传输时刻为来回总的时刻的一半,如公式所示。
ToF时刻计算公式
由于ToF测距是依托丈量本地和远端节点的信号传输时刻的,他会遭到两个节点的时钟频率差错影响,为了削减这个影响,需求进行反向丈量,即由远端节点发送ToF报文,本地节点回复应对,然后把正向丈量和反向丈量的成果求均匀,就能消除这个频率差错影响。ZM5168的ToF测距指令供给正向和反向测距的功用。
测验示例:(CMD 为指令,RSP 为应对)
CMD:DE DF EF E1 20 01 00 08 AA
RSP: DE DF EF E1 20 01 00 07 00 01 54 28 2D FB 2D E6 00 01 42 50 2D FF 2E FA 00 01 36 7E 2D F2 2D F9 00 01 36 9E 2D E7 2D EE 00 01 4D 6B 2D F4 2E EC 00 01 3E E4 2D F5 2E F3 00 01 44 E6 2D EC 2D EF 00
指令需求正向测距8次,回来的应对有7次是测距成功,回来的测距数据如所示。
把测出的ToF时刻乘以0.03得到两节点的间隔,单位是厘米。
表1 示例测验数据
图5 致远电子zigbee无线定位计划
zigbee的传输速率低,发射功率仅为1mW左右,并且接收了休眠形式,功耗低,因而zigbee装备十分省电。别的一个星型布局的zigbee网络在轮询机制下,理论上节点容量高达65535个,并且网络组网灵活机动。现在zigbee无线定位计划广泛使用于矿下人员定位、工厂人员定位以及地道人员定位等使用现场。
ZM516x是ZLG致远电子根据NXP JN5168无线微操控器开发的一系列低功耗、高性能zigbee模块,并供给一个完好的根据IEEE802.15.4规范ISM频段的使用集成计划。
图6 ZLG致远电子ZM5168无线模块
一起ZLG致远电子研制出产了一款zigbee转以太网网关设备——ZBNET-300C-U工业级规范规划,完成zigbee网络与以太网高速透传,无需二次开发即可快速将zigbee局域网络接入互联网,完成长途zigbee操控和数据收集的意图。
图7 zigbee转以太网网关设备