工業(yè)環(huán)境具有許多共同的屬性：它們很臟、電噪聲大，并且對射頻傳播造成許多障礙或干擾。從長期來看，消費級無線設(shè)備將很難在這種惡劣的環(huán)境下正常工作。設(shè)備必須針對運行環(huán)境進(jìn)行量身定制——工業(yè)裝置不遵循標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計規(guī)則。現(xiàn)場調(diào)查很有用，但是在工業(yè)過程中存在電噪聲和移動設(shè)備、大型金屬結(jié)構(gòu)，甚至工廠中水的存在都可能會對信號傳播產(chǎn)生重大影響。

工業(yè)無線接入點

與辦公室安裝相比，由于存在大量的信號中斷點，工業(yè)裝置需要更多的無線接入點。由于工業(yè)設(shè)施的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有可能必須使用定向天線。例如，一個倉庫要求使用定向天線將射頻向下引導(dǎo)到金屬架之間的狹窄過道上，這些金屬架可能充滿了金屬或一些會吸收射頻的材料。

在工廠車間里可能到處都是電動機和移動物體，例如叉車和高架起重機。某些制造設(shè)備需要液態(tài)冷卻劑，這些液態(tài)冷卻劑會產(chǎn)生蒸氣、噴霧或飛濺，從而破壞傳播或使無線設(shè)備沾上油脂或水。有些過程需要使用電弧焊，這會產(chǎn)生強大的廣譜噪聲信號，從而干擾很多射頻信號。

要考慮的第一個參數(shù)是工作環(huán)境。考慮到上述情況，最明顯的問題是設(shè)備外殼。選擇合適的外殼是最基本的技術(shù)指標(biāo)，可以保護(hù)接入點不受環(huán)境因素的影響。

使用NEMA定義或IP分類系統(tǒng)的工業(yè)機柜可以簡化設(shè)計規(guī)范，但需要設(shè)備工程部門對安裝設(shè)備的特定區(qū)域進(jìn)行分類。憑空想象哪些機柜適合， 并不是正確的方法，并且會導(dǎo)致系統(tǒng)過早和意外出現(xiàn)故障。所有工業(yè)環(huán)境都是不同的，需要逐案進(jìn)行評估。

另一種選擇是將無線設(shè)備放置在惡劣環(huán)境之外，并安裝分布式天線系統(tǒng)（DAS），以向所需區(qū)域提供射頻；但是，這通常不切實際，并且會大大增加安裝成本。需要透徹了解通過分布式天線系統(tǒng)進(jìn)行的信號傳播，并需要通過電纜和定向信號分路器或耦合器系統(tǒng)進(jìn)行操作，該系統(tǒng)的設(shè)計可能比較困難。

由單個接入點驅(qū)動的單根天線是另一種選擇，但是在每個受控過程中，它要求在整個設(shè)施中使用多個接入點。對于小型車間，這可能是一個不錯的選擇，但對大型車間來講，這可能會有問題。 分布式天線系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性在于一個發(fā)射機可以驅(qū)動多個天線，但是必須注意確保其有足夠的功率。主要的衰減因子是電纜（按長度計）和定向分路器，它們本質(zhì)上呈現(xiàn)定向衰減。

天線是工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的關(guān)鍵因素。在辦公室環(huán)境中，簡單的偶極天線（例如家用無線路由器上的天線）足以提供到該區(qū)域的傳播。以一個倉庫環(huán)境為例，我們可以看到在這里，選擇和放置合適的天線對于網(wǎng)絡(luò)的可靠運行至關(guān)重要。除了帶寬和容量方面的考慮之外，傳播也是主要考慮因素。

倉庫有大型存儲架、長過道和移動設(shè)備。貨架上的庫存將吸收并反射射頻信號，具體情況還取決于物料，例如，一個裝瓶廠可能會將裝滿瓶裝水的托盤存放在金屬架子上。這是最壞的情況，因為瓶中的水會減弱信號，而金屬擱板會反射信號。移動設(shè)備（例如叉車或揀選機）上可能會安裝無線設(shè)備。此外，保護(hù)操作人員的金屬籠也會引起常見的接收問題。金屬籠會嚴(yán)重衰減射頻信號；建議使用籠子外部的天線以獲得最佳性能。經(jīng)過工業(yè)加固的接入點價格昂貴，但它們專為在這些應(yīng)用而設(shè)計，可以很好的完成工作。

定向天線有幾種配置，最重要的參數(shù)是波束寬度和放大率。波束寬度是從天線傳播的射頻角度，并顯示在極坐標(biāo)圖上。例如，八木天線的波束寬度很窄，在傳輸方向上是定向的。這是在極坐標(biāo)圖上的-3dB點處測量的。

放大率確定信號將在給定頻率下傳播的距離。定向天線還可以通過將射頻聚焦在特定區(qū)域來避免衰減或干擾源，并且由于天線性能是互惠的，因此從聚焦區(qū)域接收信號也將獲得改善，并固有地拒絕周圍電磁干擾（EMI）源。這兩個因素均可用于確定適合該應(yīng)用的天線。

條形碼讀取器需要穩(wěn)定且連續(xù)的連接，以將庫存信息正確地傳輸回設(shè)施服務(wù)器。為避免帶寬問題，一般經(jīng)驗是在過道的兩端安裝定向天線，以確保在整個過道上具有足夠的覆蓋范圍，并逐漸調(diào)整功率水平，以提供定義明確的傳播錐而不會產(chǎn)生干擾。但是，由于所有設(shè)施的配置和庫存都各不同，解決方案不能一概而論。

電氣噪聲對信號的影響

在制造業(yè)環(huán)境中，電氣噪聲和移動設(shè)備是傳播信號的主要干擾因素。從社會意義上來講，使用無線技術(shù)監(jiān)視和控制設(shè)備非常具有前瞻性，并且具有顛覆性。整個設(shè)施可以像有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣無人值守，無線技術(shù)為設(shè)備布置提供了更大的靈活性，并降低了實施成本。

根據(jù)使用的頻率，電氣噪聲將會導(dǎo)致信號中斷，或者產(chǎn)生或多或少的影響。在較高的頻率下，除非噪聲是由寬帶噪聲發(fā)生器（例如電弧產(chǎn)生設(shè)備）產(chǎn)生的，而該噪聲發(fā)生器在很寬的頻譜中產(chǎn)生電磁干擾，否則EMI的影響可以忽略不計。在更高的頻率下，EMI的影響往往可以忽略不計，除非噪聲是由寬帶噪聲發(fā)生器（如電弧發(fā)生設(shè)備）產(chǎn)生的，它在非常寬的頻譜中產(chǎn)生EMI。

低頻段（VHF和UHF）更容易受到電動機、電磁閥等產(chǎn)生的噪聲以及諧波的影響。在隔離情況下，屏蔽技術(shù)會有效。如果沒有適當(dāng)?shù)母綦x，一個充滿電弧焊機或變頻器的房間，可能會對有線和無線網(wǎng)絡(luò)造成嚴(yán)重破壞。其它設(shè)備（例如線路電抗器）也可能會將磁耦合至天線電纜，并對傳輸設(shè)備造成實際損壞。與無線網(wǎng)路集成商探討他們的設(shè)備如何處理噪聲以及它們的噪聲抑制方法。

正確放置接入點或天線，如位于包含受控或監(jiān)控設(shè)備的制造區(qū)域上方，將使射頻聚焦到該區(qū)域。這樣放置可以避免叉車或其它設(shè)備的信號反射干擾。當(dāng)然，將接入點放置在設(shè)備本地是一個不錯的選擇，可以避免布線成本。

對于關(guān)鍵過程，可以在處理區(qū)域（或EMI源）周圍以及無線接入點周圍放置法拉第籠。將該區(qū)域與周圍設(shè)施電磁隔離，這樣無線連接就會穩(wěn)定且連續(xù)。但是，這是一個昂貴的選擇，僅用于關(guān)鍵過程以及常規(guī)網(wǎng)絡(luò)布線不可行的地方。

無線網(wǎng)絡(luò)的安全問題

在實施工業(yè)無線前，對工業(yè)設(shè)施進(jìn)行調(diào)查和辦公室項目調(diào)查的規(guī)則不同。在辦公室調(diào)查中，目標(biāo)是提供覆蓋范圍和容量，同時確定衰減的區(qū)域和來源，例如混凝土電梯井道和微波爐。非法接入點也是進(jìn)行后續(xù)調(diào)查的主要因素。工業(yè)現(xiàn)場調(diào)查的重點是覆蓋范圍和容量，但也要確定潛在的、會導(dǎo)致信號干擾的EMI來源，來自于移動設(shè)備的周期性干擾和反射，還必須確定工藝特定的材料、液體和處理設(shè)備的位移，以便設(shè)計周邊。

應(yīng)注意將工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)分開。網(wǎng)絡(luò)安全和適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)衛(wèi)生是整個系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分。使用強大的防火墻來提供受控的訪問權(quán)限，允許授權(quán)人員升級設(shè)備或?qū)⑿鲁绦蚣虞d到機床或掃描儀中。

入侵檢測系統(tǒng)無論是集成的還是疊加的，對于自動化或聯(lián)網(wǎng)設(shè)施都是一項不錯的投資。基于培訓(xùn)、設(shè)備選擇和監(jiān)控的防御層，將為設(shè)施提供足夠的保護(hù)，使其免受攻擊。但是，這不能代替監(jiān)控和警惕。

隨著無線技術(shù)變得更加魯棒和物美價廉，它的應(yīng)用也將變得更普及。消除布線為企業(yè)提供了更多機會：靈活性、效率以及盈利能力的提升，所有這些都可以通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。機械或生產(chǎn)設(shè)備可以移動而無需擔(dān)心網(wǎng)絡(luò)布線，并且可以以更高效、更節(jié)省空間的方式進(jìn)行分組。

基于正確的調(diào)查和知情的設(shè)計決策，可以在嚴(yán)苛的工業(yè)環(huán)境中安裝魯棒且穩(wěn)定的無線網(wǎng)絡(luò)。從可靠性和穩(wěn)定性的角度來看，企業(yè)具有經(jīng)過培訓(xùn)和認(rèn)證的無線專業(yè)人員至關(guān)重要。

重要工藝流程的中斷，會導(dǎo)致大量意外費用和材料損失。花些時間徹底了解不同工業(yè)環(huán)境的特殊性，使無線設(shè)備與該環(huán)境正確匹配是成功實施的秘訣。
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