欧宝APP本文概述了几种无线尺度，并评估了低功耗蓝牙®(BLE)、SmartMesh （基于IEEE 802.15.4e的6LoWPAN）和Thread/Zigbee（基于IEEE 802.15.4 的6LoWPAN）正在恶毒工业射频处境中的实用性，文中供应了几个对照目标，搜罗功耗、牢靠性、安好性和总具有本钱。SmartMesh功夫同步消费的功耗较低，而且SmartMesh和BLE信道跳频成效带来更高的牢靠性。SmartMesh案例探索得出的结论是牢靠性抵达99.999996%。本文先容了公司的BLE和SmartMesh无线形态监控传感器，此中搜罗一款搭载边际人为智能(AI)的新型

　　2022年至2024年间，电机驱动编造智能传感器墟市的发售额估计将伸长一倍以上（抵达9.06亿美元）。正在智能传感器周围，无线和便携式装备估计将成为厉重的伸长动力。操纵无线处境传感器（温度、振动）监控工业呆板有一个鲜明的倾向：检测受监控装备是否偏离康健运转形态。

　　看待工业无线传感器利用，低功耗、牢靠性和安好性永远是最要紧的条件。其他条件搜罗低总具有本钱（尽或许少的网闭和庇护办事）、短隔绝通讯，以及声援正在蕴涵大宗金属抨击物的工场处境中造成网格搜集的允诺（网格搜集有帮于减轻或许的信号途径樊篱和反射）。

　　工业利用和无线概要涌现了几种无线遵照闭头工业条件对选定的无线尺度举行了对照评估。明确，BLE和SmartMesh（基于IEEE 802.15.4e的6LoWPAN）正在低功耗、牢靠性和安好性方面为工业利用供应了超卓归纳机能。Thread和Zigbee功耗低、告竣了安好网格，但牢靠性相对较低欧宝APP。

　　表2供应了相闭Zigbee/Thread、SmartMesh和BLE网格尺度的更多细节。SmartMesh蕴涵功夫同步信道跳频(TSCH)允诺，遵照该允诺，搜会合的完全节点都同步，通讯由预订的功夫表举行调和。功夫同步消费的功耗低，而且信道跳频牢靠性高。BLE尺度也蕴涵信道跳频，但与SmartMesh比拟有少少束缚，比方线途供电途由节点（会填补编造本钱和功耗），况且不声援TSCH。如前所述，Zigbee/Thread的牢靠性相对较低，与BLE比拟没有太多上风。

　　本文将中心先容SmartMesh和BLE网格，这是针对工业形态监控传感器的最适合的无线尺度。

　　无线概述了ADI公司的 Voyager 3无线振动监测平台和下一代无线形态监控传感器。Voyager 3采用SmartMesh模块(LTP5901-IPC)。声援AI的振动传感器（仍正在开采中）采用BLE微担任器 (MAX32666)。两种传感器均蕴涵温度和电池康健形态(SOH)传感器。Voyager 3和AI版本传感器操纵ADI MEMS加快率计(ADXL356, ADXL359)来衡量工业装备的振动幅度和频率。通过FFT频谱可能识别出振动幅度和频率的填补，这或许是电机不服均、未瞄准和轴承损坏等障碍的征兆。

　　表3. ADI无线概述了Voyager 3和声援AI的振动传感器规范操作。与很多工业传感器相同，占空比为1%；大无数光阴，传感器处于低功耗形式。传感器按期叫醒以批量搜求数据（或正在发作高振动幅度攻击事情时叫醒），或者向用户发送形态更新。平常通过一个象征闭照用户，受监控的呆板运转情况杰出，而且用户有时机搜求更无数据。

　　SmartMesh IP搜集采用多重安好层级，这些层级可能归结为机要性、完善性和线总结了SmartMesh安好性。尽管搜会合存正在多个网格节点，AES-128位端到端加密也能确保机要性。传输的数据受音讯认证码（音讯完善性搜检或MIC）的珍惜无线，以确保数据没有被窜改。这可能防守中央人(MITM)攻击，如图3所示。SmartMesh声援多级装备身份验证，也许防守未经授权的传感器增添到编造中。

　　采用BLE尺度4.0和4.1版本的装备存正在安好缺欠，但4.2及更高版本的安好性有所加强（如图3所示）。ADI公司的MAX32666适宜BLE尺度5.0。此版本引入了P-256椭圆弧线Diffie-Hellman密钥交流用于配对。正在该允诺中，两个装备的公钥用于创修两个装备之间的共享密钥，即长远密钥(LTK)。该共享密钥用于身份验证和天生密钥，以将完全通讯加密，防守MITM攻击。

　　表3中显示的传感器以1%的占空比运转，此中Voyager 3的最大有用载荷为90字节，AI版本的最大有用载荷为510字节。图4（改编自Shahzad和Oelmann3）显示，看待500字节到1000字节的有用载荷，BLE消费的能量少于Zigbee和Wi-Fi。是以，BLE特地适合AI操纵场景。SmartMesh的功耗特地低，正在90字节或有用载荷更少的环境下（如Voyager 3传感器中操纵的）尤为这样。网站上供应的martMesh功耗和机能估算器械可用于估算SmartMesh能耗。经尝试验证，SmartMesh功耗估算器械的精度为87%至99%，整体取决于传感器是途由节点仍是叶节点。

　　除了无线电发射功耗除表，还必需商酌编造总功耗预算和总具有本钱。如表2所示，BLE和Zigbee都操纵单个网闭运转。然而，两者还须要线途电源来为途由节点供电。这会填补功耗预算和编造总具有本钱。比拟之下，SmartMesh途由节点均匀仅须要50 µA的电流，而且整体搜集可能操纵单个网闭运转。SmartMesh明确是一种更节能的告竣计划。

　　表4列出了少少闭头利用挑拨，并注领略SmartMesh和BLE网格怎么应对这些挑拨。

　　ADI公司的晶圆厂针对SmartMesh的牢靠性举行了测试，该工场的射频处境较为恶毒，尽是金属和混凝土。三十二个无线传感器节点散布正在一个Mesh搜会合，最远的传感器节点到网闭有四跳。每个传感器节点每30秒发送四个数据包。正在83天的功夫段里，传感器发送了26,137,382个数据包，回收了26,137,381个数据包无线，牢靠性为99.999996%。

　　下一代无线传感器搜罗搭载AI硬件加快器的MAX78000微担任器。该AI硬件加快器大幅删除了数据搬动，并操纵并行性优化了能源操纵和模糊速度。

　　目前市售无线工业传感器平常以特地低的占空比运转。用户设立传感器息眠时长，尔后传感器叫醒并衡量温度和振动，然后通过无线电将数据传回用户的数据荟萃器。市售传感器平常声称电池寿命为5年，此寿命基于每24幼时逮捕一次数据，或每4 幼时逮捕一次数据。下一代传感器将以相同办法运转，但操纵边际AI分表检测来束缚无线电的操纵。当传感器叫醒并衡量数据时，唯有检测到振动分表时才会将数据传回用户无线。云云，电池寿命可能延迟起码20%。

　　看待AI模子操练，传感器搜求呆板的康健数据，然后通过无线办法发送给用户举行AI模子开采。操纵MAX78000器械将AI模子合成为C代码，然后传回无线传感器并置于内存中。摆设代码后，无线传感器依据预订义的功夫间隔或正在发作高-g攻击事情时叫醒。搜求数据后天生FFT。通过FFT，MAX78000基于该数据做出揣摸。要是没有检测到分表，则传感器返回息眠形态。要是检测到分表，则会闭照用户。然后，用户可能恳求所测得分表的FFT或原始时域数据，这些数据可用于障碍分类。

　　本文概述了几种无线尺度，并评估了BLE、SmartMesh（基于IEEE 802.15.4e的6LoWPAN）和Thread/Zigbee (IEEE 802.15.4)正在恶毒工业射频处境中的实用性。与BLE和Thread/Zigbee比拟，SmartMesh拥有优异的牢靠性和低功耗运转个性。看待须要500字节到1000字节数据传输的搜集，BLE相较于Zigbee和Thread可能更牢靠地运转，而且功耗更低。搭载嵌入式AI硬件加快器的微担任器可能晋升无线传感器节点的决议材干，并延迟其电池寿命。欧宝APP智能无线传感器安排全体指南