- IP傳感器符合IEEE1451標準的設計方案-IP傳感器的提出
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2014/10/16
計算機網絡技術與智能傳感器技術的結合首次產生了網絡化智能傳感器這一全新概念。傳感器可以象其它網絡設備一樣作為一個獨立的網絡節點直接在網絡上傳輸、發布與共享數據，可在網絡上任何節點對現場傳感器進行在線編程和組態。
這種結合極大地促進了傳感器技術的發展和信息化的進程。現場總線技術的應用促進了傳感器向智能化、網絡化方向發展。在自動化過程的測量控制級，眾多的智能傳感器通過現場總線連接在一起構成分布式網絡化測控系統。然而由于歷史的原因，國際上并沒有一個統一的現場總線標準，現存的Profibus，FF，Lonworks，HART和CAN等多種總線標準之間協議互不兼容，互操作性差，各種現場總線產品既不能互連互換，也不能統一組態，給系統的擴展、維護等帶來不利的影響。要保證所設計的傳感器完全滿足這些協議比較困難甚至根本不可能，從而大大限制了網絡化智能傳感器在工業上的推廣應用。
業界迫切需要一個具有廣闊應用前景并能被廣泛接受的傳感器接口標準，以解決傳感器之間以及傳感器與網絡的互聯問題。
1、基于IEEE1451標準的智能傳感器
1994年IEEE和NIST聯合發起合作制訂“智能傳感器接口標準IEEE1451”。經過多年的努力，分別于1997年和1999年通過了IEEE1451.2和IEEE1451.1網絡化智能傳感器標準，同時成立P1451.3和P1451.4工作組對IEEE1451.2標準進行進一步的擴展。IEEE1451標準得到了包括波音、惠普等在內的一些大公司的積極支持。采用通用的A/D或D/A轉換裝置作為智能傳感器接口模塊STIM的I/O接口，將應用的各種傳感器的模擬量轉換成具有標準規定格式的數據，連同傳感器電子數據表TEDS與網絡適配器NCAP連接，使得傳感器數據可以按網絡規定的協議登臨網絡而成為網絡的一個獨立節點，并具有網絡節點的組態性和互操作性。TEDS存儲了描述一個STIM所需的全部信息:制造商、數據格式、物理單位、序列號、測量范圍以及校正系數等。這些數據可以提供給NCAP或系統的其它部分，以用于STIM的自我描述與校正。IEEE1451標準的應用極大地簡化了網絡化智能傳感器設計。
2、基于嵌入式Internet的IP傳感器
2.1 IP傳感器的提出
IEEE1451標準在很大程度上促進了網絡化智能傳感器技術的發展。然而，自1997年IEEE1451.2標準頒布以來，該標準并沒有得到廣大傳感器制造商的支持，對該標準的探討還主要停留在學術研究的層面上，難以獲得實際的應用。
究其原因，主要表現在以下幾方面。
a.網絡協議難以統一。IEEE1451.1標準提出的網絡獨立信息模型，從理論上解決了多種總線協議之間互不兼容和不能互操作所帶來的傳感器接口問題。然而，在各總線技術廠商為維護自身利益仍各自為陣，不愿推廣使用的情況下，該標準難有作為。
b.傳感器獨立接口不具有廣闊的應用前景。IEEE1451.2標準規定了一個以串行外設接口協議為基礎的數字接口標準TII，對于高速、高精的A/D和D/A轉換器以及其它的高頻場合，該接口將難以勝任。
c.NCAP過于復雜而不易低成本實現。IEEE1451.1標準定義的網絡獨立信息模型是一個較為完整的通用模型，從實際應用的角度考慮，該模型過于復雜，難以實現，缺乏一個功能相對簡單的智能傳感器信息模型。
值得關注的是，相對于復雜和昂貴的NCAP，可以低成本實現的STIM，得到了眾多傳感器用戶的喜愛，并推動網絡化智能傳感器標準從基于專有的總線技術向有著更加廣闊應用空間的以太網方向發展。這種發展必將帶來一個新的“事實上的”網絡化智能傳感器標準。此外，硅微電子技術的成熟使得在單個芯片中實現復雜結構的微電子機械系統成為現實，不僅解決了嵌入式微控制器與Internet連接的技術問題，同時也使得這種連接費用降低到工業應用可以接受的程度。這種技術的發展促使了基于嵌入式Internet的網絡化智能傳感器的出現，稱之為IP傳感器。
IP傳感器是指基于標準的TCP/IP協議，采用模塊化結構將傳感器和嵌入式Inter2net技術有機地結合起來的一種新型的網絡化智能傳感器，并作為一個獨立的網絡節點直接與計算機網絡通信，從而使現場測控數據就近登臨網絡，在網絡所能及的范圍內實時發布和共享。敏感元件輸出的模擬信號經A/D轉換及數據處理后，由網絡協議處理器實現TCP/IP數據包的封裝和網絡化傳輸。反過來，網絡協議處理器又能接受網絡上其它節點傳給自己的數據和命令，實現對本節點的操作。
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