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Wireless-Mess- und -Überwachungssysteme bieten die Möglichkeit, Installations- und Systemkosten zu reduzieren, Systeme flexibler und einfacher zu gestalten und neue Anwendungsbereiche zu erschließen, die mit Kabeln nur schwer oder unmöglich zu realisieren waren. Seit über 20 Jahren verbessert National Instruments stetig die Durchsatzraten, Präzision und Leistungsfähigkeit seiner Software sowie PCI-, PCI-Express-, PXI-, PXI-Express-, USB- und Ethernet-basierten Hardware. Diese Expertise überträgt NI nun auch auf Wireless-Technologien, um zuverlässige und präzise Wireless-Messsysteme zu realisieren.
Software für kabelgebundene und Wireless-Anwendungen
Mit NI LabVIEW kann dieselbe grafische Programmierschnittstelle zur Kommunikation sowohl mit kabelgebundenen als auch mit Wireless-Messgeräten eingesetzt werden, ohne dass Änderungen an der Software erforderlich sind. So kann beispielsweise dieselbe NI-DAQmx-API für die Kommunikation über PCI, PCI Express, PXI, PXI Express, USB, Ethernet und WLAN eingesetzt werden. Das bedeutet, dass eine Anwendung, die ursprünglich für USB entwickelt wurde, auch mit einem Wireless-Datenerfassungsgerät eingesetzt werden kann, ohne dass Änderungen an der Software notwendig sind. Auch Wireless-Sensornetzwerke (WSN) von NI sind vollständig mit LabVIEW kompatibel und ermöglichen eine Drag-and-drop-Programmierung für hochwertige Messdaten. Zusätzlich zu NI-WSN-Hardware können auch Wireless-Sensorknoten von Drittanbietern mit LabVIEW eingesetzt werden.
Streaming-Technologie von NI
Die Streaming-Technologie von NI ermöglicht die kontinuierliche Übertragung von Daten mit hoher Bandbreite über ein Wireless-Netzwerk. Da jedes Wireless-Netzwerk unterschiedliche Durchsatzraten und Latenzzeiten besitzt, verwaltet die NI-Datenstreaming-Technologie die Übertragung einer großen Anzahl an TCP/IP-Paketen automatisch. Anwender benötigen keine Kenntnisse in der Verwaltung von IP-Netzwerken. Die intelligenten Gerätefunktionen spielen eine zentrale Rolle beim NI-Datenstreaming. Das Wireless-Gehäuse der C-Serie NI WLS-9163 verfügt über einen Mikroprozessor und 12-MB-RAM für eine vorübergehende Datenablage. Teile des Treibers NI-DAQmx werden auch auf dem Mikroprozessor ausgeführt, der eine nachrichtenbasierte Kommunikation ermöglicht. Kurze Nachrichten, die über ein Wireless-Netzwerk versendet werden, können in Dutzende Befehle auf Registerebene umgewandelt werden, wodurch mehr Bandbreite für Rohdaten zur Verfügung steht.
Whitepaper zur Streamingtechnologie für NI-Wireless-Datenerfassungsgeräte
I/O-Module der C-Serie
I/O-Module der C-Serie von NI können für die Messung aller Arten von analogen und digitalen Signalen von <1 Hz bis 250 kHz eingesetzt werden. Sie können direkt an Sensoren angebunden werden und umfassen Signalkonditionierungsfunktionen für eine Auswahl an Messungen, u. a. Temperatur, Digital-I/O mit hohen Spannungen, Dehnung, Beschleunigung, Strom und Spannung. Jedes NI-Wireless-Datenerfassungsgerät besteht aus einem Wireless-Gehäuse NI WLS-9163 und einem Signalkonditionierungsmodul der C-Serie. Das WLS-9163 bietet IEEE-802.11b/g-Anbindung zum Host-PC, während die Module der C-Serie die sensorspezifischen Mess-I/O zur Verfügung stellt. Die Präzision der NI-Module der C-Serie werden über einen Temperaturbereich von 10 °C überprüft, um sicherzustellen, das Anwendern die spezifizierte Genauigkeit auch in eingesetzten Systemen zur Verfügung steht. Die Module können zudem mit verschiedenen Chassis, u. a. NI CompactDAQ und CompactRIO, eingesetzt werden.
LabVIEW WSN Module
Die NI-Wireless-Sensornetzwerke bieten gegenüber anderer WSN-Hardware deutliche Vorteile, da die NI-WSN-Knoten mit LabVIEW programmiert und ausgeführt werden können. Die Programmierung von Wireless-Sensorknoten erforderte bisher Kenntnisse über Embedded-Systeme und ein Verständnis der jeweiligen textbasierten Programmiersprache. Mithilfe des LabVIEW WSN Module können Wireless-Sensorknoten von NI um intelligente Funktionen ergänzt werden, und zwar mit derselben grafischen Programmiermethodik, die sich zum Industriestandard für Datenerfassungs- und -verarbeitungsanwendungen etabliert hat. LabVIEW-WSN-Anwendungen werden drahtlos auf die NI-WSN-Messknoten heruntergeladen, so dass eingesetzte Knoten nahtlos aktualisiert werden können.
Mit dem LabVIEW WSN Module kann grafische Programmierung genutzt werden, um das Knotenverhalten benutzerspezifisch anzupassen. Dazu werden Funktionen hinzugefügt, um die Batterielebensdauer zu verlängern, die analoge und digitale Eingangsleistung zu erhöhen und benutzerdefinierte Sensoren anzubinden. In der Standardeinstellung wird von einem NI-Messknoten jeder einzelne Abtastwert an das Gateway übertragen. Das ist jedoch für viele Anwendungen nicht notwendig. In diesen Fällen kann das LabVIEW WSN Module verwendet werden, um einen zeitlichen Mittelwert zu bilden oder Pegel- und Totbandlogik bereitzustellen, so dass die Batterielebensdauer verlängert werden kann, indem nur benötigte Daten übertragen werden. Zudem können Erfassungsraten am Knoten erhöht werden, wenn nicht jede Abtastung nach der Erfassung gesendet wird. Mithilfe des LabVIEW WSN Module können anschließend Verarbeitung und Datenreduktion im Knoten durchgeführt werden.
Wie funktioniert das LabVIEW WSN Module?
Vermaschte Netzwerke
Die NI-WSN-Plattform nutzt aktuelle vermaschte Netzwerktechnologien, welche die Erstellung robusterer Wireless-Sensornetzwerke ermöglichen. WSN-Knoten können über Software entweder als Endknoten oder vermaschte Router konfiguriert werden, wobei die Knoten in beiden Konfigurationen Daten erfassen können. WSN-Systeme können in verschiedenen Topologien erstellt werden, u. a. als Stern, Cluster oder vermascht. In einem vermaschten Netzwerk routet das Wireless-Gerät Daten über mehrere Pfade zurück zum Gateway. Dies sorgt für zuverlässige, redundante Kommunikationspfade, so dass wenn ein Router ausfällt das Netzwerk sich automatisch neu konfiguriert und Daten über einen alternativen Pfad zurückgesendet werden.
LabVIEW-Webdienste
LabVIEW-Webdienste ermöglichen den Zugriff auf Messdaten über eine internetfähige Plattform. Wireless-Anwendungen erfordern häufig Netzwerkschnittstellen für die Kommunikation zwischen Maschinen bzw. dezentralen Mess- und Überwachungsanwendungen. So kann beispielsweise der Druck eines Ventils mithilfe eines Mobiltelefons überwacht werden. Die weite Verbreitung von Internet und Netzwerkinfrastrukturen vereinfacht dabei die Anbindung verteilter Hardware über bestehende Netzwerke. Webdienste führen über Standardinternetprotokolle Softwaremethoden auf dezentralen Zielen aus. Ein Client sendet eine Anfrage an einen dezentralen Server, der die Anfrage verarbeitet und eine Antwort darauf zurücksendet, die wiederum vom Client interpretiert und angezeigt wird. Messdaten können bei Wireless-Anwendungen im XML-Format gesendet und anschließend von verschiedenen Client-Geräten, u. a. Laptops und Smart Phones, interpretiert werden.
Whitepaper zu LabVIEW-Webdiensten
Weitere Ressourcen
Wireless-Technologien für dezentrale Mess- und Überwachungsanwendungen
Legal
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