技术与需求同步提升 无线技术开启工业新应用

无线通讯过去在工业领域的用较少，不过在在技术与市场的同步提升后，其应用已快速拓增。图片提供：Siemens

DIGITIMES企划

无线技术过去工业自动化的应用较少，不过随着技术的快步提升，其应用也逐步拓宽，包括RFID、Zigbee在内，都已有相关系统导入。

无线通讯这几年在消费性领域这几年的应用广泛，使得各种无线通讯技术进展飞快，至于在工业环境中，无线技术的应用向来较少，主要原因在于易受干扰，制造现场的机械运作容易产生大量电磁波，对无线通讯来说，算是干扰主源，另外无线通讯的信号稳定度也不若有线，因此在需要实时控制的设备系统中，第一线的控制角色仍由PLC负责，无线通讯仅做为监控。

无线区域网络的应用

不过在几种状况下，系统整合业者会建议厂商采用无线通讯技术，第一是布线不易，有些地方并非不可布线，而是无法布线，譬如说上述的无人搬运车；第二种是环境问题，由于线路本身就是有形的物体，在容易损坏的场所中，线路的维护往往会是一大问题；第三则是距离，在完全开放的空间内，其实无线的距离会比有线来的长，一般的有线线路传输距离大约是70米，但在直线距离，无线传输可以到3？400米，若加上天线可以达到2公里以上。

在长距离方面，所采用的无线技术一般为3G，应用领域如远方的自来水厂、无人基站、无人变电所等，另外则是将GPS与3G整合，主要用来做需要被监控的车队管理，如运输车、游览车等。

除了无线区域网络之外，短距离传输也是工业通讯近几年来重要的发展方向，主要的技术包括了RFID与Zigbee，RFID具有非接触式、追踪货品、记载数据、适应恶劣环境等特性，在工厂自动化领域潜藏着庞大的商机，虽然RFID在工业领域的应用已不算新技术，各界对于RFID在工业自动化领域的发展上看法也不一致，但无论如何，RFID在工业自动化所带来的价值是不容置疑。

RFID与Zigbee携手打造新应用

在RFID部分，由于欧美工业市场蓬勃，许多RFID厂商早已在当地设置技术实验室、测试中心等机构，而在全球产业的运筹帷幄当中，由于亚太地区以及台湾在代工与生产制造上的比重不断增加，未来所扮演的将是不可获缺的供应链角色，台湾在RFID的使用比例上也会不断地向上提升。

相关厂商早就嗅到了台湾产业的商机，先前已陆续在台湾规划RFID市场的布局，目前HP、昇阳等IT厂商在台湾也分别设立了技术、测试中心，希望能以更贴近市场的需求，提供定制化的解决方案，以保障厂商的投资利益，藉由众多大厂的鼎力推动之下，未来台湾成为RFID系统的重镇将指日可待。

RFID在制造端的自动化应用，除了生产制程外，工厂的设备与物料盘点也是发展重点之一，散居于各地的企业资产，每逢盘点都必须耗费大量时间或人力，然而现在已有厂商将RFID标签贴附于企业资产上，并将该系统结合GPS、GIS等技术，最后显示于PDA等手持式装置上，让管理人员可以顺利掌控资产状况，这套系统同时也被应用在工厂，借此提升工厂作业安全。

除RFID外，Zigbee也是近年颇受瞩目的工业通讯标准之一，Zigbee在短距无线通讯标准中，属于低频低功率，耗电并不高，在休眠状态之下的耗电量只有1μW，而一般短距离通讯工作耗电量则是30mW，在待机模式之下，普通硷性电池可维持6个月到2年以上的使用时间。这也是 ZigBee最引以为傲的优势之一。

在建置成本方面，ZigBee传输速度低，架构单纯，且ZigBee通道化的规则较简单、不跳频、使用单一收发频率，在协议堆叠方面仅有26个协定元，相较之下，蓝牙则有131个，因此在软硬件设计上的成本得以降低，不过在芯片价格方面，由于Zigbee标准迟迟未能完全底定，因此投入者不多，造成价格下降不易的窘境。

至于扩展性部分，在无线传输传感网络中，可以有将近65,000多个ZigBee设备存在，比起Bluetooth的8个，或是Bluetooth Lite的256个，在扩展性上可以说是高了不少。

物联网市场启动

在长距离无线通讯方面，工业领域主要是采用现行的移动通讯技术，目前来说就是3G，不过近来厂商也看好4G LTE，未来导入只是时间问题，长距离工业通讯主要是解决了长距离的布线成本与移动设备的布线难度两个问题，用来做机器之间的沟通，也就是所谓的物联网。

看好物联网庞大市场，多数工业电脑厂商都开始大举投入，其实物联网市场过去就一直存在，就技术方面来说，也早已不成问题，这市场会有急速发展，主要原因在于成本的下降与厂商基础建设的渐趋完整。

成本主要是通讯费用，物联网中机器要与机器护连，必须透过各种通讯技术来传递，而通讯技术可分为有线与无线，有线技术顾名思义就是需要实体线路来进行信息传送，这必须立基于传输的两方必须都是固定式机器，以便于布线进行，而若是两者其中一方为移动式机器，就必须采用无线方式传输。

无线传输技术可分为短、中、长距离，短距离包括蓝牙、Zigbee、中距离是无线区域网络(WLAN)，长距离则为3G、LTE等，这3种不同距离的通讯技术中，只有短距离的蓝牙、Zigbee不必收费，后面的无线区域网络与3G、LTE都必须支付通讯费用。

在目前物联网领域中，车队管理算是其中较成熟的应用，车队管理系统的主要通讯技术有2种，3G与GPS，GPS是卫星定位系统，由GPS定位出车辆位置后，再透过3G将位置信息传送给车控中心，当然在车辆或车控中心，还需要电子地图(GIS)来配合，才能将车辆位置实际的显示出来。

物联网的延伸应用

除了技术层面外，车队管理系统因涉及车辆与传输，因此要打造此系统，必须整合不同领域的业者，包括3G的运营商、GPS的电子制造业，另外如果要在车辆出场前就安装此系统，则还要与车厂合作，不过这部分较少遇到，多数车载系统目前仍为出厂后安装，也就是所谓的后装市场。

车队管理系统的机器数量约有总人口的10倍之多，如果每一部机器都有SIM卡与其他配备，所蕴藏的商机将十分惊人，不过这部分若只凭电信厂商一方将无法完成，还是必须透过系统整合业者来整合电信与电子制造两方，产业链才会完整。

其实车队管理还只是物联网市场的一小部分，当市场成熟，应用创意将会越来越多，例如运钞车或生鲜食品货车，将传感器建在车门上，一旦车门是非正常性开启，就会发出信息通知系统。

或者是工厂环境，将传感器与SIM卡整合，安装于高危险设备如锅炉等，一旦安全系数到达危险状态，就会立刻发出信息警告厂管人员，甚或将水、电、瓦斯等家庭3表数码化，主动将使用度数传回给主管公司，这些都会是物联网的应用之一，未来市场会相当庞大，企业能在此获得哪些商机，就端视技术与创意的表现。