无线网络化控制系统研究的重要意义
无线网络化控制系统在未来的智能自动化应用以至广义的下一代信息技术的发展中占据着关键性位置，具有极为广泛的应用前景。
首先，无线网络化控制系统提供了一种创新性的方式来连接和控制各种设备，带来了多种多样的智能自动化应用的可能性。典型的例子在工业自动化和工业过程控制领域。首先，使用无线网络连接工业设备具有灵活性好、易维护和易配置的优点，这些优点促成了大规模生产效率的提高。一项研究表明，无线控制方式的引入在全球过程工业中增加了27%的年收益。其次，在一些严苛或具有危险性的工业环境下，依托无线网络连通的工业移动机器人系统作为合理的设施选择,极大的拓宽了工业生产的范围和可能性。对工业领域无线控制的需求引发了学术界和工业界的广泛关注，目前也已经成功开发出几种基于IEEE 802.15.4标准的无线控制商业解决方案，如WirelessHART (HART Communication Foundation, 2007), ISA100 (International Society of Automation, 2010) 和SmartMesh Industrial (Dust Networks, 2011)，等等。随着“中国制造2025”国家战略的推进和随之工业机器人等技术的大规模使用，无线网络化控制系统的研究将为工业机器人系统提供一种更为灵活性和更有效的实施环境，从而助力中国以智慧工厂和智能制造为标志的制造业的第二次腾飞。
其次，除了上述的无线网络化控制系统的直接应用外，无线网络化控制系统的研究也将为更广义的智能自动化应用提供理论和技术支持，这些应用包括了多个领域和方面，例如,消费产品领域由大量世界知名企业如 ABB、Honeywell、海尔集团、西门子等提出并推动的智能家居系统[1]，新型社会管理系统领域如欧洲通信标准委员会支持的智能交通系统和IBM的战略研究方向智慧城市，军事领域如由美国国防部提出完善的“网络中心战”的战略思想,等等。具体的例子如1）智能楼宇。据报道，2014年我国现存建筑中超过95%为高耗能型，使得用于温度调控上的能源消耗占全国总能耗的15%强。无线网络化控制系统可为节能建筑提供一种解决思路。如未来大型公共建筑的温控系统可由分散在建筑中不同位置的多个制暖/制冷设备构成，邻近的设备相互间可以通过某种无线网络进行实时通信，报告自己所在地的实时温度并接收周围节点的温度信息。温控系统可通过这些信息实时调整各个设备的功率，以达到在舒适前提下节能的目的。2）森林火灾监控系统。森林火灾的监控可由基于无线传感器网络的森林火灾监控系统进行[2]。这一系统使用大量的分布在森林不同位置的无线传感器来报告局部环境的动态信息，经过信息整合可以实时监测森林状态，有效的避免大规模森林火灾。
事实上，所谓无线网络化控制系统的直接应用和间接支持也并无明显的界限，所有这些智能系统都是多个学科领域的融合，而无线网络化控制系统的研究为其提供了在不完美的无线通信下保证可靠控制性能的方法，从而使得无线网络化控制系统成为下一代信息技术中的一项关键使能技术。
参考文献
- [1]J. Domaszewicz et al., “Soft Actuation: Smart Home and Office with Human-in-the-Loop,” IEEE Pervasive Comput., vol. 15, no. 1, pp. 48–56, 2016.
- [2]P. Bolourchi and S. Uysal, “Forest Fire Detection in Wireless Sensor Network Using Fuzzy Logic,” in 2013 Fifth Int. Conf. Comput. Intell. Commun. Syst. Netw. CICSyN, 2013, pp. 83–87.