Wi-Fi DAQ常見問題解答-AET-電子技術應用

Wi-Fi DAQ常見問題解答

日期： 2009-02-27

作者：美國國家儀器

關鍵詞： Wi-Fi 數據采集設備數據采集 NI-DAQmx 覆蓋范圍

概要

什么是Wi-Fi數據采集？

Wi-Fi數據采集是基于PC的數據采集的擴展，使用在不方便或無法進行布線的測量應用中。NI Wi-Fi數據采集(DAQ)設備結合了IEEE 802.11無線協議、以太網通信、直接傳感器連接以及NI LabVIEW軟件的靈活性，用于電子、物理、機械和聲音信號的遠程監督。Wi-Fi數據采集為NI C系列測量和控制模塊引入了兩個新型載體。NI WLS-9163是一個單模塊C系列載體，提供了與主機PC之間的802.11 b/g和以太網連接，ENET-9163是只帶有以太網連接的單模塊載體。C系列模塊提供了直接傳感器連接和多種測量的內置信號調理，其中包括溫度、應變、加速度、電流和電壓。他們可以在多種測量和跨平臺的控制應用中互換使用，其中包括NI CompactDAQ、CompactRIO和單模塊USB載體。您可以分開購買WLS-9163載體和C系列模塊，或者作為WLS-9xxx設備一起購買。

Wi-Fi數據采集和無線傳感器(節點)之間有什么不同？

與大多數無線傳感器或無線傳感器網絡不同，Wi-Fi數據采集設備需要將數據流連續地傳回主機PC或筆記本電腦中。無線傳感器節點通常是低功率、半自動、電池供電的設備，用于長期部署在應用中，其測量通常每過幾分鐘、幾個小時甚至是幾天才進行一次。另一方面，Wi-Fi數據采集設備與USB數據采集設備的工作方式類似——主機PC連續(實時)收集設備采集到的數據。數據采集設備可以使用電池供電，在長期應用中使用，但是相對于電池壽命而言，它的焦點是測量質量。此外，Wi-Fi數據采集使用普及的無線網絡標準IEEE 802.11，因為它能夠提供更高的帶寬和更廣泛的適用性，而不是ZigBee或其他IEEE 802.15.4變體。

Wi-Fi數據采集設備具有那些特性？

每個Wi-Fi和以太網數據采集設備都可以容納一個C系列測量模塊。其測量、特性和規范是由WLS-9163或ENET-9163載體中包含的C系列模塊決定的。標準的802.11b/g射頻或IEEE 802.3 10/100 Mb/s以太網連接提供了與主機PC的連接。此外，位于各個設備背部的兩個數字可編程函數接口PFI線路提供了與其他設備或外部事件的定時和同步功能(例如觸發和時鐘共享)。

NI Wi-Fi數據采集支持哪些C系列模塊？

NI Wi-Fi數據采集載體支持以下模塊：

Module	Signal		Channels			Rate	Connectivity
模塊		信號		通道	速率			連接方式
NI WLS-9211		熱電偶、24位		4	14 S/s			螺栓端子
NI WLS-9215		同步采樣、16位		4	100 kS/s/ch			螺栓端子或BNC
NI WLS-9219		通用(11種模式)		4	100 S/s/ch			彈簧端子
NI WLS-9234		IEPE(加速度計和麥克風)、24位		4	51.2 kS/s/ch			BNC
NI WLS-9237		全橋、24位		4	50 kS/s/ch			RJ50
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Wi-Fi數據采集需要哪種電源？

Wi-Fi和以太網數據采集設備是直流供電的，與9-30 VDC電源兼容。包括在每個產品包中的12 VDC電源可以用于為設備進行供電，您還可以通過螺栓端子適配器，將任何9-30 VDC電源連接到設備上。WLS0-9xxxx設備所需的最大輸入功率是4.5 W，典型的連續電源要求更低。使用12 VDC電源，WLS-9xxx設備的連續電流通常在250 mA和350 mA之間，根據插入載體中模塊的不同而不同。

同樣還可以使用電池進行工作。例如，一組八節1.5V AA 2400 mAh NiMH可充電電池通常可以為上述的例子進行6.5至9.5小時的連續工作供電。其他電池組合對于不同容量和電平下也是可能的。

我可以使用怎樣的網絡拓撲配置？

在設置無線數據采集設備時，可以選擇連接到現有的企業網絡，或是使用無線路由器設置網絡。對于現有的IT體系結構，Wi-Fi數據采集設備支持WPA和WPA2企業協議(IEEE 802.11i)。如果您設置自己的網絡，可以使用WEP、WPA個人協議(WPA-PSK)或是WPA2個人安全協議(WPA2-PSK)。Wi-Fi數據采集設備還支持ad hoc或點對點網絡，這些不需要使用任何路由器或接入點；您的計算機可以直接和無線數據采集設備進行通信。

在產品包中包含什么？

每個用于WLS-9xxx無線數據采集設備的產品包都包括以下物品：

WLS-9163無線C系列載體
12 VDC電源(不包含國家與地區專用的電源線)
微調插頭和端子(NI 9942)
橡膠防滑粘性撐腳
偶極天線、2.4 GHz、2 dBi
用于Windows 2000/XP/Vista的NI-DAQmx 8.8軟件CD
用于NI WLS/ENET-9163的NI-DAQmx入門指南

性能

我能以多快的速度采集數據？

采集數據的速率受到您在WLS-9163或ENET-9163載體中使用的C系列模塊類型限制。目前，支持的最快C系列模塊是NI 9215，它可以以高達100 kS/s的速率對四個通道進行同步采樣。兩種載體都支持這個設備和其他C系列設備的全速率。另外，根據網絡流量和射頻環境，您可能會在采集的數據量(或速率)受到限制。

我可以同時使用多少個Wi-Fi數據采集設備？

您可以在Wi-Fi數據采集系統中使用的設備數量，最終受IEEE標準802.11g規范和您無線網絡/環境可用帶寬的限制。在確定您可以在系統中布置多少個Wi-Fi數據采集設備時，您需要考慮四個因素：采樣速率、測量類型、通道數量和射頻環境。越快地采集數據，就有越多的TCP/IP包需要從設備傳回到無線接入點或是主機PC上。對于更高分辨率測量或是更多測量通道也是如此——有些C系列模塊提供16位分辨率，而還有一些提供了高達24位分辨率。最后，802.11g的理論帶寬是54 Mbps，但是由于實踐方面的限制，這個帶寬被限制在20 Mbps附近。例如，您可以從超過16個通道的WLS-923424位測量，以全速率51.2 kS/s將數據傳回到單個無線接入點中。

Wi-Fi數據采集設備的覆蓋范圍如何？

無線數據采集設備的范圍和性能是從IEEE標準802.11規范繼承得到的。一般而言，在辦公室環境中，墻壁和設施等障礙物會使得射頻發射質量下降，可以覆蓋大約30 m的范圍。如果處于直線或戶外環境中，可能達到100 m的傳輸距離。這些覆蓋范圍是只是一個指南，根據無線路由器、天線和物理障礙物的不同，覆蓋范圍也會發生很大的變化。要擴展無線網絡的范圍，可以使用附加的的接入點、帶有高增益天線的路由器或無線中繼器。有些廠商將它們的路由器和接入點與高增益天線或有向天線一起工作進行了認證。無線發射器和天線必須一起認證，以便滿足FCC規則第15節的要求。許多商業無線路由器還可以作為中繼器進行工作，從而有效地將Wi-Fi網絡的覆蓋范圍擴大一倍。

以太網網絡的電纜能夠有多長？

100 Base-TX以太網電纜定義的最長電纜長度是每段100米。其他以太網交換機等網絡設備可以擴展您網絡的范圍。

Wi-Fi數據采集設備具有哪些同步功能？

在每個Wi-Fi或以太網數據采集設備上的兩條數字PFI線路提供了啟動、暫停和參考觸發。他們還提供了導入或導出采樣時鐘的功能，用于將您的測量與其他數據采集設備或外部事件進行同步。

什么是隔離？

大多數C系列模塊(包括Wi-Fi和以太網數據采集支持的模塊)提供了隔離功能，作為提高測量質量和安全性的途徑。

傳感器信號受到來自系統低電壓背板的高壓瞬態信號和噪聲的影響，電氣和機械隔離將這些信號進行隔離，提供了以下優點：

保護貴重儀器、用戶和數據免受瞬態電壓影響
更好的噪聲抵抗能力
消除接地回路
更高的共模電壓抑制能力

要獲取更多關于隔離的信息，請參閱NI開發者園地技術文檔：用于可靠工業測量的隔離技術。

安全

什么是128位AES加密？

高級加密標準(AES)是IEEE 802.11i任務小組選擇作為基于Wi-Fi網絡進行安全數據傳輸的首選加密算法。AES使用了128位加密，相對于過去的動態密鑰完整性協議(TKIP)和有線等效保密(WEP)加密標準而言，破解更加困難。實際上，美國國家標準技術研究院推薦AES作為所有美國政府機構使用的加密標準。(FIPS出版物的第197頁詳細描述了這些要求。)任何用于政府或軍事的無線數據采集應用都可能必須使用AES進行數據傳送。

什么是認證？

網絡認證實際上是客戶端訪問控制。在客戶端(例如Wi-Fi數據采集設備)與無線接入點進行通信時，它必須對網絡進行認證。總共有兩種基本的認證方式：服務器方式和基于預先共享的密鑰方式。大多數企業網絡至少有一個認證服務器，通常運行遠程認證接入用戶服務(RADIUS)。IEEE 802.11i(WPA2)網絡利用IEEE 802.1X基于端口的認證標準和可擴展認證協議(EAP)控制訪問。Wi-Fi數據采集設備支持多種EAP方式，其中包括LEAP、PEAP、EAP-TLS和EAP-TTLS。如果在網絡中沒有認證服務器，您還可以使用預先共享的密鑰。

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軟件

我如何才能對Wi-Fi數據采集設備進行編程？

所有Wi-Fi和以太網數據采集設備都與其他NI PCI、PXI和USB數據采集設備一樣，使用相同的NI-DAQmx測量服務和驅動程序軟件。NI-DAQmx測量服務軟件控制數據采集系統的各方各面，從配置到編程。使用NI-DAQmx軟件，您可以快速地使用數據采集助手進行配置和采集測量，自動生成代碼快速開始使用應用。NI-DAQmx還含有虛擬通道，可以自動將原始數據變換成工程單位。由于您可以使用相同的驅動程序API對新型Wi-Fi數據采集設備進行編程，將無線連接引入現有的應用中是十分方便的。

在Wi-Fi數據采集設備中包含哪些軟件？

除了NI-DAQmx驅動程序軟件之外，所有Wi-Fi和以太網數據采集設備都包括Measurement and Automation Explorer(MAX)配置軟件和LabVIEW SignalExpress LE數據記錄軟件。您可以使用MAX快速配置并測試您的Wi-Fi和以太網設備，而無需編寫任何代碼。LabVIEW SignalExpress是一個交互式的測量軟件工具，能夠從數以百計的數據采集設備和儀器中進行快速采集、分析和數據表示，這些都無需進行編程。要了解更多關于LabVIEW SignalExpress LE的信息，請訪問ni.com/labview/signalexpress/。

哪些應用程序開發環境(ADE)能夠與Wi-Fi數據采集設備工作？