Wi-Fi DAQ常见问题解答-AET-电子技术应用

Wi-Fi DAQ常见问题解答

日期： 2009-02-27

作者：美国国家仪器

关键词： Wi-Fi 数据采集设备数据采集 NI-DAQmx 覆盖范围

概要

性能

安全

软件

服务与支持

概要

什么是Wi-Fi数据采集？

Wi-Fi数据采集是基于PC的数据采集的扩展，使用在不方便或无法进行布线的测量应用中。NI Wi-Fi数据采集(DAQ)设备结合了IEEE 802.11无线协议、以太网通信、直接传感器连接以及NI LabVIEW软件的灵活性，用于电子、物理、机械和声音信号的远程监督。Wi-Fi数据采集为NI C系列测量和控制模块引入了两个新型载体。NI WLS-9163是一个单模块C系列载体，提供了与主机PC之间的802.11 b/g和以太网连接，ENET-9163是只带有以太网连接的单模块载体。C系列模块提供了直接传感器连接和多种测量的内置信号调理，其中包括温度、应变、加速度、电流和电压。他们可以在多种测量和跨平台的控制应用中互换使用，其中包括NI CompactDAQ、CompactRIO和单模块USB载体。您可以分开购买WLS-9163载体和C系列模块，或者作为WLS-9xxx设备一起购买。

Wi-Fi数据采集和无线传感器(节点)之间有什么不同？

与大多数无线传感器或无线传感器网络不同，Wi-Fi数据采集设备需要将数据流连续地传回主机PC或笔记本电脑中。无线传感器节点通常是低功率、半自动、电池供电的设备，用于长期部署在应用中，其测量通常每过几分钟、几个小时甚至是几天才进行一次。另一方面，Wi-Fi数据采集设备与USB数据采集设备的工作方式类似——主机PC连续(实时)收集设备采集到的数据。数据采集设备可以使用电池供电，在长期应用中使用，但是相对于电池寿命而言，它的焦点是测量质量。此外，Wi-Fi数据采集使用普及的无线网络标准IEEE 802.11，因为它能够提供更高的带宽和更广泛的适用性，而不是ZigBee或其他IEEE 802.15.4变体。

Wi-Fi数据采集设备具有那些特性？

每个Wi-Fi和以太网数据采集设备都可以容纳一个C系列测量模块。其测量、特性和规范是由WLS-9163或ENET-9163载体中包含的C系列模块决定的。标准的802.11b/g射频或IEEE 802.3 10/100 Mb/s以太网连接提供了与主机PC的连接。此外，位于各个设备背部的两个数字可编程函数接口PFI线路提供了与其他设备或外部事件的定时和同步功能(例如触发和时钟共享)。

NI Wi-Fi数据采集支持哪些C系列模块？

NI Wi-Fi数据采集载体支持以下模块：

Module	Signal		Channels			Rate	Connectivity
模块		信号		通道	速率			连接方式
NI WLS-9211		热电偶、24位		4	14 S/s			螺栓端子
NI WLS-9215		同步采样、16位		4	100 kS/s/ch			螺栓端子或BNC
NI WLS-9219		通用(11种模式)		4	100 S/s/ch			弹簧端子
NI WLS-9234		IEPE(加速度计和麦克风)、24位		4	51.2 kS/s/ch			BNC
NI WLS-9237		全桥、24位		4	50 kS/s/ch			RJ50

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Wi-Fi数据采集需要哪种电源？

Wi-Fi和以太网数据采集设备是直流供电的，与9-30 VDC电源兼容。包括在每个产品包中的12 VDC电源可以用于为设备进行供电，您还可以通过螺栓端子适配器，将任何9-30 VDC电源连接到设备上。WLS0-9xxxx设备所需的最大输入功率是4.5 W，典型的连续电源要求更低。使用12 VDC电源，WLS-9xxx设备的连续电流通常在250 mA和350 mA之间，根据插入载体中模块的不同而不同。

同样还可以使用电池进行工作。例如，一组八节1.5V AA 2400 mAh NiMH可充电电池通常可以为上述的例子进行6.5至9.5小时的连续工作供电。其他电池组合对于不同容量和电平下也是可能的。

我可以使用怎样的网络拓扑配置？

在设置无线数据采集设备时，可以选择连接到现有的企业网络，或是使用无线路由器设置网络。对于现有的IT体系结构，Wi-Fi数据采集设备支持WPA和WPA2企业协议(IEEE 802.11i)。如果您设置自己的网络，可以使用WEP、WPA个人协议(WPA-PSK)或是WPA2个人安全协议(WPA2-PSK)。Wi-Fi数据采集设备还支持ad hoc或点对点网络，这些不需要使用任何路由器或接入点；您的计算机可以直接和无线数据采集设备进行通信。

在产品包中包含什么？

每个用于WLS-9xxx无线数据采集设备的产品包都包括以下物品：

WLS-9163无线C系列载体
12 VDC电源(不包含国家与地区专用的电源线)
微调插头和端子(NI 9942)
橡胶防滑粘性撑脚
偶极天线、2.4 GHz、2 dBi
用于Windows 2000/XP/Vista的NI-DAQmx 8.8软件CD
用于NI WLS/ENET-9163的NI-DAQmx入门指南

性能

我能以多快的速度采集数据？

采集数据的速率受到您在WLS-9163或ENET-9163载体中使用的C系列模块类型限制。目前，支持的最快C系列模块是NI 9215，它可以以高达100 kS/s的速率对四个通道进行同步采样。两种载体都支持这个设备和其他C系列设备的全速率。另外，根据网络流量和射频环境，您可能会在采集的数据量(或速率)受到限制。

我可以同时使用多少个Wi-Fi数据采集设备？

您可以在Wi-Fi数据采集系统中使用的设备数量，最终受IEEE标准802.11g规范和您无线网络/环境可用带宽的限制。在确定您可以在系统中布置多少个Wi-Fi数据采集设备时，您需要考虑四个因素：采样速率、测量类型、通道数量和射频环境。越快地采集数据，就有越多的TCP/IP包需要从设备传回到无线接入点或是主机PC上。对于更高分辨率测量或是更多测量通道也是如此——有些C系列模块提供16位分辨率，而还有一些提供了高达24位分辨率。最后，802.11g的理论带宽是54 Mbps，但是由于实践方面的限制，这个带宽被限制在20 Mbps附近。例如，您可以从超过16个通道的WLS-923424位测量，以全速率51.2 kS/s将数据传回到单个无线接入点中。

Wi-Fi数据采集设备的覆盖范围如何？

无线数据采集设备的范围和性能是从IEEE标准802.11规范继承得到的。一般而言，在办公室环境中，墙壁和设施等障碍物会使得射频发射质量下降，可以覆盖大约30 m的范围。如果处于直线或户外环境中，可能达到100 m的传输距离。这些覆盖范围是只是一个指南，根据无线路由器、天线和物理障碍物的不同，覆盖范围也会发生很大的变化。要扩展无线网络的范围，可以使用附加的的接入点、带有高增益天线的路由器或无线中继器。有些厂商将它们的路由器和接入点与高增益天线或有向天线一起工作进行了认证。无线发射器和天线必须一起认证，以便满足FCC规则第15节的要求。许多商业无线路由器还可以作为中继器进行工作，从而有效地将Wi-Fi网络的覆盖范围扩大一倍。

以太网网络的电缆能够有多长？

100 Base-TX以太网电缆定义的最长电缆长度是每段100米。其他以太网交换机等网络设备可以扩展您网络的范围。

Wi-Fi数据采集设备具有哪些同步功能？

在每个Wi-Fi或以太网数据采集设备上的两条数字PFI线路提供了启动、暂停和参考触发。他们还提供了导入或导出采样时钟的功能，用于将您的测量与其他数据采集设备或外部事件进行同步。

什么是隔离？

大多数C系列模块(包括Wi-Fi和以太网数据采集支持的模块)提供了隔离功能，作为提高测量质量和安全性的途径。

传感器信号受到来自系统低电压背板的高压瞬态信号和噪声的影响，电气和机械隔离将这些信号进行隔离，提供了以下优点：

保护贵重仪器、用户和数据免受瞬态电压影响
更好的噪声抵抗能力
消除接地回路
更高的共模电压抑制能力

要获取更多关于隔离的信息，请参阅NI开发者园地技术文档：用于可靠工业测量的隔离技术。

安全

什么是128位AES加密？

高级加密标准(AES)是IEEE 802.11i任务小组选择作为基于Wi-Fi网络进行安全数据传输的首选加密算法。AES使用了128位加密，相对于过去的动态密钥完整性协议(TKIP)和有线等效保密(WEP)加密标准而言，破解更加困难。实际上，美国国家标准技术研究院推荐AES作为所有美国政府机构使用的加密标准。(FIPS出版物的第197页详细描述了这些要求。)任何用于政府或军事的无线数据采集应用都可能必须使用AES进行数据传送。

什么是认证？

网络认证实际上是客户端访问控制。在客户端(例如Wi-Fi数据采集设备)与无线接入点进行通信时，它必须对网络进行认证。总共有两种基本的认证方式：服务器方式和基于预先共享的密钥方式。大多数企业网络至少有一个认证服务器，通常运行远程认证接入用户服务(RADIUS)。IEEE 802.11i(WPA2)网络利用IEEE 802.1X基于端口的认证标准和可扩展认证协议(EAP)控制访问。Wi-Fi数据采集设备支持多种EAP方式，其中包括LEAP、PEAP、EAP-TLS和EAP-TTLS。如果在网络中没有认证服务器，您还可以使用预先共享的密钥。

阅读更多关于Wi-Fi网络安全的信息 ?

软件

我如何才能对Wi-Fi数据采集设备进行编程？

所有Wi-Fi和以太网数据采集设备都与其他NI PCI、PXI和USB数据采集设备一样，使用相同的NI-DAQmx测量服务和驱动程序软件。NI-DAQmx测量服务软件控制数据采集系统的各方各面，从配置到编程。使用NI-DAQmx软件，您可以快速地使用数据采集助手进行配置和采集测量，自动生成代码快速开始使用应用。NI-DAQmx还含有虚拟通道，可以自动将原始数据变换成工程单位。由于您可以使用相同的驱动程序API对新型Wi-Fi数据采集设备进行编程，将无线连接引入现有的应用中是十分方便的。

在Wi-Fi数据采集设备中包含哪些软件？

除了NI-DAQmx驱动程序软件之外，所有Wi-Fi和以太网数据采集设备都包括Measurement and Automation Explorer(MAX)配置软件和LabVIEW SignalExpress LE数据记录软件。您可以使用MAX快速配置并测试您的Wi-Fi和以太网设备，而无需编写任何代码。LabVIEW SignalExpress是一个交互式的测量软件工具，能够从数以百计的数据采集设备和仪器中进行快速采集、分析和数据表示，这些都无需进行编程。要了解更多关于LabVIEW SignalExpress LE的信息，请访问ni.com/labview/signalexpress/。

哪些应用程序开发环境(ADE)能够与Wi-Fi数据采集设备工作？