了解制造业AGV的独特无线需求
传统的制造工厂依靠人员手动装载、移动和卸载货物。这是一项耗时、枯燥且可能肮脏和危险的工作。
您是希望让您的员工专注于这些单调的活动还是关键任务，例如识别改进机会、验证质量标准、监控生产指标以及做出数据驱动的决策以优化运营？
为了降低劳动力成本，将员工重新分配到高价值任务上并提高运营效率，当今的现代化制造工厂正在安装自动存储和检索系统（AS/RS）等技术。自动导引车（AGV）可以成为AS/RS的重要组成部分，用于在仓库或工厂内运输材料和货物。
必须实时监控这些AGV，以确保安全，跟踪性能并提高效率。为了监控制造业中的大量AGV，需要一个稳定的无线网络。它必须能够支持：
- 移动性 ，使AGV可以在覆盖区域内自由移动
- 灵活性，使AGV可以根据更新和指令适应不同的任务
- 实时通信，使终端可以与控制系统和其他AGV及设备进行通信，以协调移动
- 远程监测和控制，以便跟踪状态、性能和位置
- 可扩展，以便可以将新终端添加到系统中，而无需添加更多布线或大量重新配置
- 通过在不同的无线接入点之间自动切换，实现无缝漫游，而不会丢失连接或延迟
- 低延迟交换，从而以最小的延迟处理和共享数据
早期无线网络规划的重要性
由于支持智能手机、笔记本电脑和其他移动设备的无线网络的普及，网络管理人员有时认为在整个仓库或工厂部署无线接入点很简单。
他们并不总是意识到在这些独特环境中必须考虑的所有因素：
- 尽管有多层钢，但仍需要连接。金属会阻碍、衍射和反射信号。它还能为信号创建多条到达接收器的路径，并使信号难以定位无线节点。这都可能导致信号失真、干扰和停机。
- 对低延迟的极高要求。制造过程中快速移动的AGV需要“命令和禁止”以确保低延迟。换句话说，为了顺利运作，它们需要一个结构化和协调良好的环境，包括精确的调度、清晰的路径和有组织的工作流程。它们还需要规则和限制，以帮助它们避开某些区域，在安全的速度限制范围内运行并防止事故。这些规则和限制依赖于低延迟，以确保AGV能够足够快地收到信息并做出响应。
- 来自其他无线应用的干扰。在工厂环境中，会同时使用2.4G和5G无线网络。如果多个设备同时在同一频率上发送和接收信号，则会产生干扰和信号衰减。此外，工厂有许多类型的设备和机械在运行，这会产生电磁波，进一步导致信号干扰。
如果网络管理员不了解这些环境因素，则可能无法正确部署或管理无线网络。这种缺乏了解会导致运行问题，例如：
- 由于信号覆盖不足，AGV无法搜索和连接到无线网络
- 工厂中部署的无线接入点过多造成的额外干扰
- 多个设备使用相同或相邻的频率，因为计划外和未管理的信道会导致瓶颈
- 设备暴露在不一致的电压水平下，这会损坏硬件并导致AGV连接问题
- 由于AGV无法找到需要连接的节点而导致数据传输滞后
无线工厂网络中的常见性能问题
一旦无线网络投入运行，网络管理人员还必须能够确定性能问题和停机的根本原因，以便能够有效地解决这些问题并确保生产继续进行。
影响无线信号稳定传输的因素有很多。以下是一些影响制造业AGV的常见示例。
射频干扰
射频（RF）干扰分为两种类型：
- 同频干扰
- 相邻频率干扰
在同频干扰中，部署在相邻区域的无线设备设置在同一信道上。在 相邻频率干扰中，无线设备部署在相邻信道上。
在无线网络中，在同一绝对时间和同一绝对空间内，一个信道上只能有一个设备发送和接收无线数据。
除了来自无线设备的射频干扰外，还可能存在来自环境的射频干扰（频繁的机械振动或复杂的电磁干扰）。制造环境往往难以管理射频干扰。
在正确的位置部署接入点，以及适当的信道管理和使用先进的无线协议，可以帮助减少这些问题。
隐藏节点
隐藏节点是工业厂房无线通信中的常见问题。
如下图所示，在一个接入点的覆盖区域内，至少有两个客户端可以使用该接入点发送和接收数据。当客户端2与接入点通信时，客户端1也会向接入点发送数据传输请求，因为它不知道客户端2的存在。
此时，同一信道上两个客户端的数据冲突会导致一个客户端保持重传状态，从而造成生产不稳定。
在此示例中，与客户端1相比，客户端2是隐藏节点。
正确的放置、先进的漫游协议和对信号强度的调整可以帮助避免这个问题。
漫游问题
无线网络的设计使终端可以在不受空间和电缆限制的情况下移动。使用无线网络时，漫游情况是不可避免的。终端在移动过程中必须从一个接入点的覆盖区域切换到另一个接入点的覆盖区域。
漫游是工业环境中整个无线网络中不断发生的现象。
漫游切换分为主动漫游和被动漫游。在主动漫游中，终端在周期内主动扫描空间无线信号强度，根据内置算法选择合适的信号接入点并快速漫游。在被动漫游中，接入点根据算法检测终端连接状态，主动踢出“不合格”客户端。
主动和被动漫游都需要无线设备提供的高级算法。
如果由于网络拥塞、切换延迟或覆盖范围不足而导致漫游问题，则AGV在接入点之间移动时可能会失去无线连接。这可能会导致通信中断，造成AGV停止或暂停。
正确的接入点放置、信道规划和高级漫游协议的使用对于支持此功能至关重要。
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关于作者
Alex Liu是一位经验丰富的无线工程师，专门从事无线通信技术应用，擅长无线网络规划、优化和故障排除，拥有八年以上的无线应用经验。