485无线传输方案是一种基于RS485通信接口的无线传输技术，广泛应用于工业自动化、数据采集和远程控制等领域。其主要技术原理如下：
- RS485通信接口：RS485是一种常用的串行通信标准，采用差分信号传输技术，可以有效抑制电磁干扰和噪声，使用两条通信线路进行数据传输，一条用于发送正向信号，另一条用于发送反向信号。
- 无线传输方式：485无线传输方案将RS485信号转换为无线信号，通过无线信道(如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等)进行传输，再将无线信号转换回RS485信号，从而实现远距离的数据传输。这种方案克服了传统有线方案施工繁琐、设备后期维护成本高的问题。
- 调制解调技术：该方案采用了一种新型的调制解调技术，能够有效克服传统无线通信中存在的抗干扰能力差、传输距离短等问题。
- 应用场景：485无线传输方案适用于点对点通信和点对多点的应用场合，传输距离可达50公里。它支持标准MODBUS协议、西门子PPI协议、三菱N:N协议、Host-Link协议及自由协议，为工业测控领域提供了远距离无线通讯的解决方案。
- 优势：485无线传输方案具有稳定可靠、高抗干扰、远距离传输和低成本的特点，在工业控制和自动化领域得到了广泛应用。
485无线传输方案通过将RS485信号转换为无线信号，并利用先进的调制解调技术，实现了远距离、高可靠性的数据传输，极大地提高了工业设备的连接灵活性和可靠性。
一、 485无线传输方案中使用的新型调制解调技术
在485无线传输方案中，新型调制解调技术主要是LoRa技术。LoRa技术是一种线性调频扩频的物联网调制技术，也被称为宽带现象调频技术。LoRa技术相较于传统的FSK(频移键控)技术，在相同的功耗下具有更长的传输距离和更强的抗干扰能力。
LoRa技术之所以能够克服传统无线通信的抗干扰能力和传输距离短的问题，主要归功于以下几个方面：
- 扩频技术：LoRa采用的是线性调频扩频技术，这种技术通过将数据信号扩展到更宽的频带上，从而提高了信号的抗干扰能力。扩频技术使得LoRa信号在传输过程中能够更好地抵抗各种类型的干扰，包括窄带干扰和宽带干扰。
- 低功耗设计：LoRa模块在低功耗设计方面也具有显著优势。它能够在较低的功耗下实现远距离的数据传输，这使得LoRa非常适合于需要长期运行且电源受限的应用场景。
- 自动中继组网：LoRa技术支持自动中继组网功能，这意味着多个LoRa节点可以相互协作，通过中继节点扩展传输距离。这种组网方式不仅提高了传输距离，还增强了信号的稳定性和可靠性。
- 高灵敏度和抗干扰能力：LoRa模块具有超强的灵敏度和抗干扰能力，这使得它能够在复杂的环境中保持良好的通信质量。即使在存在大量干扰的情况下，LoRa也能有效地传输数据。
二、 在485无线传输方案中，Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等无线信道的具体应用和性能比较如何?
在485无线传输方案中，Wi-Fi、蓝牙和Zigbee三种无线信道各有其特定的应用和性能特点。以下是它们的具体应用和性能比较：
1. Wi-Fi：
应用：Wi-Fi是目前应用最广泛的无线通信技术，主要用于家庭、办公室和公共场所的互联网接入。它广泛用于设备之间的高速数据传输，如笔记本电脑、智能手机、平板电脑等。
性能：Wi-Fi的传输距离一般在100-300米之间，速率可达300Mbps，功耗在10-50mA之间。随着技术的发展，Wi-Fi 6的数据传输速率显著提升，单流速率可达433Mbps。
2. 蓝牙：
应用：蓝牙主要用于短距离设备连接，如耳机、键盘、鼠标、智能手表等。它适用于需要低功耗和简单连接的场景。
性能：蓝牙的传输距离较短，通常在10米以内。它的数据速率较低，但功耗非常低，适合于小数据包的传输。在蓝牙网状网络中，延迟在60ms达到高峰，扩展超过250ms。
3. Zigbee：
应用：Zigbee主要用于智能家居、工业自动化和远程监控等需要低功耗、低数据速率和自组网能力的场景。例如，智能灯泡、传感器网络等。
性能：Zigbee的传输距离在50-300米之间，速率高达250kbps，功耗仅为5mA。其抗干扰性能较好，适用于小数据包的周期性或间歇性传输。在延迟方面，大部分数据包的接收有80ms延迟，扩展最大为130ms。
Wi-Fi适用于需要高带宽和长距离传输的场景，蓝牙适用于短距离、低功耗的设备连接，而Zigbee则更适合于低功耗、低数据速率和自组网的应用场景。
三、 485无线传输方案在工业自动化领域的实际应用
RS485无线传输方案在工业自动化领域的实际应用案例包括以下几个方面：
- 化工厂配电室监控系统：在化工厂中，需要对配电室的室温及循环水液位进行无线监控。通过无线测控设备，将变电所、循环水站、电磁站和四期变电所共四个区域的4-20mA信号以及设备工作状态和远程控制等信号发送到数百米远的电脑上。
- 水泵远程自动控制：西安达泰电子提供的水泵远程自动控制系统中，使用了485无线通信模块。这种系统应用于化工厂、水泥厂、钢厂和焦化厂等无线改造项目中，实现了水泵的远程自动控制。
- 工业产线智能化技改：RS485无线通讯模块常用于工业产线的智能化无线技改、数据无线传输和设备运行状态无线监测与控制。这种技术极大地推进了工厂迈入4.0时代，对工厂智能化生产有着深远的影响。
- 钢铁行业开关量信号传输：在钢铁行业中，通过无线方式传输工业现场的开关量信号，并远距离输出控制信号直接控制继电器动作。这种方式运用全数字无线加密传输方式，保证数据的安全可靠，传输距离可达20公里。
- 温室无线监控系统：针对温室大范围监控的需求，设计了一种基于RS485总线和WiFi网络的监控系统。现场监控节点利用RS485与传感器及执行器模块联接，构成分布式系统，完成数据采集、处理和执行器控制功能。
四、 485无线传输方案与其他无线传输技术在成本、可靠性和适用场景方面的差异?
评估485无线传输方案与其他无线传输技术(如LoRa、NB-IoT)在成本、可靠性和适用场景方面的差异，可以从以下几个方面进行详细分析：
1. 成本
LoRa：
LoRa模块的成本大约在5美元左右，而LoRaWAN模块的总体成本在8-10美元之间。
LoRa技术工作在非授权频段，因此不需要额外付费，这进一步降低了其总成本。
随着市场的成熟，LoRa技术的成本预计将进一步下降。
NB-IoT：
NB-IoT模块的成本为5-10美元，略高于LoRa。
NB-IoT网络的复杂性较高，知识产权相关费用较高，这增加了其总成本。
NB-IoT升级到先进的4G/LTE基站的成本也比LoRa通过工业网关或塔顶网关部署更昂贵。
RS485：
RS485是一种有线通信协议，其成本主要集中在布线和安装上。无线传输方案如LoRa和NB-IoT则需要额外的硬件和部署成本。
2. 可靠性
LoRa：
LoRa技术具有较高的可靠性，特别是在长距离传输和低功耗应用中表现优异。
LoRaWAN协议简单，易于开发和兼容微处理器，这提高了其可靠性。
NB-IoT：
NB-IoT设备功耗非常低，续航时间可以从几个月提升到几年，这提高了其可靠性。
NB-IoT具有深度室内穿透性能和超大覆盖范围，使其在复杂环境中也能保持较高的可靠性。
RS485：
RS485在工业环境中非常可靠，适用于需要稳健和长距离通信的应用场景。
3. 适用场景
LoRa：
LoRa非常适合没有广泛基础设施的低功耗、长距离应用，如小区、农场、产业园等封闭区域以及NB-IoT信号较弱的室内和地下环境。
LoRa在小数据远距离通讯中越来越得到广泛使用。
NB-IoT：
NB-IoT聚焦于小数据量、小速率应用，适用于需要大规模低功耗连接的场景。
NB-IoT具有深度室内穿透性能和超大覆盖范围，适合需要广域覆盖和深度室内覆盖的应用场景。
RS485：
RS485非常适合需要稳健和长距离通信的工业环境。
RS485布线困难时，可以通过LoRa网关实现无线远距离数据传输。
4. 总结
综合来看，LoRa和NB-IoT在成本方面各有优势，但LoRa在非授权频段使用上更具成本优势。在可靠性方面，LoRa和NB-IoT各有千秋，LoRa在长距离传输中表现优异，而NB-IoT在低功耗和深度室内覆盖方面有优势。
五、 485无线传输方案的安全性如何保证?
485无线传输方案在数据加密和防止非法访问方面采取了多种措施，以确保数据的安全性。
在数据加密方面，485无线传输技术通常采用全数字无线加密的传输方式，这种加密方式能够提高数据传输的安全性。具体来说，终端设备通常配备严密的加密和解密算法，以增强数据传输的隐秘性。此外，有些模块还通过再次加密处理通讯协议，进一步确保数据的安全和可靠性。尽管485信号本身不具备加密能力，但可以通过使用外部加密算法来实现对信号的加密，从而有效保护数据的安全性。
在防止非法访问方面，除了加密技术外，485无线传输方案还可能集成其他安全措施。例如，一些工业4G路由器集成了MQTT协议，该协议内置了身份验证、授权和加密功能，这些功能可以在传输过程中保护数据的完整性并防止未经授权的访问。此外，无线模块通常具备自动纠错功能，能够主动纠正被干扰的数据包，从而提高传输的可靠性。
