最近几年对人类最大的挑战莫过于能源的节约和环境的保护。无线技术恰恰在节能环保上具有巨大的潜力。

无线传输进入工业控制领域的趋势无可置疑。首先从技术上讲，通过多年的研发，估计再过四、五年，大多数仪表和自动化产品都会根据应用要求嵌入各种各样的无线传输功能。但这并不是说无线通信可以完全替代现有有线的现场总线和工业以太网，以及用于工业领域的其它无线通信技术。充其量它只能是对有线通信技术的一种发展和重要补充。对此我们必须有清醒的认识。其次，无线技术远未成熟到在任何一种场合都可以没有顾虑的使用。对于闭环控制的要求，它还缺乏足够的可靠性和通信确定性；对于高速检测和控制的要求，它还没有解决低功耗和实时性。因此，惟一可采用的发展路径就是：无线技术成熟到可在什么情况下应用，就充分发挥其作用；以及在那些最可以发挥无线通信技术的优越性，而有线通信技术在技术经济等方面又存在难以解决的困难时，充分利用它。
按照目前的发展，它首先会用在楼宇自动化、自动抄表、事故响应、设备监控SCADA系统、设备资产管理、诊断维护等等方面逐步推广应用。据美国一家名为ON World的公司2007年发表的无线技术的工业应用调查报告指出，到2011年无线传感器网络系统和服务会达46亿美元。用户年增长率为33%。详细情况见表1 。

最近几年对人类最大的挑战莫过于能源的节约和环境的保护。无线技术恰恰在节能环保上具有巨大的潜力。至少在以下三方面的进展特别值得关注。

建立有效的能源管理系统

要实现包括政府、工业、商业等各类建筑物的能源合理配置、减少CO2的排放，需要建立有效的能源管理系统。什么样的能源管理系统才算是有效的呢？它必须对各种形式能源消耗的场所进行实时检测；在对这些数据可靠检测的基础上，它可以及时向运行人员提供能源系统运转的情况，及时向维护人员报告发现了存在什么配置问题和设备缺陷，便于尽早纠正；它还要给出运行分析报告，以便精确地发现节能的潜力。显而易见，只有把经过实际验证的无线传感器网络引入能源管理系统才可能有效的实现上述这些目标。因为遍布于建筑物的各个角落的温度传感器、水表、电表、燃气表、热量表只有用无线连接，成本才是最低的，数据采集才是可靠实时的。在欧洲能源管理解决方案处于领先地位的CebyC公司，比较了多个无线传感器网络（WSN）技术提供商，他们最终认定美国Spinwave Systems公司的WSN建立在其独有的A3无线技术的基础上，是能源管理应用中最具性能价格比优势的，把这样的无线传感器及其网络引入，使他们原有的基于Web技术的能源管理系统Energinet具备了连续测量分布在建筑物各个角落的影响能源使用效率的参数的强大能力，从而为今后显著降低CO2排放奠定了基础。

电动机的能源管理系统

另一种面向应用极其广泛的电动机的能源管理系统，也是WSN大有用武之地的领域。据人民日报网络版介绍，目前中国的电机安装总功率已达到4.2亿千瓦，其所消耗的电能占全国用电总量的60%；但在我国，电机的效率比西方国家低约1.0%~1.5%。据美国能源部的统计，全美23%的电能是用在工业生产过程的电动机驱动上，占其功能总消耗的71%。由上述这些数据可见，提高电动机的能量使用效率无疑是节能事业中的非常重要的途径 。

在美国能源部主抓的、已进入第二阶段的先进能源管理解决方案项目中，有一个非常值得关注的课题——高级普适（pervasive)无线能量检测。其基本方案就是通过建立从线电压和线电流来估计电动机的转速和电机定子电阻的推断算法，将这两个参数利用工业WSN传送至高级电动机能源管理系统，最终达到节省11%~18%的电能，其中电动机的提高能效的潜力约为3.7%，提高系统的能效和通过转速控制来提高能效的潜力更大，约占9.6%，甚至更多。所谓普适无线能量检测，就是必须将这种无线传输的虚拟传感器（而不是实际的传感器）用到每一台电动机上，这是整个项目的基本出发点。因为每台电动机的线电压和线电流其测量值可从MCC（电动机控制中心）取得；推断算法可以实时获得影响电动机工作效率的参数；而通信性能非常可靠的工业无线传感器网络，才能保证以极低成本把计算好的参数传送到电动机能源管理系统。把这三个环节串联起来，人们就能够在电动机运转的每个时刻，对包含电动机本身、电动机的负载（如水泵、风机、空气压缩机等）在内的系统的总能效进行检测。这才是针对能源消耗的每一个最基础的环节的实时检测和管理系统。

这个项目的实施者是美国Eaton Corp的创新中心和亚特兰大的乔治亚工学院。目前尚未见到实际系统的推出，但前景是很诱人的。

对各种泄漏的检测

目前在工业发达国家，一个相当令人瞩目、而且是刚刚开始的应用，就是利用无线声波变送器、无线温度变送和无线压力变送器等与无线短程网络的配合，对各种泄漏进行检测，例如对石油天然气采集、炼油、石化、化工等工业中各种管道和储油罐、储气罐上的卸压阀、隔离阀和旁通阀的泄漏监测；对在工厂中蒸汽管道中的疏水阀的泄漏监测，都有相当大的经济价值和环保价值。

Honeywell公司通过实际测试并计算发现，在美国一个典型的工厂每年因蒸汽泄漏所造成的能耗损失大约在10~15万美元。如果应用常规的人工检测方式，将耗费巨大的人力成本，不堪负担。若在各工段中应用无线检漏变送器组成自动检测网络，所产生的成本远远低于以上费用，而且对于能耗的节约将是巨大的。

另外，根据美国Accutech公司的研究，一个大型的炼油厂或化工厂大约有2 500个卸压阀。一般，卸压阀均通过机械弹簧力控制卸压压力，因此要求卸压阀最大容许的工作压力与系统压力之间有一个余量，一般制造厂推荐的是系统压力不应大于最大容许的工作压力的90%。当操作压力趋近卸压阀的释放压力点，阀门开始泄漏或渗出气体或液体，如果密封面处于良好状态，排放和产品的损耗有限，起到了释放压力的作用。不过随着时间的推移，有一部分卸压阀会把有害的气体或液体泄漏到大气中，或释放到废气或废液收集系统中，通常会发生燃烧。由于这些阀门一般装在人员不宜到达或难以触及的地方（如储罐或反应罐的顶部），往往要用特殊的装置和采取安全的措施进行现场检查。通常的方法是定期将卸压阀拆下，取回车间，用专门的设备检测和试验。在没有发生任何泄漏事件时，规定5年对卸压阀检查一次。在例行的检查中约有30%的卸压阀有某些程度的泄漏，超过了规定的允许值，其中约有10%泄漏严重，成为产品泄漏和污染的主要来源。

发生的泄漏很难及时发现和修理。这造成一个大型炼油厂或化工厂每年大约有2 270t的产品因为未经检测的卸压阀泄漏而损失，并污染了环境。

如果采取有效的措施能及时发现和修复泄漏，那么，经由阀门泄漏所造成生产产品损耗和排放大约有80%～90%完全可以避免。从这个意义上讲，能及时检测和修复卸压阀的泄漏，最大的挑战是如何在卸压阀开始发生泄漏时尽可能早的发现它。

采用无线监测系统进行泄漏检测，无须排线放线，安装部署灵活，投资小。关键是有效合理地安装检测泄漏的无线变送器。目前有声波或超声传感器、温度和压力传感器等三种无线变送器可用于泄漏检测。用得最多的是利用无源超声传感器检测阀门的泄漏。这类传感器属于非介入式，可用来对于大多数的卸压阀检漏。不过这类无线变送器也有一定的局限性。在安静没有噪声的区域，泄漏形成的压力低于0.207 MPa（30 psi)时，无法进行检测；在通常的区域，泄漏形成的压力应高于0.345MPa（50 psi)。其它的限制是，在有高分贝的环境噪声的区域，如靠近减压站或管道内流动的液体存在相当高度湍流的附近，也不能使用这种变送器。另外，这种变送器也不能用于液体检漏，但可以用于气体、气化物体和蒸发性液体的检漏。

在不能使用超声检漏传感器，而流体的温度比环境温度显著高或显著低的地方，可以用表面安装的温度传感器作为无线检测系统的输入。例如蒸汽的检漏就可以利用排出的蒸汽会使温度上升较多，或致冷液体会使温度显著下降处，均可用管夹头固定表面安装的热电阻或热电偶，测量可能发生泄漏的卸压阀和隔离阀的温度，从而推断泄漏的程度。这种方法既可用于液相物体，也可用于气相物体的检漏。

利用无线压力变送器也是一种选择。例如，在气体管道的级间压缩站利用压力检测就是一种对阀门监控的上佳方法。因为此处由于流动会在某些卸压阀上产生很强的振动，特别是若在其下游相邻处还安装了减压阀，以便将流体引入计量管道，这时振动尤其强烈。加之管道中的气体接近环境温度，当卸压阀动作时不会造成温度的极大变化；而且还为无人值守的场合，声响检测也不奏效。在这里可以安装无线压力变送器作为阀门出口的压力开关，专门用于过压排放事件，但对较小的泄漏则无能为力。采用软支撑导阀结构的卸压阀，可以避免泄漏成为关切问题。另外一种压力检测方法是在阀门入口处安装无线压力变送器，当压力超过最大容许压力或阀门的设定压力时，立即报警。这种对阀门入口侧的实时压力检测，还可以用来计算过压释放的质量流量。还可以利用多点模拟输入和多点开关量输入的无线模块，设计另外的方法检测卸压阀的释放事件，构成报警系统。