M2M技術(shù)在鋼鐵連鑄設(shè)備MRO協(xié)作平臺中的應用
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鋼鐵連鑄設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用CDMA無線通信方式，向遠程服務器發(fā)送數(shù)據(jù)。相對于GPRS方式而言，CDMA無線傳輸方式在穩(wěn)定性、速度、帶寬等方面更具優(yōu)勢。CDMA無線通信模塊選用AnyDATA公司的DTU800，為目前世界上同類型產(chǎn)品中體積最小、速度最快的CDMA數(shù)據(jù)模塊，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達153.6 kb/s，平均速率為80 kb/s~100 kb/s[5]。CDMA無線通信模塊與處理器的連接較為簡單，將DTU 800的標準串口與處理器的串口連接即可，接口電路如圖5所示。本設(shè)計使用CC2430的USART0端口(TXD、RXD引腳)與DTU800的USART1端口(DP_TXD、DP_RXD引腳)傳輸數(shù)據(jù)。DTU800內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧，大大降低了數(shù)據(jù)通信設(shè)計的難度，也增強了微處理器處理其他數(shù)據(jù)的能力。DTU800支持標準的AT指令，DTU與MCU主機單元的通信可通過調(diào)用相應的AT指令實現(xiàn)。
4 軟件系統(tǒng)設(shè)計
軟件系統(tǒng)主要完成監(jiān)控節(jié)點采集數(shù)據(jù)的接收和處理、監(jiān)測數(shù)據(jù)的上傳等任務。軟件采用模塊化設(shè)計方式，主要功能模塊包括ZigBee通信處理模塊、CDMA通信處理模塊等部分。
(1)ZigBee通信處理程序設(shè)計
ZigBee網(wǎng)絡中的傳感器節(jié)點主要負責采集環(huán)境數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)傳給協(xié)調(diào)器節(jié)點，同時，接收來自匯聚節(jié)點的查詢命令，當沒有數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收時，轉(zhuǎn)入休眠模式，使節(jié)點功耗降到最低。而匯聚節(jié)點一方面負責組建無線網(wǎng)絡；另一方面將兩個使用不同協(xié)議的網(wǎng)絡連接在一起，實現(xiàn)兩種協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，同時發(fā)布管理節(jié)點的通信任務，并把接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到外部網(wǎng)絡。傳感器節(jié)點和匯聚節(jié)點程序流程圖如圖6所示。
(2)CDMA無線通信程序設(shè)計
匯聚節(jié)點以固定的時間間隔向遠程服務器發(fā)送數(shù)據(jù)，同時接收遠程服務器的控制指令并執(zhí)行相應的操作。匯聚節(jié)點系統(tǒng)上電時，先執(zhí)行初始化，然后使用AT指令建立PPP、TCP/UDP通道連接，接入CDMA網(wǎng)絡， 并獲得CDMA移動通信數(shù)據(jù)網(wǎng)管系統(tǒng)動態(tài)分配的IP地址。連接建立后，當基站的數(shù)據(jù)需要發(fā)送時，即可直接將數(shù)據(jù)幀發(fā)送給DTU打包傳送。
數(shù)據(jù)傳輸采用面向連接的、可靠的TCP協(xié)議。在使用CDMA通信模塊前，需要對DTU進行設(shè)置，以設(shè)定其工作方式。CDMA通信程序要完成DTU的設(shè)置、數(shù)據(jù)發(fā)往遠程服務器、接收應答和控制信令等操作。匯聚節(jié)點定時進行CDMA數(shù)據(jù)發(fā)送的中斷程序流程，如圖7所示。
本文根據(jù)鋼鐵連鑄設(shè)備MRO協(xié)作平臺的需要，利用基于M2M的關(guān)鍵技術(shù)ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡和CDMA通信，構(gòu)建了遠程采集鋼鐵連鑄設(shè)備數(shù)據(jù)系統(tǒng)，為鋼鐵連鑄設(shè)備MRO協(xié)作平臺提供了有效的數(shù)據(jù)源。以便鋼鐵連鑄MRO協(xié)作平臺自動、實時、準確、詳細地獲取設(shè)備的運作情況實現(xiàn)對設(shè)備故障的預測。
雖然該系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場得到了應用和驗證，但是對M2M技術(shù)在鋼鐵連鑄設(shè)備MRO協(xié)作平臺的應用尚處于起步階段，尤其是在使用環(huán)境比較惡劣，且連鑄設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造復雜的情況下，其工作的穩(wěn)定性和可靠性還有待驗證。只有通過大量的現(xiàn)場試驗，才能進一步完善系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定成熟，達到其要求。
參考文獻
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