無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在混凝土攪拌自動(dòng)控制中的應(yīng)用探討

生才華

（北京中鐵房山橋梁有限公司，北京 102400）

1 引言

混凝土攪拌能夠?qū)⒐橇稀⑺唷⒎勖夯摇⑼饧觿┖退凑找欢ǖ幕旌媳壤胖迷跀嚢铏C(jī)中進(jìn)行自動(dòng)化攪拌，以便為現(xiàn)代化工業(yè)建筑提供基礎(chǔ)材料。隨著混凝土需求量迅速劇增，混凝土攪拌管理需要采用自動(dòng)化管理模式。混凝土自動(dòng)化控制可以充分利用當(dāng)前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、無線通信技術(shù)等，提高混凝土生產(chǎn)效率，并且在控制過程中，根據(jù)模擬量、開關(guān)量等輸入信號(hào)調(diào)整控制參數(shù)，完成配料、稱重、輸送、卸料和攪拌等多個(gè)工藝流程，交叉作業(yè)，縮短每一步操作的流程，提高混凝土攪拌的效率和產(chǎn)量，滿足現(xiàn)代建筑工業(yè)需求。

2 混凝土攪拌遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)功能分析

混凝土攪拌過程中，其涉及的關(guān)鍵環(huán)節(jié)主要包括物流存儲(chǔ)、物流運(yùn)送、計(jì)量檢測(cè)、攪拌控制等幾個(gè)方面，其中遠(yuǎn)程攪拌系統(tǒng)是最為關(guān)鍵的一個(gè)功能，攪拌系統(tǒng)組成半分主要包括以下幾個(gè)方面：攪拌系統(tǒng)配備多重軸端密封保護(hù)裝置和風(fēng)壓保護(hù)裝置，可以有效的杜絕漏漿現(xiàn)象；使用視頻監(jiān)控器監(jiān)控減速箱、潤滑油泵、卸料泵等重要部件的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，確保設(shè)備工作在最佳狀態(tài)；配備攪拌機(jī)稱重保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)稱重的精確化和智能化。因此混凝土攪拌遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，系統(tǒng)主要功能包括以下幾個(gè)方面：

（1）攪拌設(shè)備數(shù)據(jù)采集。遠(yuǎn)程攪拌自動(dòng)控制系統(tǒng)最基礎(chǔ)的功能是采集攪拌設(shè)備的相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，通過參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。攪拌設(shè)備數(shù)據(jù)采集可以使用傳感器進(jìn)行，每一個(gè)攪拌設(shè)備都可以設(shè)置一個(gè)傳感器，傳感器實(shí)時(shí)的采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)。

（2）攪拌設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸。傳感器采集攪拌設(shè)備數(shù)據(jù)之后，可以將其發(fā)送給數(shù)據(jù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)服務(wù)器匯集相關(guān)的數(shù)據(jù)之后，將其發(fā)送給監(jiān)控中心，監(jiān)控中心可以根據(jù)設(shè)備運(yùn)行信息發(fā)送操作指令。

（3）攪拌系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制。攪拌系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸發(fā)送攪拌系統(tǒng)自動(dòng)化控制命令，以便能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計(jì)

混凝土攪拌自動(dòng)化控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，控制網(wǎng)絡(luò)組成部分主要是傳輸帶、計(jì)時(shí)裝置、電動(dòng)保護(hù)裝置、稱重裝置等各類傳感器，傳感器構(gòu)成了一個(gè)自組織無線通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)控制操作命令、采集信息的傳輸。因此在混凝土自動(dòng)化攪拌控制過程中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是最重要的核心技術(shù)，本文在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過程中，采用的通信技術(shù)包括4G移動(dòng)通信技術(shù)、Wi-Fi通信技術(shù)和ZigBee技術(shù)。

（1）4G移動(dòng)通信技術(shù)。移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展迅速，其已經(jīng)經(jīng)歷了2G、2.5G、3G通信時(shí)代，4G通信已經(jīng)成為現(xiàn)代移動(dòng)通信的主流技術(shù)。4G移動(dòng)通信采用新的TD-LTE技術(shù)、FDD-LTE技術(shù)，能夠支撐強(qiáng)大的高速移動(dòng)帶寬資源，已經(jīng)成為主流的移動(dòng)通信技術(shù)。截至2015年5月底，我國4G電信基站數(shù)量已經(jīng)達(dá)到120萬個(gè)，4G電信基站規(guī)模和數(shù)據(jù)流量大，需要保持較高的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化能力，同時(shí)，由于4G電信基站覆蓋范圍小于2G電信基站，因此為了滿足4G通信市場(chǎng)需求，需要大規(guī)模的建設(shè)4G電信基站，未來一年內(nèi)，4G基站將達(dá)到200萬個(gè)，以便能夠滿足人們移動(dòng)寬帶上網(wǎng)需求。在混凝土攪拌控制系統(tǒng)中，從傳感器到控制中心這一階段采用4G通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全、精確傳輸。

（2）Wi-Fi通信技術(shù)。Wi-Fi通信模塊內(nèi)置TCP/IP協(xié)議并支持三種工作模式即AP、STA以及兩種模式共存，提供了兩種通信方式：透?jìng)鞣绞胶蚐ocket通信方式。透?jìng)髂Ｊ酵ㄐ潘俣瓤欤刂撇混`活；Socket通信速度慢，但可以方便控制單一的設(shè)備。因此，本方案采用的是Socket控制的通信方式，模塊上電或復(fù)位后默認(rèn)為透?jìng)髂Ｊ剑K每次復(fù)位后都需要先進(jìn)入命令模式再配置，依次設(shè)置UART、TCP、AP/STA后重啟才可使設(shè)置生效。在每一個(gè)獨(dú)立的混凝土攪拌站各個(gè)通信節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)采用WI-FI通信技術(shù)。

（3）ZigBee技術(shù)。ZigBee技術(shù)是一種在IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)上經(jīng)過改進(jìn)和發(fā)展得到常用的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。混凝土攪拌設(shè)備運(yùn)行過程中，需要實(shí)施采集攪拌設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，ZigBee可以在各個(gè)傳感器設(shè)備之間形成一個(gè)自組織網(wǎng)絡(luò)，將采集到的數(shù)據(jù)匯聚到網(wǎng)絡(luò)關(guān)口服務(wù)器上，通過他發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性較強(qiáng)、通信可靠性較高、具有較低的節(jié)點(diǎn)功耗、時(shí)延較短、容量較大、數(shù)據(jù)傳輸具有極高的安全性，實(shí)現(xiàn)了傳感器間的快速通信。

結(jié)語

混凝土自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以采用現(xiàn)代無線通信技術(shù)，采集混凝土攪拌系統(tǒng)的模擬量，輸入相關(guān)的控制命令，改善混凝土攪拌控制的精確度，提高混凝土產(chǎn)量，滿足現(xiàn)代工業(yè)建筑的需求，具有重要的作用和意義。

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