无线通信技术在工程机械上的应用分析

无线通信技术在工程机械上的应用分析

苏武杰

(茂名市无线电监测站广东茂名525000)

摘要：近年来，随着计算机技术和通信技术的飞速发展，无线通信技术也得到了飞速进步，无线通信技术的应用范围也越来越广泛，到目前为止，无线通信技术在工业和农业方面都得到了广泛的应用。本文重点分析了当前工程机械领域内被广泛使用的若干类无线通信技术，以及无线通信技术在工程机械上的应用。

关键词：无线通信技术；工程机械；应用

在铁路和港口的货场、建筑生产工地，有很多工程机械设备交叉作业，大型户外工程机械启动频繁，工作环境恶劣，由操作人员现场控制的方式已经不适应发展的需要。随着工业生产的发展，基于对工程机械工作信息资源应用和生产管理的需要，决策者需要及时掌握现场的生产状况，进行综合分析，作出准确、科学而有效的决策，指挥现场的生产工作。今天，几乎所有的建筑工程机械设备通过遥控改造都能实现遥控，开发一个通用的远程监控系统平台，可以快速方便的构建出符合用户需要的无线数据通信监控系统，这必将有良好的应用前景。

1无线通信技术的简介

随着计算机和通信技术的迅猛发展，无线通技术也得到快速的发展，如今，基于无线通信技术的基础上的详细技术及其产品也越来越多。WLAN技术是目前相对比较成熟的Wi－Fi技术，已经在各个领域中得到广泛的应用，尤其适用于局域网中。然而，该技术也有它固有的缺点，这主要是由于Wi－Fi技术中采用了射频技术，存在着一定的安全隐患与其它无线技术相比，WiMax技术的出现相对比较晚，到目前为止，它的应用范围和频率还比较狭小，需要进一步的研究和推广。LMDS技术属于一种多点分布式业务系统，它为人类的多点通信提供了固定的无线宽带接入技术，该技术的工作频率已经超过了20GHZ，在一定的范围内具有双工语音、数据、因特网和视频等功能，LMDS技术的不足之处是会受到降雨的影响而使得无线接入技术的距离受到影响，在降雨的情况下，该技术的应用距离不超过1．5公里。MMDS技术容易的信号质量和阻塞问题极易受到天气的影响，其可以使用的频带也有限，不超过200MHz，另外，MMDS技术对于路径的传输也有比较严格的要求，目前为止，MMDS技术并没有一个统一的标准。集群通信技术具有高利用率和大用户容量等优点，该技术的应用提高了通信信号的抗干扰能能力，加上数字加密理论的应用，使得通信传输的质量和信息保密度都得到了大幅度的改善。如今，随着计算机和通信技术的发展以及不断提高的业务要求，无线通信技术的进一步发展还有待研究[1]。

2无线通信技术在工程机械领域的应用

2.1筑路机械短程无线监控中的蓝牙技术

当前筑路机械的发展方向是开发各种智能化的筑路工程装备，传统的在线状态监测，无论主动式还是微机自动监控系统，均需要将各传感器提供的在线信号实测值通过相应的有线电缆传输至微机，与微处理器内存的标准值相比较。由于各种工况条件的局限，机载设备需尽量做到高可靠性和简单，这样仅能对在振动压实、摊铺找平中监测到的信号进行简单处理，无法进行较全面系统的分析，可能误检、漏检各种潜在的故障隐患;另一方面，现行的作业管理缺少统一的施工工艺模式，路面路基质量完全由驾驶员的熟练程度决定，无完整的施工操作记录，不能很好地控制施工进度和质量。蓝牙技术以低成本的近距离无线连接为基础，通常作用距离为10cm～10m，如果加大发射功率作用距离可达100m，完全可以达到筑路机械在线监控的要求。目前主流的软件和硬件平台均不提供对蓝牙的支持，这使得蓝牙的应用成本升高，普及难度增大。类似的Z-Wave传输率仅有9.6kbps，以ZigBee来相对比较，即便不去谈论2.4GHz频段的250Kbps传输率，在9l5MHz频段上也至少有40Kbps(868MHz频段上有20Kbps)，虽然WSN不强调数据的传输速度、传输量，但也不至于过低。由于蓝牙芯片已多年大量生产，组件的量价均已达高度成熟，ZigBee当初设定以更低价格取代蓝牙在控制领域应用，实现难度也日益增高，现今ZigBee只有把握自身传输距离及组网优势寻求最佳的使用定位[2]。

2.2军用工程机械领域中的无线传输技术

传统无线数据传输电台应用在大的SCADA遥控遥测系统，适用于各类点对点、一点对多点的无线数据传输，如电力负荷监控、数据采集、铁路信号监控等工业自动化系统。短波通讯与GSM移动通讯等方式相比具有发射功率小、传输距离远、建站迅速、机动性好等特点，其通讯范围半径可达十几千米至几十千米，是军用工程机械无线电通信的主要方式之一。利用军用工程机械车载短波电台和监控中心无线电基站建立无线通信网，可实现工程机械作业的远程监控。军用工程机械远程监控系统主要由车载状态监测模块、无线自组网(由车载短波电台和监控中心无线电基站组建的非民用信道通讯网络)和远程监控中心3部分组成。车载状态监测模块主要完成信号采集、信号分析、状态显示、故障报警和人机交互等功能:首先对采集到的机械状态信息进行分析显示，而后通过无线自组网将该信息传输给监控中心并据此分析机械状态;遇有操作故障或下达指令时，监控中心通过无线网络将相关命令信息传递给工程机械车载状态监测模块，再由该模块指示操作手执行相应动作。虽然近年来SCADA系统发展迅速，但伴随着GPRS和CDMA网络的日渐成熟，数传电台的市场反而下降。

2.3工程车辆中的现代GPRS技术

GPRS通信充分利用现有的网络资源，可以实现数据高速、大容量传输，高速数据传输最大可达160Kbps。其与数据中心建立的通信链路随时收发用户数据设备内的数据，按照接收和发送数据包的数量进行流量计费，永久在线并具有很高的实时性，在工程机械系统中常常利用GPS、GIS通过空间卫星系统与电子地图、无线通信网络及计算机车辆管理信息系统结合，实现车辆定位、跟踪和车辆管理等诸多功能。路面施工工程机械包括装载机、拌和站、自卸车、摊铺机、压路机等，现代智能工程机械的远程在线监控系统(国家863项目)由挖掘机等工程机械群、GPS全球卫星定位系统、GPRS远程通讯系统、因特网、客户机群监控中心系统、便携式数据采集系统和远程企业监控系统组成。它依靠安装在工程机械单机上的各种传感器和控制器对设备的运行状态参数、故障信息和位置参数进行采集，将其转换为CAN总线数据发送到固定地址，并经处理器运算处理在LCD屏幕上显示，若超过数据库中相应正常状态参数则启动故障报警程序提醒操作者;同时合并GPS定位信息及其它信息由GPRS模块无线发送到GPRS网络[3]，通过GGSN和SGSN到达远程企业服务中心系统，实现客户端与远程监控服务端的通信。

3结论

总之，在工程机械中利用无线通信技术，一方面保障了工程机械作业中的安全，提高了机械作业效率;另一方面，无线通信技术在工程机械中的应用，为未来工程机械群的大型在线监控方面的应用研究奠定了基础。

参考文献:

[1]李晨光，王芸波，刘太学.无线通信技术在智能配电网中的应用研究[J].中国电力教育，2010(27):258-260.

[2]杨博，王磊，杨创业.我国无线通信技术的发展和应用研究[J].电脑知识与技术，2010，6(18):4912-4913.

[3]丁飞，张西良，张世庆.基于ZigBee的无线通信技术及其应用[J].江苏通信技术，2012(05):24-27.