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無線通信技術在塔機監控系統中的研究與應用現狀

 

  無線通信技術作為無線傳感器網路的關鍵技術,在塔機監控系統中發揮重要作用,其中Zig-Bee技術和GPRS技術是塔機無線監控系統的研究重點。

  1 ZigBee技術

   ZigBee是基於IEEE802。15。4標准的低功耗個域網協議,是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通信技術。主要用於傳 輸距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間的數據傳輸,以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。國內ZigBee技術的 研究起步比較晚,隨著無線通信技術大趨勢的發展,很多高校和研究機構已經開始無線通信技術在塔機監控系統的研究和應用。文獻[4]將ZigBee技術應用 到單個塔機的監控系統中,用於傳輸布置於塔機上的超聲傳感器節點信息的無線傳感網絡的設計,ZigBee無線通信模

  塊硬件使用TI生產的CC2530芯片,在軟件方面對TI最新的Z-Stack-CC2530-2。2。2版本的協議棧進行二次開發。實驗樣本為QTZ630系列塔機監視系統, 根據塔機的真實高度在地面上水平布置網絡節點獲取數據。結果表明在沒有大干擾源的室外工況,100~200m範圍內數據能准確達到,信號傳輸距離滿足塔機 預警系統的數據傳輸要求。而且CC2530與Z-Stack協議棧的結合,給節點提供了更加智能化的工作模式,自適應與自愈合的網絡特性和安全與鑒權功能 更加適合塔機的工作環境和塔機預警系統對網絡的各項要求。文獻[5]對基於ZigBee技術的塔機群控無線通信系統進行研究,從塔機無線通信模塊的實際工 作參數要求入手,通過通信性能測試,獲得在模擬建築物干擾環境下的遠距離通信速率為37236。36b/s,大於塔機群通信速率要求的16000b/s, 置信度95%下誤碼率為零。選用中國建築科學院研發的TSCMS系列塔機安全監控管理系統進行無線通信實驗,當發送周期為15ms時出現丟包,仍可以滿足 塔機群無線通信周期小於等於25ms的要求。完成監控系統與ZigBee模塊接口通信,證明ZigBee模塊完全能夠滿足塔機無線通信的需求。

  2 GPRS技術

   GPRS是通用分組無線服務技術的簡稱,它以封包式傳輸,因此使用者所負擔的費用按其傳輸資料單位計算,並非使用整個頻道,理論上較為便宜。GPRS通 信充分利用現有的網絡資源,可以實現數據高速、大容量傳輸,高速數據傳輸最大可達160Kbps。借助GPRS網絡與Internet無縫連接,通過塔機 工作現場的GPRS模塊可將采集的參數信息傳輸到遠端置於Internet上的監控端,只要是GPRS網絡覆蓋的地方,都在可監控的範圍之內。塔機工作狀 態數據由GPRS無線通信模塊發送到GPRS無線通信網絡上,GPRS網絡根據相應的協議在智能終端和接入Internet的監控中心之間建立一條支持 TCP /IP協議的數據通道,監控中心把通過這條通道傳送來的塔機位置數據和工作參數信息存儲到數據庫中,後台服務軟件讀取並顯示這些數據,實時監視塔機的工作 情況。

  目前國內很多高校和研究機構已經對基於GPRS技術的塔機無線監控系統進行了深入的研究並已投入應用。文獻[6]采用了通用分 組無線業務(GPRS)無線通訊方式,結合動態服務器主頁(ASP)開發技術,設計了一種基於Web和GPRS的塔機遠程監控系統,用戶可以通過瀏覽器訪 問數據庫,對數據進行實時的監控和分析。濟南微控研發的塔機安全監控管理系統系統-GPRS遠程監控可廣泛應用於各類起重機,實現對其工作狀況的實時安全 保護監測和數據的GPRS傳輸。

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