M2M技術(shù)在鋼鐵連鑄設備MRO協(xié)作平臺中的應用
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鋼鐵連鑄設備數據采集系統采用CDMA無(wú)線(xiàn)通信方式，向遠程服務(wù)器發(fā)送數據。相對于GPRS方式而言，CDMA無(wú)線(xiàn)傳輸方式在穩定性、速度、帶寬等方面更具優(yōu)勢。CDMA無(wú)線(xiàn)通信模塊選用AnyDATA公司的DTU800，為目前世界上同類(lèi)型產(chǎn)品中體積最小、速度最快的CDMA數據模塊，數據傳輸速率最高可達153.6 kb/s，平均速率為80 kb/s~100 kb/s[5]。CDMA無(wú)線(xiàn)通信模塊與處理器的連接較為簡(jiǎn)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)傳輸數據。DTU800內嵌TCP/IP協(xié)議棧，大大降低了數據通信設計的難度，也增強了微處理器處理其他數據的能力。DTU800支持標準的AT指令，DTU與MCU主機單元的通信可通過(guò)調用相應的AT指令實(shí)現。
4 軟件系統設計
軟件系統主要完成監控節點(diǎn)采集數據的接收和處理、監測數據的上傳等任務(wù)。軟件采用模塊化設計方式，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通信處理程序設計
ZigBee網(wǎng)絡(luò )中的傳感器節點(diǎn)主要負責采集環(huán)境數據，將這些數據傳給協(xié)調器節點(diǎn)，同時(shí)，接收來(lái)自匯聚節點(diǎn)的查詢(xún)命令，當沒(méi)有數據的發(fā)送和接收時(shí)，轉入休眠模式，使節點(diǎn)功耗降到最低。而匯聚節點(diǎn)一方面負責組建無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )；另一方面將兩個(gè)使用不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )連接在一起，實(shí)現兩種協(xié)議之間的轉換，同時(shí)發(fā)布管理節點(diǎn)的通信任務(wù)，并把接收的數據轉發(fā)到外部網(wǎng)絡(luò )。傳感器節點(diǎn)和匯聚節點(diǎn)程序流程圖如圖6所示。
(2)CDMA無(wú)線(xiàn)通信程序設計
匯聚節點(diǎn)以固定的時(shí)間間隔向遠程服務(wù)器發(fā)送數據，同時(shí)接收遠程服務(wù)器的控制指令并執行相應的操作。匯聚節點(diǎn)系統上電時(shí)，先執行初始化，然后使用AT指令建立PPP、TCP/UDP通道連接，接入CDMA網(wǎng)絡(luò )， 并獲得CDMA移動(dòng)通信數據網(wǎng)管系統動(dòng)態(tài)分配的IP地址。連接建立后，當基站的數據需要發(fā)送時(shí)，即可直接將數據幀發(fā)送給DTU打包傳送。
數據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(jìn)行設置，以設定其工作方式。CDMA通信程序要完成DTU的設置、數據發(fā)往遠程服務(wù)器、接收應答和控制信令等操作。匯聚節點(diǎn)定時(shí)進(jìn)行CDMA數據發(fā)送的中斷程序流程，如圖7所示。
本文根據鋼鐵連鑄設備MRO協(xié)作平臺的需要，利用基于M2M的關(guān)鍵技術(shù)ZigBee的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )和CDMA通信，構建了遠程采集鋼鐵連鑄設備數據系統，為鋼鐵連鑄設備MRO協(xié)作平臺提供了有效的數據源。以便鋼鐵連鑄MRO協(xié)作平臺自動(dòng)、實(shí)時(shí)、準確、詳細地獲取設備的運作情況實(shí)現對設備故障的預測。
雖然該系統在生產(chǎn)現場(chǎng)得到了應用和驗證，但是對M2M技術(shù)在鋼鐵連鑄設備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，且連鑄設備內部構造復雜的情況下，其工作的穩定性和可靠性還有待驗證。只有通過(guò)大量的現場(chǎng)試驗，才能進(jìn)一步完善系統的軟硬件設計，使系統更加穩定成熟，達到其要求。
參考文獻
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[2] 王玨明，馮改玲，王漫，等．基于M2M平臺的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的研究[J]．計算機應用與軟件，2006，23(7)：81-82，87．
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