無線傳感器網(wǎng)絡在混凝土攪拌自動控制中的應用探討

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?、水泥、粉煤灰、外加劑和水按照一定的混合比例放置在攪拌機中進行自動化攪拌，以便為現(xiàn)代化工業(yè)建筑提供基礎材料。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化管理模式?；炷磷詣踊刂瓶梢猿浞掷卯斍跋冗M的計算機技術、電子技術、無線通信技術等，提高混凝土生產(chǎn)效率，并且在控制過程中，根據(jù)模擬量、開關量等輸入信號調(diào)整控制參數(shù)，完成配料、稱重、輸送、卸料和攪拌等多個工藝流程，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 混凝土攪拌遠程自動控制系統(tǒng)功能分析

混凝土攪拌過程中，其涉及的關鍵環(huán)節(jié)主要包括物流存儲、物流運送、計量檢測、攪拌控制等幾個方面，其中遠程攪拌系統(tǒng)是最為關鍵的一個功能，攪拌系統(tǒng)組成半分主要包括以下幾個方面：攪拌系統(tǒng)配備多重軸端密封保護裝置和風壓保護裝置，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行狀態(tài)，及時進行維護，確保設備工作在最佳狀態(tài)；配備攪拌機稱重保護裝置，實現(xiàn)稱重的精確化和智能化。因此混凝土攪拌遠程自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動化控制，系統(tǒng)主要功能包括以下幾個方面：

（1）攪拌設備數(shù)據(jù)采集。遠程攪拌自動控制系統(tǒng)最基礎的功能是采集攪拌設備的相關運行狀態(tài)參數(shù)，通過參數(shù)進行監(jiān)控。攪拌設備數(shù)據(jù)采集可以使用傳感器進行，每一個攪拌設備都可以設置一個傳感器，傳感器實時的采集設備運行狀態(tài)信息，發(fā)送給匯聚節(jié)點。

（2）攪拌設備數(shù)據(jù)傳輸。傳感器采集攪拌設備數(shù)據(jù)之后，可以將其發(fā)送給數(shù)據(jù)服務器，數(shù)據(jù)服務器匯集相關的數(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)設備運行信息發(fā)送操作指令。

（3）攪拌系統(tǒng)遠程控制。攪拌系統(tǒng)根據(jù)設備運行情況，通過網(wǎng)絡傳輸發(fā)送攪拌系統(tǒng)自動化控制命令，以便能夠?qū)崿F(xiàn)遠程控制。

3 無線傳感器網(wǎng)絡應用設計

混凝土攪拌自動化控制系統(tǒng)在運行過程中，控制網(wǎng)絡組成部分主要是傳輸帶、計時裝置、電動保護裝置、稱重裝置等各類傳感器，傳感器構(gòu)成了一個自組織無線通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)控制操作命令、采集信息的傳輸。因此在混凝土自動化攪拌控制過程中，無線傳感器網(wǎng)絡是最重要的核心技術，本文在無線傳感器網(wǎng)絡設計過程中，采用的通信技術包括4G移動通信技術、Wi-Fi通信技術和ZigBee技術。

（1）4G移動通信技術。移動通信技術發(fā)展迅速，其已經(jīng)經(jīng)歷了2G、2.5G、3G通信時代，4G通信已經(jīng)成為現(xiàn)代移動通信的主流技術。4G移動通信采用新的TD-LTE技術、FDD-LTE技術，能夠支撐強大的高速移動帶寬資源，已經(jīng)成為主流的移動通信技術。截至2015年5月底，我國4G電信基站數(shù)量已經(jīng)達到120萬個，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)絡優(yōu)化能力，同時，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通信市場需求，需要大規(guī)模的建設4G電信基站，未來一年內(nèi)，4G基站將達到200萬個，以便能夠滿足人們移動寬帶上網(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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全、精確傳輸。

（2）Wi-Fi通信技術。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：透傳方式和Socket通信方式。透傳模式通信速度快，但控制不靈活；Socket通信速度慢，但可以方便控制單一的設備。因此，本方案采用的是Socket控制的通信方式，模塊上電或復位后默認為透傳模式，模塊每次復位后都需要先進入命令模式再配置，依次設置UART、TCP、AP/STA后重啟才可使設置生效。在每一個獨立的混凝土攪拌站各個通信節(jié)點范圍內(nèi)采用WI-FI通信技術。

（3）ZigBee技術。ZigBee技術是一種在IEEE802.15.4標準上經(jīng)過改進和發(fā)展得到常用的無線網(wǎng)絡標準技術?；炷翑嚢柙O備運行過程中，需要實施采集攪拌設備的運行狀態(tài)參數(shù)，ZigBee可以在各個傳感器設備之間形成一個自組織網(wǎng)絡，將采集到的數(shù)據(jù)匯聚到網(wǎng)絡關口服務器上，通過他發(fā)送給匯聚節(jié)點，網(wǎng)絡穩(wěn)定性較強、通信可靠性較高、具有較低的節(jié)點功耗、時延較短、容量較大、數(shù)據(jù)傳輸具有極高的安全性，實現(xiàn)了傳感器間的快速通信。

結(jié)語

混凝土自動化控制系統(tǒng)可以采用現(xiàn)代無線通信技術，采集混凝土攪拌系統(tǒng)的模擬量，輸入相關的控制命令，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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