無線生產(chǎn)數(shù)據(jù)下的智能數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

崔曉玲

【摘要】 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線技術(shù)和信息管理技術(shù)的飛速發(fā)展，使工業(yè)企業(yè)控制自動(dòng)化逐漸發(fā)展為無線化和智能化。傳統(tǒng)的自動(dòng)化控制主要使用導(dǎo)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不僅會(huì)存在一些安全隱患，還會(huì)造成資源的浪費(fèi)。文章首先對(duì)無線技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單概述，然后對(duì)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，最后描述了系統(tǒng)在日常生活中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 無線技術(shù) 智能化 數(shù)據(jù)傳輸

無線技術(shù)下的數(shù)據(jù)傳輸相比于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)有著很大的優(yōu)勢(shì)，例如操作簡(jiǎn)單、成本低和維修方便簡(jiǎn)單。無線技術(shù)是通過設(shè)備將信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪ㄔ诳諝庵袀鞑?，所以很容易被空氣中的各種因素所干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳遞的失真。由此看來，只有保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼鎸?shí)性才能保證系統(tǒng)的可靠性。

一、無線技術(shù)的概述

收發(fā)信機(jī)、空中信道和天線饋線是無線技術(shù)系統(tǒng)的三個(gè)組成部分。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行前期準(zhǔn)備設(shè)計(jì)工作時(shí)，要確定好電臺(tái)指標(biāo)和各種設(shè)備的物理位置，這些的確定主要通過對(duì)系統(tǒng)的通信、傳輸速度還有傳輸范圍的要求來進(jìn)行。在前期準(zhǔn)備工作完成后主要還有兩個(gè)技術(shù)問題，第一是在無線信道上的傳輸還有就是網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和媒介接入控制問題。對(duì)無線技術(shù)下的智能傳輸系統(tǒng)的迫切需求是其發(fā)展的重要原因。該項(xiàng)技術(shù)的提高和使用極大的節(jié)約了人力和財(cái)力資源。不僅如此，在保證傳輸過程的速度和數(shù)據(jù)不受干擾的同時(shí)，還要對(duì)數(shù)據(jù)的安全進(jìn)行保障，這一功能的提出和實(shí)現(xiàn)是使用戶能夠信賴該系統(tǒng)的基礎(chǔ)。這也就對(duì)無線生產(chǎn)數(shù)據(jù)下智能數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研發(fā)和完善提出了更大的挑戰(zhàn)。

第一，在無線信道上的傳輸。無線信道有三個(gè)特性，這也就使得對(duì)于無線信道的優(yōu)化可以從三個(gè)方面進(jìn)行，可以多角度的提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群驼鎸?shí)度，最簡(jiǎn)單的幾種方法有：將天線定向、分集接收信息、擴(kuò)大頻率等。

第二，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和控制技術(shù)。目前的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也是有三種。其中中心控制結(jié)構(gòu)有著高效利用信號(hào)發(fā)射頻率等優(yōu)點(diǎn)，所以，這是最多被使用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?？刂萍夹g(shù)主要包括兩個(gè)方面，一方面是接入?yún)f(xié)議還有一方面是高效利用信道，因?yàn)椴粫?huì)有一個(gè)用戶長(zhǎng)時(shí)間的利用信道，所以做好多個(gè)用戶在信道使用方面的協(xié)調(diào)工作極為重要。

大概在二十世紀(jì)末，世界上出現(xiàn)了無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備販賣和使用的高潮，各個(gè)商家看到了該技術(shù)的前景，都推出了自己創(chuàng)新的產(chǎn)品，使得價(jià)格降低。更引來更多的使用者，促進(jìn)了無線技術(shù)的深度發(fā)展。

二、系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)

在做系統(tǒng)之前要對(duì)系統(tǒng)的環(huán)境進(jìn)行分析，例如系統(tǒng)是要對(duì)野外的電器設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，這就要求該系統(tǒng)對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)性。

野外的電器設(shè)備數(shù)量眾多，而且位置偏僻，導(dǎo)致日常對(duì)其的維修檢測(cè)及檢查出現(xiàn)不便甚至危及生命。在自動(dòng)化控制技術(shù)的飛速發(fā)展背景下，大多的電器設(shè)備都采用了這項(xiàng)技術(shù)，可以隨時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)在辦公室對(duì)電器設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，但是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)仍然使用金屬導(dǎo)線，對(duì)于該系統(tǒng)的安裝和使用造成很大的不方便，因?yàn)樵诎惭b過程中需要大面積的鋪設(shè)電纜對(duì)施工要求大大加強(qiáng)，還增加了造價(jià)。不僅如此，在使用過程中，還要經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行檢修和替換因?yàn)殡娎|造價(jià)較高，如果監(jiān)管不力會(huì)被盜竊，還易損壞，這樣不僅成本大幅提升，還對(duì)正常的數(shù)據(jù)傳輸造成了麻煩。

不僅如此，野外由于環(huán)境較差發(fā)展落后，導(dǎo)致電力不能持續(xù)供應(yīng)，一旦斷電發(fā)生，這就要求利用電池對(duì)其進(jìn)行能量供應(yīng)，所以電池的使用壽命也要進(jìn)行提高，這樣才能保證正常持續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸。

以此環(huán)境分析為依據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行基本設(shè)計(jì)，針對(duì)野外這種惡劣環(huán)境，系統(tǒng)需要采用AT89S52單片機(jī)（MCU）控制CC1000收發(fā)模塊來實(shí)現(xiàn)功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)，這種搭配可以在不同環(huán)境下將系統(tǒng)的使用功率自動(dòng)調(diào)節(jié)到最適應(yīng)的大小，在環(huán)境好的情況下，該系統(tǒng)會(huì)在正常數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，確保下降低使用功率。由于使用功率的降低，使得的電量被保存，在環(huán)境差的情況下，極少的使用電量，保證電池的使用壽命，從而減少成本投入并且長(zhǎng)時(shí)間的保證電子設(shè)備的使用時(shí)間，來保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)某志谩?/p>

在設(shè)計(jì)中需要考慮各方面的問題并且將其解決，才能更好地完善系統(tǒng)的功能。根據(jù)以上對(duì)系統(tǒng)環(huán)境、適用范圍和使用要求的分析提出以下幾個(gè)想法：

1.應(yīng)用適合的單片機(jī)（MCU）使系統(tǒng)可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求并且造價(jià)低廉。2.建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺溃瑢碾娖髟O(shè)備上采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行摹?.系統(tǒng)有自動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)是否傳輸失真的功能，例如對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼等。4.設(shè)計(jì)電路的放大。

系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)完成后要對(duì)其進(jìn)行可行性分析。目前的無線技術(shù)已經(jīng)頗具成熟感，其對(duì)于基本數(shù)據(jù)的傳輸不容置疑，但是為了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼鎸?shí)安全性考慮需要簽署完善成熟協(xié)議，可以向業(yè)內(nèi)的專業(yè)協(xié)議學(xué)習(xí)，做出相適應(yīng)的通信協(xié)議。對(duì)于計(jì)劃中要求的硬件設(shè)備的應(yīng)用也不難實(shí)現(xiàn)，只要運(yùn)行高配置的軟件與之相匹配即可實(shí)現(xiàn)。如果系統(tǒng)計(jì)劃的可行性研究沒有通過就要對(duì)以上計(jì)劃進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和完善，但是不能因?yàn)轭櫦沙杀竞涂尚行跃蛯⑾到y(tǒng)的基本功能和要求改變，要在將計(jì)劃設(shè)計(jì)到可行的方面兼顧系統(tǒng)的功能和要求。

三、系統(tǒng)的具體原理和特點(diǎn)

系統(tǒng)的產(chǎn)生是為了應(yīng)用，當(dāng)完善成熟的設(shè)計(jì)出一個(gè)完整傳輸系統(tǒng)后，將其應(yīng)用在實(shí)際才是真正的完成功。

在工作過程中，系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)組成一個(gè)個(gè)小團(tuán)體，這些團(tuán)體內(nèi)部有數(shù)個(gè)設(shè)備，如果各個(gè)設(shè)備之間要想進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸就要先對(duì)設(shè)備碼進(jìn)行辨別，如果是本團(tuán)體的設(shè)備就進(jìn)行傳輸，否則關(guān)閉此次數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)一個(gè)團(tuán)體內(nèi)的設(shè)備1號(hào)的MCU將采集到的數(shù)據(jù)傳給無線收發(fā)設(shè)備及放大模塊后，放大模塊會(huì)對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行放大，然后傳輸給指定目標(biāo)設(shè)備。該設(shè)備不僅可以是同團(tuán)體中的其他小設(shè)備，例如設(shè)備2號(hào)，還可以是控制中心的設(shè)備3號(hào)。由于自動(dòng)調(diào)節(jié)功率的功能的實(shí)現(xiàn)，使得在指定目標(biāo)設(shè)備與設(shè)備一號(hào)傳輸過程中，在不影響正常的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臈l件下，使用最小的使用功率，保證電量的持續(xù)供應(yīng)和使用壽命。由于系統(tǒng)處于戶外甚至是有著惡劣環(huán)境的野外，導(dǎo)致環(huán)境多變，使得功率在一直進(jìn)行調(diào)整，所以系統(tǒng)會(huì)將每次調(diào)整都記錄下來。

當(dāng)調(diào)整好使用功率，以后設(shè)備1號(hào)會(huì)利用這個(gè)功率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)指定目標(biāo)設(shè)備后，目標(biāo)設(shè)備會(huì)利用同樣的功率予以回應(yīng)。在同一個(gè)團(tuán)體內(nèi)，如果一個(gè)設(shè)備在同時(shí)和數(shù)個(gè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，根據(jù)數(shù)據(jù)的不同，會(huì)有不同的功率與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。例如，當(dāng)設(shè)備1號(hào)同時(shí)與2號(hào)、3號(hào)和4號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，那么1號(hào)和2號(hào)，1號(hào)和3號(hào)，1號(hào)和4號(hào)之間所用的功率很有可能不相等。在這一系統(tǒng)中的所有的設(shè)備都有這項(xiàng)功能。同時(shí)，系統(tǒng)好友自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)團(tuán)體內(nèi)的某個(gè)設(shè)備很長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行工作，這就表明此設(shè)備出現(xiàn)問題，會(huì)及時(shí)向控制中心的設(shè)備提出示警，及時(shí)通知工作人員進(jìn)行檢修。

該系統(tǒng)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1.完全以無線技術(shù)為基礎(chǔ)，緩解了利用金屬導(dǎo)線的傳統(tǒng)模式帶來的施工困難和成本高昂的問題。操作簡(jiǎn)單，節(jié)約資源。2.利用高科技軟件硬件，減少了傳輸過程中的感擾，使得傳輸?shù)臄?shù)據(jù)安全可靠。3.有著自動(dòng)調(diào)節(jié)功率的功能，節(jié)約電能保證數(shù)據(jù)的長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)傳輸。4.數(shù)據(jù)最終傳輸?shù)娇刂浦行?，便于工作人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。5.有自動(dòng)報(bào)警功能，方便工作人員及時(shí)對(duì)其進(jìn)行檢修，這也保證了不使數(shù)據(jù)的傳輸因系統(tǒng)的損壞而中斷。

結(jié)語：該系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)要求，由于其自動(dòng)調(diào)節(jié)功率的功能創(chuàng)新，能夠適應(yīng)野外的惡劣環(huán)境，保證了數(shù)據(jù)的有效傳輸，在以后更深入的研究中，要對(duì)該項(xiàng)功能進(jìn)行細(xì)致的研究，爭(zhēng)取提高整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能功能。

參 考 文 獻(xiàn)

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