多网融合的混凝土泵车状态远程监控系统设计.pdf
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1、第3 9 卷第1 期 2 0 1 6 年 2 月 电子器 件 C h i n e s e J o u rna l o f E l e c t r o n De v i c e s V0 1 3 9 NO 1 F e b 2 01 6 De s i g n o f Re mo t e M o n i t o r i n g S y s t e m f o r t h e S t a t u s o f Co n c r e t e Pump Tr uc k by M ul t i Ne t wo r k I nt e g r a t i o n S HUZ e f a n g , P E NGX
2、i a o s h a n , C H E NMi n ( 1 S c h o o l o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g, G u i y a n g U n iv e r s i t y , G u i y a n g 5 5 0 0 0 5 , C h i n a ; 2 S c h o o l o fE l e c t r o n i c a n d Co mmu n i c a t i o nEn g i n e e r i n g, G u i Y a n g Un i v e r s i t y, Gu i y a n g 5
3、 5 0 0 0 5, C h i n a; 3 C o l l e g e o fMe c h a n i c a l a n dE l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g, C e n t r a l S o u t h U n i v e r s i t y , C h a n g s h a4 1 0 0 7 5 , C h i n a ) Ab s t r a c t : Th e r e mo t e mo n i t o r i n g s y s t e m f o r c o n c r e t e p u mp t r u c k b
4、 y mu l t i n e t wo r k i n t e g r a t i o n wa s de s i g n e d for mo n i t o rin g i t s s t a t us e f f e c t i v e l y t o e ns u r e t he s a f e pr o d u c t i o n a n d r e d u c e t h e c o s t o f ma i n t e n a nc e Th e s e n s o r p l u g a n d wi r e l e s s d a t a a c q u i s i t
5、i o n t r a ns mi s s i o n o f t h e a l m f r a me s t ruc t u r e wa s r e a l i z e d u s i n g Zi g Be e t e c hn o l o g y, wh i l e t h a t o f o t h e r s t ruc t u r e s s u c h a s h y d r a u l i c s y s t e m a n d t h e c h a s s i s w a s r e a l i z e d u s i n g C A N L I N( C o n t
6、r o l l e r A r e a N e t w o r k L o c a l I n t e r c o n n e c t N e t w o r k ) T h e n t h e c o l l e c t e d d a t a w a s a g g r e g a t e d i n t h e s t a t e c e n t e r o f t h e t r u c k a n d r e mo t e l y t r a n s mi t t e d t o t h e s e r v e r o f t h e mo n i t o rin g c e n t
7、 e r b y t h e t i me s h a r i n g mo d e l b y GP RS ( G e n e r a l P a c k e t Ra d i o S e r v i c e ) , i n w h i c h t h e s t a t u s mo n i t o ri n g a n d r e p a i r f o r me t r o a r e a w a s a c h i e v e d T h e t e s t r e s u l t t h a t t h e p a c k e t l o s s r a t e o f t h e
8、 s y s t e m i s l e s s t h a n 3 w i t h i n 3 0 k m i n g o o d GP RS c o n d i t i o n s h o ws t h a t t h e s y s t e m i s a b l e t o r e a l i z e d t h e r e a l t i me da t a a c q ui s i t i o n a n d t r a ns mi s s i o n S O a s t o e ns ur e t he s afe o pe r a t i o n Ke y wo r d s :
9、 c o n c r e t e p u mp t r u c k; r e mo t e mo n i t o rin g f o r t h e s t a t u s ; mu l t i - n e t w o r k i n t e g r a t i o n; Z i g B e e; CAN L I N; GPRS E E A CC: 7 2 1 0 F d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 5 - 9 4 9 0 2 0 1 6 0 1 0 4 0 多网融合的混凝土泵车状态远程监控系统设计 舒泽芳 , 彭晓珊 , 陈 敏 ( 1 贵阳学院机械工
10、程学院, 贵阳 5 5 0 0 0 5 ; 2 贵阳学院电子与通信工程学院, 贵阳 5 5 0 0 0 5 ; 3 中南大学机 电工程学院 , 长沙 4 1 0 0 7 5 ) 摘 要 : 为了有效监控混凝土泵车的状态, 设计了一套多网融合的状态远程监控系统。对臂架结构使用Z i g B e e 技术实现传 感器的即插即用和数据无线采集传输, 对其他部位使用 C A N L I N总线实现状态信息的实时采集和有线传输, 将采集数据在泵 车状态中心进行汇总后通过 G P R S分时远程传输到监控中心服务器。测试发现在 G P R S信号较好的条件下 , 在 3 0 k m范围内 丢包率小于 3
11、, 表明该系统可实现数据的实时采集和正确传输, 从而保证混凝土泵车能够安全运行。 关键 词 : 混凝土泵车; 远程状态监控 ; 多网融合; Z i g B e e ; C A N L I N; G P R S 中图分类号 : T P 3 3 9 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 5 9 4 9 0 ( 2 0 1 6 ) 0 l 一 0 1 9 3 一 O 6 当今中国基建规模不断扩大, 工程机械的产业支 柱地位更加明显, 而混凝土机械市场规模居整个工程 机械行业首位, 利润率超过 3 0 , 远超工程机械其他 行业 , 2 0 1 1 年统计数据显示, 国内混凝土机械产业值 超过
12、 1 0 5 3 亿 , 收入达到总收入的 1 5 。混凝土泵车 是集成泵送机构和臂架系统的移动式工程专用车辆 , 具有工程效率高、 浇筑质量好 、 环境污染小 、 机动灵活 等优势 , 但是 由于结构复杂, 环境恶劣、 材料老化和材 项目来源: 贵州省科学技术基金项目( J 2 0 1 3 1 2 0 2 6 ) ; 贵州省高校优秀科技创新人才支持计划项 目2 0 1 3 ( 1 4 9 2 ) ; 贵阳学院工程 装备电控单元产学研培育基地项目( 2 0 1 3 0 0 3 5 1 3 8 ) ; 贵州省科技厅联合基金项目( 黔科合 L H字 2 0 1 4 1 7 1 9 8 号 , J
13、字 L K G 2 0 1 3 3 4 ) 收稿 日期 : 2 0 1 5 0 2 0 8 修改 日期 : 2 0 1 5 0 7 2 6 1 9 4 电 子 器件 第 3 9 卷 质疲劳等因素共同作用 , 混凝土泵车的故障具备突发 性, 易造成重大的安全问题和财产损失, 因此必须对泵 车的状态进行实时监控并及时发现 、 排除故障, 以正确 的预测判断代替“ 救火式” 的事后维修乜 。中南大学研 究成果走在国内前列 , 使用信息技术对混凝土泵车的 臂架等关键部位进行健康监测进行事故预防I 3 , 太原 理工大学使用传感器网络对臂架系统进行结构监测, 取得了一定成果 。本文以“ 贵州省科学技术基
14、金” 等 项 目为依托 , 结合 Z i g B e e 、 C A N、 L I N、 G P R S等多种网 络技术对泵车状态进行全面监测, 建立覆盖范围较广 的城域状态监测体系, 为 昆 凝土泵车的工程使用保驾。 1 系统总体 设计 混凝土泵 车集输送成 品混凝土和浇筑工序于 一 体 , 结构较为复杂 , 导致健康状况监测 学科性较 强 、 难度高 , 普 通操作人员无法进行有效监测和故 障预测 , 因此通过监控远方 的泵 车状态 、 采集关键 信息并集中输送到城域中心点, 由专业的故障检测 技术人员进行分析从而实现预判故障。 1 1 混凝土泵车特点 混凝土泵车是对载重汽车底盘进行改造而
15、成 , 加装 的结构包括运动和动力传动装置 、 泵送 和搅拌 装置 、 布料装置和辅助装置 , 而泵车 的发动机除保 障泵车行驶 以外 , 还要用于驱动搅拌 、 泵送 、 布料机 构等装置 , 其结构及组成如图 1 所示 。 1 汽车 氐 盘 ; 2 氐 架 ; 3 转台; 4 臂架 ; 5 前端软管; 6 混凝土输送管 ; 7 挤压缸 ; 8 工具箱 ; 9 水箱 ; 1 0 混凝土泵; 1 1 操作箱 ; 1 2 料斗; 1 3 阈组 图1 混凝土泵车结构及 组成 从混凝 土泵 车结构来 讲 , 臂架 展开后 规模较 大 , 若采用有线传输不利于布线安排和管理 , 后续 的维护成本和难度也
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