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工程机械的无线遥控技术

日期:2021-04-23浏览:50次

 

随着“新基建”时代的来临,国家在不断加大公路、轨道交通等基础设施的投资力度,极大的推动了工程机械的信息化和智能化。无线遥控技术作为信息化的一个重要方面,为工程师控制工程机械设备提供了便利和安全保障。

 

工程车辆是一个建筑工程的主干力量,由于它们的出现才使建筑工程的效能倍增,减少了人工作业的工作量。纵观工程车作业,会让人不由慨叹机器与科技的威力。它们用于工程的运载,挖掘,抢修等。常见工程车有:重型运输车辆、大型吊车、挖掘机、推土机、压路机、装载车、电力抢修车、工程抢险车、装甲工程车等。

 

图 1 工程机械装备

 

一、为什么要用无线遥控?

当前工程车辆主要有两大缺点:

(1)    工作环境恶劣:工程机械的施工对象通常为重型建材(钢筋、混凝土、石料及泥沙等),在福岛核电站事故救援中甚至还存在放射性威胁,因此工程机械的作业环境一般较为恶劣,严重时会造成生命和财产损失。

 

图 2 工程机械恶劣工作环境

  

(2)操作空间狭小:当前工程机械的操作大多数是由作业人员在驾驶室内对控制面板进行操作,由于驾驶室环境封闭、视野狭小,很难对整个施工现场的状况有清楚的全局把握,当出现机械臂或其他物体遮挡住作业人员与施工地点之间的视线时,容易降低施工效率,若加之现场指挥配合不当,严重时甚至导致施工事故的发生。

 

因此,无线遥控技术的应用可以彻底解决上述问题,使作业人员不必受驾驶室的约束,可以自由地在施工现场走动观察并对工程机械进行遥控,从而提高作业效率和安全性。无线遥控正成为在危险与恶劣的工作环境作业不可替代的方式。

 

图 3 无线遥控工程车整体方案框图

 

很明显最关键的是操作控制系统,是工程车辆的“大脑”。传统的工程车辆操作台与操作控制系统之间采用 CAN 通讯,一般的控制器都有 CAN 接口。因此,要实现工程车辆的无线遥控,只要将 CAN 通讯转为无线通讯即可。

 

二、无线遥控有哪些方案?

1.CAN 转 WIFI 方案

致远电子自主研发的 CANWIFI-200T 模块可以实现将 CAN 通讯转为 WIFI 通讯,可快速实现无线遥控,并且控制器内部无需更改。

图 4 近距离无线遥控工程车

 

WIFI 通讯相对于 ZIGBEE,433 等无线通讯方式在传输速率方面具有明显的优势,而且致远 CANWIFI 以全新升级,支持 5G WiFi 信道传输,近距离速率更快,时效性更高!

 

图 5 CANWIFI 工作模式示意

 

2.CAN 转 5G 方案

WiFi 部署简单,但仍然存在距离问题,热点范围最大支持 100m(空旷环境),是否还有更快,更方便的方案?

 

5G 作为一个基础通用技术,必将带动诸多垂直领域蓬勃发展。比如人工智能、互联网、工业物联网、车联网、大数据、云计算、机器人以及区块链,都将通过 5G 这一基础技术支撑,得到蓬勃发展。5G 作为第五代无线移动通信技术,其速度比目前的 4G 技术快 10 倍。

 

图 6 蜂窝数据对比

    

那究竟如何实现将 CAN 信号转换为 5G 信号,进而实现“人在家中坐,车还在高效工作中”,真正远距离遥控工程车辆?

 

图 7 远距离遥控工程机械设备

    

由于 5G 产业刚刚兴起,目前市面 5G 相关产品还比较少,而 5G 应用中直接与 CAN 进行通信数据转换场合多为汽车电子、矿用设备、轨道交通行业。目前行业中主流还是 CAN 或以太网接口。

    

华为公司在 2019 年初面向企业用户就推出了 5G CPE。首先简单了解下,什么是 CPE,CPE 全称 Customer Premise Equipment(客户终端设备)。可以简单理解为 5G CPE Pro 是一款 5G 客户终端设备,家庭用的比较多的客户终端设备就是路由器。所以也可以理解华为 5G CPE Pro 是一款 5G 全网通智能路由器。

 

与普通路由器不同的是,5G CPE Pro 支持传统有线宽带和插 SIM 卡两种联网模式。

 

更重要的是,城市一旦覆盖 5G 网络后,华为 5G CPE Pro 可将 5G 信号直接转化为高速 Wi-Fi 信号和千兆以太网网络。

 

图 8 华为 CPE 功能

 

借助致远电子高性能以太网转 CAN 模块,可以实现 CAN-bus 数据和 Ethernet 数据相互传输的功能。

 

它内部集成了 1、2、4 路的 CAN-bus 接口和 1、2 路 Ethernet 接口,并自带 TCP/IP 或者 UDP 协议栈,用户利用它可以轻松完成 CAN-bus 网络和 Ethernet 网络的互连互通,建立以太网 -CAN 两层网络架构,实现远程控制,大大扩展 CAN-bus 网络的应用范围

 

图 9 5G 无线遥控工程车框图

    

CAN 与以太网接口均为工业级设计,CAN 接口自带磁耦隔离模块,使其避免由于地环流的损坏,强大的抗静电和浪涌能力,使之可以在恶劣环境中使用。

    

随着人工智能时代的来临,智能化、数字化发展趋势日渐成为主流,希望我们能够为客户提供更强的产品!更多的支持!更好的服务!

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