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工程機(jī)械的無(wú)線遙控技術(shù)
閱讀：1281 發(fā)布時(shí)間：2021-4-23
隨著“新基建”時(shí)代的來(lái)臨，國(guó)家在不斷加大公路、軌道交通等基礎(chǔ)設(shè)施的投資力度，極大的推動(dòng)了工程機(jī)械的信息化和智能化。無(wú)線遙控技術(shù)作為信息化的一個(gè)重要方面，為工程師控制工程機(jī)械設(shè)備提供了便利和安全保障。
工程車輛是一個(gè)建筑工程的主干力量，由于它們的出現(xiàn)才使建筑工程的效能倍增，減少了人工作業(yè)的工作量?？v觀工程車作業(yè)，會(huì)讓人不由慨嘆機(jī)器與科技的威力。它們用于工程的運(yùn)載，挖掘，搶修等。常見工程車有：重型運(yùn)輸車輛、大型吊車、挖掘機(jī)、推土機(jī)、壓路機(jī)、裝載車、電力搶修車、工程搶險(xiǎn)車、裝甲工程車等。
圖 1 工程機(jī)械裝備
一、為什么要用無(wú)線遙控？
當(dāng)前工程車輛主要有兩大缺點(diǎn)：
（1） 工作環(huán)境惡劣：工程機(jī)械的施工對(duì)象通常為重型建材(鋼筋、混凝土、石料及泥沙等），在福島核電站事故救援中甚至還存在放射性威脅，因此工程機(jī)械的作業(yè)環(huán)境一般較為惡劣，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成生命和財(cái)產(chǎn)損失。
圖 2 工程機(jī)械惡劣工作環(huán)境
（2）操作空間狹?。寒?dāng)前工程機(jī)械的操作大多數(shù)是由作業(yè)人員在駕駛室內(nèi)對(duì)控制面板進(jìn)行操作，由于駕駛室環(huán)境封閉、視野狹小，很難對(duì)整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)的狀況有清楚的全局把握，當(dāng)出現(xiàn)機(jī)械臂或其他物體遮擋住作業(yè)人員與施工地點(diǎn)之間的視線時(shí)，容易降低施工效率，若加之現(xiàn)場(chǎng)指揮配合不當(dāng)，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致施工事故的發(fā)生。
因此，無(wú)線遙控技術(shù)的應(yīng)用可以*解決上述問(wèn)題，使作業(yè)人員不必受駕駛室的約束，可以自由地在施工現(xiàn)場(chǎng)走動(dòng)觀察并對(duì)工程機(jī)械進(jìn)行遙控，從而提高作業(yè)效率和安全性。無(wú)線遙控正成為在危險(xiǎn)與惡劣的工作環(huán)境作業(yè)不可替代的方式。
圖 3 無(wú)線遙控工程車整體方案框圖
很明顯最關(guān)鍵的是操作控制系統(tǒng)，是工程車輛的“大腦”。傳統(tǒng)的工程車輛操作臺(tái)與操作控制系統(tǒng)之間采用 CAN 通訊，一般的控制器都有 CAN 接口。因此，要實(shí)現(xiàn)工程車輛的無(wú)線遙控，只要將 CAN 通訊轉(zhuǎn)為無(wú)線通訊即可。
二、無(wú)線遙控有哪些方案？
1.CAN 轉(zhuǎn) WIFI 方案
致遠(yuǎn)電子自主研發(fā)的 CANWIFI-200T 模塊可以實(shí)現(xiàn)將 CAN 通訊轉(zhuǎn)為 WIFI 通訊，可快速實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控，并且控制器內(nèi)部無(wú)需更改。
圖 4 近距離無(wú)線遙控工程車
WIFI 通訊相對(duì)于 ZIGBEE，433 等無(wú)線通訊方式在傳輸速率方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，而且致遠(yuǎn) CANWIFI 以全新升級(jí)，支持 5G WiFi 信道傳輸，近距離速率更快，時(shí)效性更高！
圖 5 CANWIFI 工作模式示意
2.CAN 轉(zhuǎn) 5G 方案
WiFi 部署簡(jiǎn)單，但仍然存在距離問(wèn)題，熱點(diǎn)范圍最大支持 100m（空曠環(huán)境），是否還有更快，更方便的方案？
5G 作為一個(gè)基礎(chǔ)通用技術(shù)，必將帶動(dòng)諸多垂直領(lǐng)域蓬勃發(fā)展。比如人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、機(jī)器人以及區(qū)塊鏈，都將通過(guò) 5G 這一基礎(chǔ)技術(shù)支撐，得到蓬勃發(fā)展。5G 作為第五代無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)，其速度比目前的 4G 技術(shù)快 10 倍。
圖 6 蜂窩數(shù)據(jù)對(duì)比
那究竟如何實(shí)現(xiàn)將 CAN 信號(hào)轉(zhuǎn)換為 5G 信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“人在家中坐，車還在高效工作中”，真正遠(yuǎn)距離遙控工程車輛？
圖 7 遠(yuǎn)距離遙控工程機(jī)械設(shè)備
由于 5G 產(chǎn)業(yè)剛剛興起，目前市面 5G 相關(guān)產(chǎn)品還比較少，而 5G 應(yīng)用中直接與 CAN 進(jìn)行通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換場(chǎng)合多為汽車電子、礦用設(shè)備、軌道交通行業(yè)。目前行業(yè)中主流還是 CAN 或以太網(wǎng)接口。
華為公司在 2019 年初面向企業(yè)用戶就推出了 5G CPE。首先簡(jiǎn)單了解下，什么是 CPE，CPE 全稱 Customer Premise Equipment（客戶終端設(shè)備）?？梢院?jiǎn)單理解為 5G CPE Pro 是一款 5G 客戶終端設(shè)備，家庭用的比較多的客戶終端設(shè)備就是路由器。所以也可以理解華為 5G CPE Pro 是一款 5G 全網(wǎng)通智能路由器。
與普通路由器不同的是，5G CPE Pro 支持傳統(tǒng)有線寬帶和插 SIM 卡兩種聯(lián)網(wǎng)模式。
更重要的是，城市一旦覆蓋 5G 網(wǎng)絡(luò)后，華為 5G CPE Pro 可將 5G 信號(hào)直接轉(zhuǎn)化為高速 Wi-Fi 信號(hào)和千兆以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。
圖 8 華為 CPE 功能
借助致遠(yuǎn)電子高性能以太網(wǎng)轉(zhuǎn) CAN 模塊，可以實(shí)現(xiàn) CAN-bus 數(shù)據(jù)和 Ethernet 數(shù)據(jù)相互傳輸?shù)墓δ堋?/p>
它內(nèi)部集成了 1、2、4 路的 CAN-bus 接口和 1、2 路 Ethernet 接口，并自帶 TCP/IP 或者 UDP 協(xié)議棧，用戶利用它可以輕松完成 CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)和 Ethernet 網(wǎng)絡(luò)的互連互通，建立以太網(wǎng) -CAN 兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，大大擴(kuò)展 CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍
圖 9 5G 無(wú)線遙控工程車框圖
CAN 與以太網(wǎng)接口均為工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，CAN 接口自帶磁耦隔離模塊，使其避免由于地環(huán)流的損壞，強(qiáng)大的抗靜電和浪涌能力，使之可以在惡劣環(huán)境中使用。
隨著人工智能時(shí)代的來(lái)臨，智能化、數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)日漸成為主流，希望我們能夠?yàn)榭蛻籼峁└鼜?qiáng)的產(chǎn)品！更多的支持！更好的服務(wù)！
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