4 软件系统设计
软件系统主要完成监控节点采集数据的接收和处理、监测数据的上传等任务。软件采用模块化设计方式,主要功能模块包括ZigBee通信处理模块、CDMA通信处理模块等部分。
(1)ZigBee通信处理程序设计
ZigBee网络中的传感器节点主要负责采集环境数据,将这些数据传给协调器节点,同时,接收来自汇聚节点的查询命令,当没有数据的发送和接收时,转入休眠模式,使节点功耗降到最低。而汇聚节点一方面负责组建无线网络;另一方面将两个使用不同协议的网络连接在一起,实现两种协议之间的转换,同时发布管理节点的通信任务,并把接收的数据转发到外部网络。传感器节点和汇聚节点程序流程图如图6所示。
(2)CDMA无线通信程序设计
汇聚节点以固定的时间间隔向远程服务器发送数据,同时接收远程服务器的控制指令并执行相应的操作。汇聚节点系统上电时,先执行初始化,然后使用AT指令建立PPP、TCP/UDP通道连接,接入CDMA网络, 并获得CDMA移动通信数据网管系统动态分配的IP地址。连接建立后,当基站的数据需要发送时,即可直接将数据帧发送给DTU打包传送。
数据传输采用面向连接的、可靠的TCP协议。在使用CDMA通信模块前,需要对DTU进行设置,以设定其工作方式。CDMA通信程序要完成DTU的设置、数据发往远程服务器、接收应答和控制信令等操作。汇聚节点定时进行CDMA数据发送的中断程序流程,如图7所示。
本文根据钢铁连铸设备MRO协作平台的需要,利用基于M2M的关键技术ZigBee的无线传感器网络和CDMA通信,构建了远程采集钢铁连铸设备数据系统,为钢铁连铸设备MRO协作平台提供了有效的数据源。以便钢铁连铸MRO协作平台自动、实时、准确、详细地获取设备的运作情况实现对设备故障的预测。
虽然该系统在生产现场得到了应用和验证,但是对M2M技术在钢铁连铸设备MRO协作平台的应用尚处于起步阶段,尤其是在使用环境比较恶劣,且连铸设备内部构造复杂的情况下,其工作的稳定性和可靠性还有待验证。只有通过大量的现场试验,才能进一步完善系统的软硬件设计,使系统更加稳定成熟,达到其要求。
参考文献
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