工程機(jī)械的無(wú)線(xiàn)遙控技術(shù)

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(xiàn)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(chē)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。縱觀(guān)工程車(chē)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(jiàn)工程車(chē)有：重型運(yùn)輸車(chē)輛、大型吊車(chē)、挖掘機(jī)、推土機(jī)、壓路機(jī)、裝載車(chē)、電力搶修車(chē)、工程搶險(xiǎn)車(chē)、裝甲工程車(chē)等。

圖 1 工程機(jī)械裝備

一、為什么要用無(wú)線(xiàn)遙控？

當(dāng)前工程車(chē)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）操作空間狹小：當(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(xiàn)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(xiàn)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(guān)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(xiàn)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(xiàn)遙控工程車(chē)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(chē)輛的“大腦”。傳統(tǒng)的工程車(chē)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(chē)輛的無(wú)線(xiàn)遙控，只要將 CAN 通訊轉(zhuǎn)為無(wú)線(xiàn)通訊即可。

二、無(wú)線(xiàn)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(xiàn)遙控，并且控制器內(nèi)部無(wú)需更改。

圖 4 近距離無(wú)線(xiàn)遙控工程車(chē)

WIFI 通訊相對(duì)于 ZIGBEE，433 等無(wú)線(xiàn)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(chē)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(xiàn)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(chē)還在高效工作中”，真正遠(yuǎn)距離遙控工程車(chē)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(chē)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(hù)就推出了 5G CPE。首先簡(jiǎn)單了解下，什么是 CPE，CPE 全稱(chēng) Customer Premise Equipment（客戶(hù)終端設(shè)備）。可以簡(jiǎn)單理解為 5G CPE Pro 是一款 5G 客戶(hù)終端設(shè)備，家庭用的比較多的客戶(hù)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(xiàn)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(hù)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(xiàn)遙控工程車(chē)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?hù)提供更強(qiáng)的產(chǎn)品！更多的支持！更好的服務(wù)！

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