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下載手機APP該篇文章主要講述的是基於無線傳感網絡的塔式起重機監控係統結構。對ZigBee技術和GPRS技術在當前塔機監控係統中的應用研究現狀以及存在的問題做出具體分析，指出將ZigBee技術和GPRS技術相結合應用在塔機無線監控係統中的優勢，為塔機無線監控指出發展趨勢和研究方向。
同一施工現場往往同時布置多台近距離交叉作業的塔機，塔機與塔機之間、塔機與建築物之間互相碰撞的事故時有發生。同時，由於塔機結構的特殊性，重心高、臂bi架jia長chang，啟qi動dong和he製zhi動dong頻pin繁fan，是shi一yi種zhong極ji易yi發fa生sheng事shi故gu的de設she備bei，國guo內nei外wai每mei年nian都dou會hui發fa生sheng塔ta倒dao人ren亡wang的de重zhong大da安an全quan事shi故gu。塔ta機ji事shi故gu主zhu要yao是shi使shi用yong和he維wei護hu方fang麵mian的de原yuan因yin引yin發fa的de，約yue占zhan70%，主要是安全管理不嚴格，違章或錯誤操作，安全裝置失效，不合理的維修保養等，此種事故的隨機性大、種類多、情況複雜，較難控製。完善安全監控係統能夠及時發現塔機關鍵部件的故障，防止重大事故的發生，提高塔機的工作效率和安全性能。
傳統的塔機監控係統采用有線通信方式，傳感器與塔機控製台、塔機控製台與施工現場控製中心采用有線連接，施工周期長、連接困難，一旦塔機移動或增減塔機，需花費較多時間和費用進行網絡改造，無法滿足複雜環境下實時性、可靠性的通信要求。而無線傳感器網絡具有動態拓撲、自組織網絡、duoluyoudengtedian，keyikefuteshudiliheqihouhuanjingdezhangai，qieyiyukuozhan，juyouchuantongyouxianjiankongxitongwufabinidelinghuoxing。jiyuyishangyoudian，jiangwuxianchuanganqiwangluojishuyingyongdaotajiqunjiankongxitongzhong，juyoulianghaodeyingyongqianjing。
一、基於無線傳感器網絡的塔機監控係統的結構
塔機無線監控係統主要組成部分如圖1所示。為管理大量無線網絡節點，需創建一個樹形結構，將來自終端節點、路由節點和網關節點的信息回傳到中央控製點。借助個人局域網(PAN)xietiaoqi，yonghuketongguozhongyangkongzhidianduixitongshishijiancehekongzhi。shouxianwangguanjiedianzuoweigerenjuyuwangxietiaoqijianliyigewuxianchuanganwangluo，ranhouyouduogeluyouqijiaruzhegewuxianchuanganwangluo;其次放置在塔機關鍵部位、專zhuan門men獲huo取qu塔ta機ji工gong作zuo過guo程cheng中zhong故gu障zhang信xin息xi的de多duo個ge傳chuan感gan器qi終zhong端duan節jie點dian，通tong過guo路lu由you器qi或huo作zuo為wei網wang關guan的de子zi節jie點dian加jia入ru網wang絡luo。傳chuan感gan器qi終zhong端duan節jie點dian采cai集ji各ge個ge塔ta機ji的de工gong作zuo參can數shu，通tong過guoA/D轉換器將模擬信號轉換成數字信號，將處理後的數據通過RS232串chuan口kou發fa送song給gei無wu線xian模mo塊kuai，同tong時shi也ye可ke以yi由you無wu線xian模mo塊kuai接jie收shou主zhu控kong係xi統tong發fa送song的de控kong製zhi信xin號hao，進jin行xing設she備bei監jian控kong。加jia入ru無wu線xian傳chuan感gan器qi網wang絡luo的de終zhong端duan節jie點dian通tong過guo父fu節jie點dian的de路lu由you器qi或huo者zhe直zhi接jie把ba預yu警jing係xi統tong所suo需xu的de數shu據ju信xin息xi發fa送song給gei網wang關guan節jie點dian，再zai由you網wang關guan節jie點dian通tong過guoUSB等傳送給上位機。
圖1 塔機無線監控係統網絡結構示意圖
二、無線通信技術在塔機監控係統中的研究與應用現狀
無線通信技術作為無線傳感器網路的關鍵技術，在塔機監控係統中發揮重要作用，其中Zig-Bee技術和GPRS技術是塔機無線監控係統的研究重點。
1、ZigBee技術
ZigBee是基於IEEE802.15.4標準的低功耗個域網協議，是一種近距離、低複雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通信技術。主要用於傳輸距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間的數據傳輸，以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。國內ZigBee技(ji)術(shu)的(de)研(yan)究(jiu)起(qi)步(bu)比(bi)較(jiao)晚(wan)，隨(sui)著(zhe)無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)技(ji)術(shu)大(da)趨(qu)勢(shi)的(de)發(fa)展(zhan)，很(hen)多(duo)高(gao)校(xiao)和(he)研(yan)究(jiu)機(ji)構(gou)已(yi)經(jing)開(kai)始(shi)無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)技(ji)術(shu)在(zai)塔(ta)機(ji)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)的(de)研(yan)究(jiu)和(he)應(ying)用(yong)。將(jiang)ZigBee技術應用到單個塔機的監控係統中，用於傳輸布置於塔機上的超聲傳感器節點信息的無線傳感網絡的設計，ZigBee無線通信模
塊硬件使用TI公司生產的CC2530芯片，在軟件方麵對TI公司最新的Z-Stack-CC2530-2.2.2版本的協議棧進行二次開發。實驗樣本為QTZ630係列塔機，根據塔機的真實高度在地麵上水平布置網絡節點獲取數據。結果表明在沒有大幹擾源的室外工況，100～200m範圍內數據能準確達到，信號傳輸距離滿足塔機預警係統的數據傳輸要求。而且CC2530與Z-Stack協xie議yi棧zhan的de結jie合he，給gei節jie點dian提ti供gong了le更geng加jia智zhi能neng化hua的de工gong作zuo模mo式shi，自zi適shi應ying與yu自zi愈yu合he的de網wang絡luo特te性xing和he安an全quan與yu鑒jian權quan功gong能neng更geng加jia適shi合he塔ta機ji的de工gong作zuo環huan境jing和he塔ta機ji預yu警jing係xi統tong對dui網wang絡luo的de各ge項xiang要yao求qiu。對dui基ji於yuZigBee技(ji)術(shu)的(de)塔(ta)機(ji)群(qun)控(kong)無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)研(yan)究(jiu)，從(cong)塔(ta)機(ji)無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)模(mo)塊(kuai)的(de)實(shi)際(ji)工(gong)作(zuo)參(can)數(shu)要(yao)求(qiu)入(ru)手(shou)，通(tong)過(guo)通(tong)信(xin)性(xing)能(neng)測(ce)試(shi)，獲(huo)得(de)在(zai)模(mo)擬(ni)建(jian)築(zhu)物(wu)幹(gan)擾(rao)環(huan)境(jing)下(xia)的(de)遠(yuan)距(ju)離(li)通(tong)信(xin)速(su)率(lv)為(wei)37236.36b/s，大於塔機群通信速率要求的16000b/s，置信度95%下誤碼率為零。選用中國建築科學院研發的TSCMS係列塔機安全監控管理係統進行無線通信實驗，當發送周期為15ms時出現丟包，仍可以滿足塔機群無線通信周期小於等於25ms的要求。完成監控係統與ZigBee模塊接口通信，證明ZigBee模塊完全能夠滿足塔機無線通信的需求。
2、GPRS技術
GPRS是(shi)通(tong)用(yong)分(fen)組(zu)無(wu)線(xian)服(fu)務(wu)技(ji)術(shu)的(de)簡(jian)稱(cheng)，它(ta)以(yi)封(feng)包(bao)式(shi)傳(chuan)輸(shu)，因(yin)此(ci)使(shi)用(yong)者(zhe)所(suo)負(fu)擔(dan)的(de)費(fei)用(yong)按(an)其(qi)傳(chuan)輸(shu)資(zi)料(liao)單(dan)位(wei)計(ji)算(suan)，並(bing)非(fei)使(shi)用(yong)整(zheng)個(ge)頻(pin)道(dao)，理(li)論(lun)上(shang)較(jiao)為(wei)便(bian)宜(yi)。GPRS通信充分利用現有的網絡資源，可以實現數據高速、大容量傳輸，高速數據傳輸最大可達160Kbps。借助GPRS網絡與Internet無縫連接，通過塔機工作現場的GPRS模塊可將采集的參數信息傳輸到遠端置於Internet上的監控端，隻要是GPRS網絡覆蓋的地方，都在可監控的範圍之內。塔機工作狀態數據由GPRS無線通信模塊發送到GPRS無線通信網絡上，GPRS網絡根據相應的協議在智能終端和接入Internet的監控中心之間建立一條支持TCP /IPxieyideshujutongdao，jiankongzhongxinbatongguozhetiaotongdaochuansonglaidetajiweizhishujuhegongzuocanshuxinxicunchudaoshujukuzhong，houtaifuwuruanjianduqubingxianshizhexieshuju，shishijianshitajidegongzuoqingkuang。
目前國內很多高校和研究機構已經對基於GPRS技術的塔機無線監控係統進行了深入的研究並已投入應用。采用了通用分組無線業務(GPRS)無線通訊方式，結合動態服務器主頁(ASP)開發技術，設計了一種基於Web和GPRSdetajiyuanchengjiankongxitong，yonghukeyitongguoliulanqifangwenshujuku，duishujujinxingshishidejiankonghefenxi。jinanweikongkejifazhanyouxiangongsiyanfadetajianquanjiankongguanlixitongxitong-GPRS遠程監控可廣泛應用於各類起重機，實現對其工作狀況的實時安全保護監測和數據的GPRS傳輸。
三、塔機無線監控係統所麵臨的問題及解決方案
1、麵臨的問題
(1)ZigBee網wang絡luo考kao慮lv了le網wang絡luo中zhong的de節jie點dian數shu量liang變bian化hua，所suo以yi每mei個ge節jie點dian相xiang隔ge一yi段duan時shi間jian都dou需xu要yao通tong過guo無wu線xian信xin號hao交jiao流liu的de方fang式shi重zhong新xin組zu網wang，且qie每mei一yi次ci將jiang信xin息xi從cong一yi個ge節jie點dian發fa送song到dao另ling一yi個ge節jie點dian時shi，需xu要yao掃sao描miao各ge種zhong可ke能neng的de路lu徑jing，而er這zhe些xie需xu要yao占zhan用yong大da量liang的de帶dai寬kuan，並bing增zeng加jia數shu據ju傳chuan輸shu時shi延yan。隨sui著zhe施shi工gong現xian場chang塔ta機ji數shu量liang的de增zeng多duo，需xu要yao的de節jie點dian數shu目mu也ye隨sui之zhi增zeng加jia，可ke用yong速su率lv將jiang大da大da降jiang低di，數shu據ju傳chuan輸shu時shi延yan也ye將jiang大da大da增zeng加jia，會hui對dui塔ta機ji監jian控kong係xi統tong的de實shi時shi性xing產chan生sheng影ying響xiang。
(2)ZigBee技術通過網絡節點之間信息的互傳，理論上每個網絡節點間的距離可以從標準的75m無限擴展，但是將一個信息從一個節點傳輸到遠處的另一個節點，需要較多的節點進行數據中轉，這會造成ZigBee網絡占用帶寬和傳輸時延的增加。雖可用放大器來增加ZigBee網絡節點的傳輸距離，但這必然會增加網絡節點的功耗和成本，失去了ZigBee低成本、低功耗的優勢。
(3)GPRS受GSMwangluoxinhaozhiliangdeyingxiang，zaichuanshushujudeguochengzhongcunzaiyidingdeyanshi。ruocaiyongzhezhongfangshitongshijinxingduogediandeshujucaiji，gegecaijidianjieshoucaijiminglingdeshijianyouwucha，yinciwufawanchengduogecaijidiandeshujutongbucaiji。
2、解決方案
在塔機無線監控係統中加入GPRS模塊，可解決遠程數據傳輸問題，同時大大減少ZigBee網絡節點數量，不會影響ZigBee網絡的傳輸時延，解決了上述前(2)個問題。采用ZigBee網絡組網方便，其網絡信號質量基本不受外界影響，當其向各個ZigBee終端發送采集命令時，各個終端能同時收到采集命令，從而實現多點的同步數據采集，解決第(3)個問題。綜上，將GPRS技術和ZigBee技術相結合，進行塔機遠程無線監控，既能實現遠程無線數據傳輸，又可解決多點的同步數據采集問題，而且通過GPRS模塊實時將數據上傳至網絡，也可以將報警信號發送至手機終端上。
四、結語
本文分析了無線傳感器網絡技術在塔機上的應用，結合了ZigBee和GPRS技術的特點，分析了目前塔機監控係統的研究現狀和發展趨勢。得出結論：基於ZigBee技術的塔機監控係統適用於單台塔機和小範圍塔機群的無線監控;而將GPRS技術和ZigBee技術相結合便可以滿足在不同區域大範圍內的塔機在計算機的統一管理下，對諸多參數實施同步監測、協調處理和綜合判斷。由此可見，采用GPRS和ZigBee技術共用的方案設計塔機監控係統，具有良好的推廣價值和廣闊的應用前景。隨著3C網絡的普及3G網絡費用的降低，可以嚐試把本係統中的GPRS模塊換成3G模塊，以加快網絡的傳輸速度，提高係統實時性。
