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工程機械的無線遙控技術
閱讀：1278 發(fā)布時間：2021-4-23
隨著“新基建”時代的來臨，國家在不斷加大公路、軌道交通等基礎設施的投資力度，極大的推動了工程機械的信息化和智能化。無線遙控技術作為信息化的一個重要方面，為工程師控制工程機械設備提供了便利和安全保障。
工程車輛是一個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)，會讓人不由慨嘆機器與科技的威力。它們用于工程的運載，挖掘，搶修等。常見工程車有：重型運輸車輛、大型吊車、挖掘機、推土機、壓路機、裝載車、電力搶修車、工程搶險車、裝甲工程車等。
圖 1 工程機械裝備
一、為什么要用無線遙控？
當前工程車輛主要有兩大缺點：
（1） 工作環(huán)境惡劣：工程機械的施工對象通常為重型建材(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，因此工程機械的作業(yè)環(huán)境一般較為惡劣，嚴重時會造成生命和財產損失。
圖 2 工程機械惡劣工作環(huán)境
（2）操作空間狹?。寒斍肮こ虣C械的操作大多數是由作業(yè)人員在駕駛室內對控制面板進行操作，由于駕駛室環(huán)境封閉、視野狹小，很難對整個施工現(xiàn)場的狀況有清楚的全局把握，當出現(xiàn)機械臂或其他物體遮擋住作業(yè)人員與施工地點之間的視線時，容易降低施工效率，若加之現(xiàn)場指揮配合不當，嚴重時甚至導致施工事故的發(fā)生。
因此，無線遙控技術的應用可以*解決上述問題，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)場走動觀察并對工程機械進行遙控，從而提高作業(yè)效率和安全性。無線遙控正成為在危險與惡劣的工作環(huán)境作業(yè)不可替代的方式。
圖 3 無線遙控工程車整體方案框圖
很明顯最關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，要實現(xiàn)工程車輛的無線遙控，只要將 CAN 通訊轉為無線通訊即可。
二、無線遙控有哪些方案？
1.CAN 轉 WIFI 方案
致遠電子自主研發(fā)的 CANWIFI-200T 模塊可以實現(xiàn)將 CAN 通訊轉為 WIFI 通訊，可快速實現(xiàn)無線遙控，并且控制器內部無需更改。
圖 4 近距離無線遙控工程車
WIFI 通訊相對于 ZIGBEE，433 等無線通訊方式在傳輸速率方面具有明顯的優(yōu)勢，而且致遠 CANWIFI 以全新升級，支持 5G WiFi 信道傳輸，近距離速率更快，時效性更高！
圖 5 CANWIFI 工作模式示意
2.CAN 轉 5G 方案
WiFi 部署簡單，但仍然存在距離問題，熱點范圍最大支持 100m（空曠環(huán)境），是否還有更快，更方便的方案？
5G 作為一個基礎通用技術，必將帶動諸多垂直領域蓬勃發(fā)展。比如人工智能、互聯(lián)網、工業(yè)物聯(lián)網、車聯(lián)網、大數據、云計算、機器人以及區(qū)塊鏈，都將通過 5G 這一基礎技術支撐，得到蓬勃發(fā)展。5G 作為第五代無線移動通信技術，其速度比目前的 4G 技術快 10 倍。
圖 6 蜂窩數據對比
那究竟如何實現(xiàn)將 CAN 信號轉換為 5G 信號，進而實現(xiàn)“人在家中坐，車還在高效工作中”，真正遠距離遙控工程車輛？
圖 7 遠距離遙控工程機械設備
由于 5G 產業(yè)剛剛興起，目前市面 5G 相關產品還比較少，而 5G 應用中直接與 CAN 進行通信數據轉換場合多為汽車電子、礦用設備、軌道交通行業(yè)。目前行業(yè)中主流還是 CAN 或以太網接口。
華為公司在 2019 年初面向企業(yè)用戶就推出了 5G CPE。首先簡單了解下，什么是 CPE，CPE 全稱 Customer Premise Equipment（客戶終端設備）?？梢院唵卫斫鉃?5G CPE Pro 是一款 5G 客戶終端設備，家庭用的比較多的客戶終端設備就是路由器。所以也可以理解華為 5G CPE Pro 是一款 5G 全網通智能路由器。
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)網模式。
更重要的是，城市一旦覆蓋 5G 網絡后，華為 5G CPE Pro 可將 5G 信號直接轉化為高速 Wi-Fi 信號和千兆以太網網絡。
圖 8 華為 CPE 功能
借助致遠電子高性能以太網轉 CAN 模塊，可以實現(xiàn) CAN-bus 數據和 Ethernet 數據相互傳輸的功能。
它內部集成了 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 網絡和 Ethernet 網絡的互連互通，建立以太網 -CAN 兩層網絡架構，實現(xiàn)遠程控制，大大擴展 CAN-bus 網絡的應用范圍
圖 9 5G 無線遙控工程車框圖
CAN 與以太網接口均為工業(yè)級設計，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。
隨著人工智能時代的來臨，智能化、數字化發(fā)展趨勢日漸成為主流，希望我們能夠為客戶提供更強的產品！更多的支持！更好的服務！
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