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基于ZigBee技术的机动车综合检测系统的研究

作者:时间:2010-07-02来源:网络收藏
经济的快速发展带来了各地拥有量的迅猛增长,这对相关管理部门提出了更高的检测技术要求,对具备精确、高速性能的性能检测控制系统的要求日益迫切。当前国内一般都基于专用的工控机和RS-232总线,存在诸多弊端,如:系统结构复杂、通信协议不通用、故障率高、检测数据的联网较为困难、维护成本高等。虽然有些系统将工业以太网技术引入其中,实现了现场设备与互联网的直接连接,但不可避免地具有布线复杂、成本较高、维护难度大等缺陷。
  随着无线技术应用领域的不断扩展,工业控制领域开始使用无线通信技术进行现场数据传输,与有线设备相比,无线通信技术具有成本低、无需布线等优点。近年来,面向低成本的无线网络通信标准备受关注,不断开发出基于标准的无线网络通信设备及基于标准的无线网络通信技术(以下简称ZigBee技术)。ZigBee标准是建立在IEEE 802.15.4协议的基础之上,具备强大的设备联网功能。它主要支持三种自组织的无线网络类型:星型网络、对等网络、簇树状网络。网络系统节点具有多跳路由功能,特别是能够组成蜂窝网状网络结构,因此,具有很强的网络健壮性和系统可靠性。
  ZigBee技术具有低功耗、低成本、短时延、高容量、免布线等特点,以其为核心对现有的机动车进行技术升级,将极大地简化系统结构,降低生产及维护成本。
1 系统总体设计
  完整的机动车一般由后台管理系统、前台控制系统、现场检测系统三部分组成。后台管理系统由服务器、办公系统、收费机等组成;前台控制系统由主控计算机系统、前置板、光电开关、网络系统、录入程序、通信服务程序等组成;现场检测系统由CO/HC分析仪、烟度计、车速检验台、轮重仪、制动检验台、侧滑检验台、前照灯检测仪、声级计及二次仪表等组成。基于ZigBee无线网络的检测系统框图如图1所示。 

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/197661.htm

在检测系统中采用星型拓扑结构,只有一个网络协调器控制整个网络的通信,主要完成网络同步和维护设备之间的链接管理。在网络中,终端设备之间不能直接通信,只能通过网络协调器配合完成设备之间的通信。
  现场检测系统中每一个检测工位的检测设备均内置ZigBee模块成为无线终端节点,网络协调器通过UART接口与前台控制系统中的主控机相连。应用时,将终端设备(终端节点)连接于现场检测设备;基站(协调器)连接于前台主控制机。终端设备部分对实时采集的数据进行滤波处理计算,处理后的数据通过芯片CC2430内部集成的ZigBee射频( RF)前端调制成模拟信号发送出去。基站部分的CC2430将收到的远程数据解调后通过UART接口传输给上位机,进一步对数据进行处理、分析、显示、存储和共享。由于设备一次性置于现场数据采集点,无需额外布线,降低了施工难度和成本。同时,即使某一设备出现故障,也不会影响其他设备的正常工作,增强了系统的可靠性和稳定性。由于可以将设备带离现场数据采集点,也使检修工作更加方便快捷。
2 终端节点与协调器设计
  终端节点由ZigBee芯片CC2430、LPC2292、外存储器Flash、ADC模块、RS232及RS485接口组成,负责现场检测数据的采集、存储与无线发送。终端节点硬件原理图如图2所示。CC2430是IEEE802.15.4标准的低成本、低功耗单片高集成度的解决方案,工作在ISM免费频带上,工作频率为2.4 GHz。

 

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