无线传感器网络在混凝土搅拌自动控制中的应用探讨

生才华

（北京中铁房山桥梁有限公司，北京 102400）

1 引言

混凝土搅拌能够将骨料、水泥、粉煤灰、外加剂和水按照一定的混合比例放置在搅拌机中进行自动化搅拌，以便为现代化工业建筑提供基础材料。随着混凝土需求量迅速剧增，混凝土搅拌管理需要采用自动化管理模式。混凝土自动化控制可以充分利用当前先进的计算机技术、电子技术、无线通信技术等，提高混凝土生产效率，并且在控制过程中，根据模拟量、开关量等输入信号调整控制参数，完成配料、称重、输送、卸料和搅拌等多个工艺流程，交叉作业，缩短每一步操作的流程，提高混凝土搅拌的效率和产量，满足现代建筑工业需求。

2 混凝土搅拌远程自动控制系统功能分析

混凝土搅拌过程中，其涉及的关键环节主要包括物流存储、物流运送、计量检测、搅拌控制等几个方面，其中远程搅拌系统是最为关键的一个功能，搅拌系统组成半分主要包括以下几个方面：搅拌系统配备多重轴端密封保护装置和风压保护装置，可以有效的杜绝漏浆现象；使用视频监控器监控减速箱、润滑油泵、卸料泵等重要部件的运行状态，及时进行维护，确保设备工作在最佳状态；配备搅拌机称重保护装置，实现称重的精确化和智能化。因此混凝土搅拌远程自动控制系统实现自动化控制，系统主要功能包括以下几个方面：

（1）搅拌设备数据采集。远程搅拌自动控制系统最基础的功能是采集搅拌设备的相关运行状态参数，通过参数进行监控。搅拌设备数据采集可以使用传感器进行，每一个搅拌设备都可以设置一个传感器，传感器实时的采集设备运行状态信息，发送给汇聚节点。

（2）搅拌设备数据传输。传感器采集搅拌设备数据之后，可以将其发送给数据服务器，数据服务器汇集相关的数据之后，将其发送给监控中心，监控中心可以根据设备运行信息发送操作指令。

（3）搅拌系统远程控制。搅拌系统根据设备运行情况，通过网络传输发送搅拌系统自动化控制命令，以便能够实现远程控制。

3 无线传感器网络应用设计

混凝土搅拌自动化控制系统在运行过程中，控制网络组成部分主要是传输带、计时装置、电动保护装置、称重装置等各类传感器，传感器构成了一个自组织无线通信网络，实现控制操作命令、采集信息的传输。因此在混凝土自动化搅拌控制过程中，无线传感器网络是最重要的核心技术，本文在无线传感器网络设计过程中，采用的通信技术包括4G移动通信技术、Wi-Fi通信技术和ZigBee技术。

（1）4G移动通信技术。移动通信技术发展迅速，其已经经历了2G、2.5G、3G通信时代，4G通信已经成为现代移动通信的主流技术。4G移动通信采用新的TD-LTE技术、FDD-LTE技术，能够支撑强大的高速移动带宽资源，已经成为主流的移动通信技术。截至2015年5月底，我国4G电信基站数量已经达到120万个，4G电信基站规模和数据流量大，需要保持较高的网络优化能力，同时，由于4G电信基站覆盖范围小于2G电信基站，因此为了满足4G通信市场需求，需要大规模的建设4G电信基站，未来一年内，4G基站将达到200万个，以便能够满足人们移动宽带上网需求。在混凝土搅拌控制系统中，从传感器到控制中心这一阶段采用4G通信技术，实现数据的安全、精确传输。

（2）Wi-Fi通信技术。Wi-Fi通信模块内置TCP/IP协议并支持三种工作模式即AP、STA以及两种模式共存，提供了两种通信方式：透传方式和Socket通信方式。透传模式通信速度快，但控制不灵活；Socket通信速度慢，但可以方便控制单一的设备。因此，本方案采用的是Socket控制的通信方式，模块上电或复位后默认为透传模式，模块每次复位后都需要先进入命令模式再配置，依次设置UART、TCP、AP/STA后重启才可使设置生效。在每一个独立的混凝土搅拌站各个通信节点范围内采用WI-FI通信技术。

（3）ZigBee技术。ZigBee技术是一种在IEEE802.15.4标准上经过改进和发展得到常用的无线网络标准技术。混凝土搅拌设备运行过程中，需要实施采集搅拌设备的运行状态参数，ZigBee可以在各个传感器设备之间形成一个自组织网络，将采集到的数据汇聚到网络关口服务器上，通过他发送给汇聚节点，网络稳定性较强、通信可靠性较高、具有较低的节点功耗、时延较短、容量较大、数据传输具有极高的安全性，实现了传感器间的快速通信。

结语

混凝土自动化控制系统可以采用现代无线通信技术，采集混凝土搅拌系统的模拟量，输入相关的控制命令，改善混凝土搅拌控制的精确度，提高混凝土产量，满足现代工业建筑的需求，具有重要的作用和意义。

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