M2M技术在钢铁连铸设备MRO协作平台中的应用

M2M技术在钢铁连铸设备MRO协作平台中的应用

3 CDMA无线通信模块接口设计

       钢铁连铸设备数据采集系统采用CDMA无线通信方式，向远程服务器发送数据。相对于GPRS方式而言，CDMA无线传输方式在稳定性、速度、带宽等方面更具优势。CDMA无线通信模块选用AnyDATA公司的DTU800，为目前世界上同类型产品中体积最小、速度最快的CDMA数据模块，数据传输速率最高可达153.6 kb/s，平均速率为80 kb/s~100 kb/s[5]。CDMA无线通信模块与处理器的连接较为简单，将DTU 800的标准串口与处理器的串口连接即可，接口电路如图5所示。本设计使用CC2430的USART0端口(TXD、RXD引脚)与DTU800的USART1端口(DP_TXD、DP_RXD引脚)传输数据。DTU800内嵌TCP/IP协议栈，大大降低了数据通信设计的难度，也增强了微处理器处理其他数据的能力。DTU800支持标准的AT指令，DTU与MCU主机单元的通信可通过调用相应的AT指令实现。

4 软件系统设计

       软件系统主要完成监控节点采集数据的接收和处理、监测数据的上传等任务。软件采用模块化设计方式，主要功能模块包括ZigBee通信处理模块、CDMA通信处理模块等部分。

(1)ZigBee通信处理程序设计

       ZigBee网络中的传感器节点主要负责采集环境数据，将这些数据传给协调器节点，同时，接收来自汇聚节点的查询命令，当没有数据的发送和接收时，转入休眠模式，使节点功耗降到最低。而汇聚节点一方面负责组建无线网络；另一方面将两个使用不同协议的网络连接在一起，实现两种协议之间的转换，同时发布管理节点的通信任务，并把接收的数据转发到外部网络。传感器节点和汇聚节点程序流程图如图6所示。

(2)CDMA无线通信程序设计

       汇聚节点以固定的时间间隔向远程服务器发送数据，同时接收远程服务器的控制指令并执行相应的操作。汇聚节点系统上电时，先执行初始化，然后使用AT指令建立PPP、TCP/UDP通道连接，接入CDMA网络， 并获得CDMA移动通信数据网管系统动态分配的IP地址。连接建立后，当基站的数据需要发送时，即可直接将数据帧发送给DTU打包传送。

       数据传输采用面向连接的、可靠的TCP协议。在使用CDMA通信模块前，需要对DTU进行设置，以设定其工作方式。CDMA通信程序要完成DTU的设置、数据发往远程服务器、接收应答和控制信令等操作。汇聚节点定时进行CDMA数据发送的中断程序流程，如图7所示。

       本文根据钢铁连铸设备MRO协作平台的需要，利用基于M2M的关键技术ZigBee的无线传感器网络和CDMA通信，构建了远程采集钢铁连铸设备数据系统，为钢铁连铸设备MRO协作平台提供了有效的数据源。以便钢铁连铸MRO协作平台自动、实时、准确、详细地获取设备的运作情况实现对设备故障的预测。

       虽然该系统在生产现场得到了应用和验证，但是对M2M技术在钢铁连铸设备MRO协作平台的应用尚处于起步阶段，尤其是在使用环境比较恶劣，且连铸设备内部构造复杂的情况下，其工作的稳定性和可靠性还有待验证。只有通过大量的现场试验，才能进一步完善系统的软硬件设计，使系统更加稳定成熟，达到其要求。