工程機械的無線遙控技術

作者：時間：2020-10-16 來源：電子產(chǎn)品世界

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編者按：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，甚至作戰(zhàn)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（戰(zhàn)斗工程車）等。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/202010/419291.htm

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(chǎn)損失。

圖2 工程機械惡劣工作環(huán)境

（2）操作空間狹?。?/strong>當前工程機械的操作大多數(shù)是由作業(yè)人員在駕駛室內(nèi)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徹底解決上述問題，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。

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(zhuǎn)為無線通訊即可。

圖 3 無線遙控工程車整體方案框圖

二、無線遙控有哪些方案？

1.CAN轉(zhuǎn)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(zhuǎn)為WIFI通訊，可快速實現(xiàn)無線遙控，并且控制器內(nèi)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(zhuǎn)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(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、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(shù)據(jù)對比

那究竟如何實現(xiàn)將CAN信號轉(zhuǎn)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(chǎn)業(yè)剛剛興起，目前市面5G相關產(chǎn)品還比較少，而5G應用中直接與CAN進行通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(wǎng)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）。可以簡單理解為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(wǎng)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(wǎng)模式。

更重要的是，城市一旦覆蓋5G網(wǎng)絡后，華為5G CPE Pro可將5G信號直接轉(zhuǎn)化為高速Wi-Fi信號和千兆以太網(wǎng)網(wǎng)絡。

圖8 華為CPE功能

借助致遠電子高性能以太網(wǎng)轉(zhuǎn)CAN模塊，可以實現(xiàn)CAN-bus數(shù)據(jù)和Ethernet數(shù)據(jù)相互傳輸?shù)墓δ堋?/p>

它內(nèi)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(wǎng)絡和Ethernet網(wǎng)絡的互連互通，建立以太網(wǎng)-CAN兩層網(wǎng)絡架構，實現(xiàn)遠程控制，大大擴展CAN-bus網(wǎng)絡的應用范圍。