塔机群无线实时通信的研究

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1、塔机群无线实时通信的研究周见行马东方姜伟陈龙沈姗姗特种装备制造与先进加工技术教冇部/浙江省重点实验室(浙江工业人学)杭州310014摘耍：由于现代施工现场环境复杂，塔机分布随机，塔机Z间实现物理连接困难、价格昂贵。提出了一•种基于令牌传递的无线通信方式，主要解决无线通信中的T扰影响以及实际工况下塔机工作时间的不确定性问题，保证了系统的实时性与快速性。同时，实现了各塔机的自主进入与自主退岀系统，使得该系统具有良好的可扩展性。关键词：塔机群无线通信实吋性令牌传递屮图分类号：TP29Theresearchof

2、wirelessreal-timecommunicationforgroupoftowercranesZhouJianxingMaDongfangJiangWeiChenLongShenShanshanKeyLaboratoryofE&M(ZhejiangUniversityofTechnology),MinistryofEducation&ZhejiangProvinceAbstract:Asthecomplexenvironmentofmodernconstructionsiteandtherand

3、omdistributionoftowercranes,physicalconnectionbetweenthetowercraneswasdifficultandexpensive・Thispaperpresentsawirelesscommunicationbasedontokenpassing,soastoanti-jammingofwirelesscommunicationiscometrueandtheuncertaintyofpracticalworktimeissatisfied,andm

4、akethesystemfastandreal-time.Moreover,towercranescouldautomaticallyloginandlogoutthesystemthathasthegoodexpandability・Keywords:groupoftowercranes,wirelesscommunication,real-time,tokenpassing1引言随着现代建筑业的蓬勃发展，社会对塔式起重机的需求最越来越大，同一施工现场往往同时布置有多台近距离交叉作业的塔机。为了防止塔

5、机之间相互碰撞，需要建立一种实时、可靠的通信方式来传递各个塔机的状态信息。传统的有线通信方式布线就工周期长，物理连接困难，缺少灵活性，不利于新的塔机加入已有的通信系统。基于此，木文提出一种基于令牌传递的无线通信技术，在保证系统实时性的同时，使得新的塔机能够灵活加入或退出己有的系统。2工业无线通信技术日前，在工业企业网络屮得到应用的无线通信技术主要有基于IEEE802.11的WLAN、BlueTooth>Zigbee技术以及RFID技术⑴。一般而言，工业监控系统对网络的数据吞吐疑的要求比较低，但对在恶劣环

6、境下数据通信的实时性、可靠性要求很高。工业现场的无线通信网络是一种使用广播信道的网络。在任何一个广播式的网络中，关键的问题是：当存在多方要竞争使川信道的时候，如何确定谁町以使川信道。传统的以太网采川CSMA/DA协议來竟争通信信道的使用，虽然极人的捉高了信道的吞吐量，但是市于其对通信信道的竟争机制,不能保证响应时间的确定性，即实时性问题叫由IEEE802.4制定的令牌总线技术和IEEE802.5制定的令牌环网技术通过在信道屮传递一种称为“令牌”的帧来控制信道的使用,确保在同一时刻只有一个节点能够独占信道

7、。在网络中同一时刻只存在一个令牌，节点计算机只有取得令牌后才能发送数据帧，因此不会发生碰撞。由于令牌在网络上是按顺序依次传递的，因此对所有入网计算机而言，访问权时公平的，能够保证实时性。3塔机群的无线通信方式3.1通讯方式概述通过无线通信建立的塔机群无线网络系统在物理上是一个总线网，信道上的信息可以被每一个塔机终端所接收，通过使川令牌传递机制使得系统在逻辑上纽成一个令牌环网。每台塔机在通讯系统屮都有其唯一的系统编号，并保存有其示一台令牌发送机的系统编号，形成一个通讯链。在通讯过程中，任何时候只能冇一台塔

8、机处于发送状态，其他塔机均为接收状态。在系统通信网络组建成功并「L进入止常工作状态吋，每一台塔机所发送的信息一般包括:自身的塔机运行状态信息、自身的塔机系统编号和令牌信息（下一台发送塔机的系统编号）。只有接收到令牌的塔机才可以发送信息，具通讯结构如图1所示，图屮箭头方向为令牌的传递方向。结点A结点B结点C结点D结点E图1塔机群无线通信网络结构发送机发岀的信息同时市系统中其他所有塔机接收,接收机根据收到的内容按如卜-方式处理：（1）校验接收信