導語：共享單車工業化管理系統設計探討一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:隨著共享單車近年逐漸興起，對現場總線工業管理系統的要求也在慢慢提升以滿足社會大需求。從系統實現目標出發，分析了不同模塊應具備的條件，提出了一種具有普適性的工業化管理系統設計理論。

關鍵詞:工業現場總線;共享單車;系統設計

1概述

共享單車是一種近期發展起來并逐步成為一種時尚的短途出行交通工具，與之配套的管理系統也就顯得日益重要。現場總線控制是一種局域網控制，它可以將分散的節點上的信息連接起來，并將所測信息匯入總線，并通過設備控制節點運行狀況。而正是因為現場總線具有可逆方向性、數字信號串行傳輸的特點，使得現場總線可以運用到共享單車管理系統中，以實現對共享單車狀態信息的宏觀調控。共享單車的數據通信內容大致有以下幾個方面。1)共享單車的占用/空閑狀態。2)當前運行速度、行駛量閾值的工作范圍。3)被盜報警狀態。4)專業人員維護、調校信息。

2構建網絡結構

共享單車控制系統要求數據傳輸量大，且實時性要求相對較高，需要用導線掛接多個傳感器，其中占用/空閑狀態擬采用力傳感器進行實時監測，當前運行速度、位移量可以采用速度傳感器，而被盜報警狀態可以通過安全裝置采用位置傳感器進行檢測。將上述傳感器與總線相連，以實現設備的數字信號的傳輸，最終形成復雜規模的網絡結構。即形成一條PLC、力傳感器、速度傳感器、位置傳感器的串聯網絡，最終將所得到的信息傳回控制端。而減少結構從站可以將力傳感器、速度傳感器兩者進行簡化融合，以增強系統的集成性、減少故障點。以下對于適合于應用在共享單車控制系統的傳感器類型進行重點說明。盡管將微動開關置于車座，便可以實現共享單車是否處于占用狀態的控制，但由于在使用過程中會出現顛簸等其他不確定因素，采用光電式位置傳感器相比于微動開關更加穩定可靠，具體選型需要考慮成本因素。而對于檢驗輪胎等零部件是否處于正常運行狀態的壓力傳感器材料的選擇，可以采用相關的介電高分子材料，其具有價格便宜，且電量轉換率高的特點。其次要構建數據通道，形成數據通信網絡，EtherCAT開放架構的現場總線具有可以與以太網完全兼容的良好包容性，相比RS485等總線架構具有很高的優越性。EtherCAT通信對網卡要求沒有要求，且網絡規模足可以滿足共享單車的數據統計量。考慮到性價比等條件，EtherCAT優勢較為顯著。

3選取合適的控制器

將控制計算機、各類微處理器、PLC對來自共享單車檢測傳感部分的電信號和外部輸入命令進行處理、分析、存儲并做出控制決策，指揮系統實現相應的控制目標。采用PCI進行控制網段控制，插槽可方便地置于相應的共享單車插槽上，適用范圍寬。采用橋接電路對這一PCI層進行管理，而它也是CPU的供貨商和原裝系統的一級總線。PCI總線具有很多無可比擬的特點:1)信息在傳輸過程中效率高，這就可以大大緩解數據的輸入/輸出多造成的擁堵，有利于共享單車實時性信息的高效傳輸。2)PCI的包容互通性可以實現不同總線在同一個系統中運行，即使不同設備之間存在速度延遲，也不會對系統造成很大的影響，這種兼容性是其他諸多種類控制器所達不到的。3)即插即用型的使用方式可以應對不同處理器的發展和更新換代進程，這對共享單車使用的發展性和長期性提供了可能。

4遠程抄表的運用

遠程抄表已廣泛應用于家庭的日常所取系統的統計以及時段控制等方面，而應用于基于工業化現場總線的共享單車管理系統同樣會給系統帶來很多便利。眾所周知，自行車的行程量很大程度上可以用來判斷一輛自行車還可使用的時間。作為共享單車而言，車輛的可使用預期會影響單車的使用安全性、可靠性，而遠程抄表可以借助這種星型－線性的遠程控制，使得每輛共享單車的行程信息納入云數據中，這樣車輛管理人員即可通過遠程傳輸得到的數據實現對車輛的管理，以便適時更換新的共享單車。由于遠程抄表內置光電傳感器，與位置傳感器進行集成，可以對車輛占用情況進行實時監測。但由于遠程抄表要求的工作環境相對較高，過冷過熱都會影響其精度，故遠程抄表的維護將是一個很大的方面。對于遠程抄表的控制器，可以選用PLC等工控設備實現信息的傳輸。

5共享單車系統網絡化連接引發的問題

采用EtherCAT的共享單車管理系統可以使得管理人員的操作界面變寬，有利于實現被盜報警功能，且加強了系統之間的聯系。但共享單車系統網絡化同樣會引發相關問題，并值得引起重視。首先，特殊結構的網絡式連接使得可靠性網絡的地位上升，一旦沒有網絡，控制系統將無法發揮作用，但網絡通信本身具有無法預知性，這會加劇共享單車系統的不穩定性。其次，控制系統信號不能使控制時鐘信號同時到達各節點，傳輸的不可靠可能導致數據包傳輸時間滯后。共享單車的速度數據經過控制器PCI進入控制通過現場總線系統，最終實現共享單車的數據監測與控制，擁有良好的市場應用前景。在傳統控制系統設計中，被控對象不作為設計內容，設計任務只是采用控制器調節給定被控對象的狀態，這種設計思路使所得到的系統趨于僵化。而EtherCAT、PCI、遠程抄表的廣泛應用，也賦予了這種系統合理的性價比以及良好的控制穩定性等諸多特點。

作者:劉云清 張家鑫 單位:山東大學 哈爾濱理工大學

參考文獻:

［1］薛紅霞．基于EtherCAT的工業以太網主站通信協議的實現［D］．哈爾濱:哈爾濱工業大學，2013．