導(dǎo)語：SR繭質(zhì)智能測試機無線通信的選擇一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1無線通信技術(shù)分析

無線通信（WirelessCommunication），是一種信息交換的通信方式，它利用電磁波信號在自由空間中的傳播特性來實現(xiàn)信息交換。近年來，在信息通信領(lǐng)域中，無線通信技術(shù)以十分迅猛的速度不斷發(fā)展，應(yīng)用范圍越來越廣［2］。常用的無線傳輸技術(shù)有WIFI、Zig－bee、藍牙（Bluetooth）、NFC近場通信和3G、4G通信網(wǎng)等。WIFI，全稱WirelessFidelity，是一種短程無線傳輸技術(shù)，能夠在數(shù)百米范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入無線電信號。WIFI技術(shù)采用直接序列擴頻技術(shù)，傳輸速度非常快；WIFI覆蓋范圍廣，覆蓋半徑在150m左右，通過中繼能實現(xiàn)更長距離的通信。WIFI還具有易擴展、傳輸可靠、組網(wǎng)便捷、輻射小等特點。但WIFI也存在信號穩(wěn)定性差、功耗大、安全性差等缺點。藍牙（Bluetooth）是無線數(shù)據(jù)和語音傳輸?shù)拈_放式標準，它能將各種通訊設(shè)備、計算機及終端設(shè)備、數(shù)字數(shù)據(jù)系統(tǒng)、家用電器等采用無線方式連接起來［3］。藍牙通訊安全性好，傳輸速度較快。藍牙4．0最高速度可達到24Mbps，傳輸距離一般在10m以內(nèi)，功耗低，具有很好的抗干擾能力。藍牙模塊體積很小，便于集成，可以應(yīng)用于極微小的設(shè)備中，同時可傳輸語音和數(shù)據(jù)，且成本較低。ZigBee技術(shù)是一種雙向微功率網(wǎng)格式無線接入技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡單、低功耗、低成本、工作可靠、安全性好、低復(fù)雜度、自組織網(wǎng)和自愈能力強等特點。ZigBee技術(shù)支持地理定位功能，它工作于無須注冊的2．4GHzISM頻段，傳輸速率為250kbps，傳輸距離可以從標準的75m，到擴展后的幾百米，甚至幾千米［4］，并且支持無限擴展，適合用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。在低耗電待機模式下，2節(jié)5號干電池可支持1個節(jié)點工作6～24個月。NFC近場通信（NearFieldCommunication）是一種短距離的高頻無線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸交換數(shù)據(jù)（在10cm內(nèi)）。其安全性高，成本低廉，方便易用，帶寬高，能耗低，數(shù)據(jù)傳輸速率為424kbps。3G、G通信網(wǎng)是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術(shù)的第3代、第4代移動通信技術(shù)的線路和設(shè)備鋪設(shè)而成的通信網(wǎng)絡(luò)。3G、4G通信網(wǎng)安全性高，實時在線，即用戶可隨時與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，用戶可以一直在線，按照用戶接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費用，在沒有數(shù)據(jù)流量傳遞時，用戶即使掛在網(wǎng)上，也不收費。具有方便易用、登錄快捷的特點，3G、4G的用戶一開機，就始終附著在網(wǎng)絡(luò)上。具有高速的傳輸速率，3G數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達到2Mbps，4G數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達到100Mbps，可以雙向傳遞資料、圖畫和影像等。

2sr繭質(zhì)測試機結(jié)構(gòu)及升級技術(shù)需求分析

SR繭質(zhì)智能測試機由智能部分和繅絲裝置兩部分組成。繅絲裝置為小型10緒試樣機，智能部分由中央處理器、液晶顯示屏、鍵盤和微型打印機組成。具有輸入、計算、修改、查詢、儲存、顯示、打印等功能。智能部分通過數(shù)據(jù)線與繅絲試樣機連接，以獲取小轉(zhuǎn)速和小回數(shù)。通過錄入的數(shù)據(jù)及采集到的小轉(zhuǎn)速和回數(shù)，計算出粒繭絲長、解舒絲長、解舒率等蠶繭質(zhì)量指標，并在智能主機上進行顯示、保存和打印。SR繭質(zhì)智能測試機如圖1所示。圖1SR繭質(zhì)智能測試機試樣機上的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線將采集到的小轉(zhuǎn)速和總回數(shù)傳輸?shù)街悄懿糠帧Ｖ悄懿糠值闹醒胩幚砥鳌㈡I盤、顯示器和打印機均為專業(yè)定制，鍵盤輸入內(nèi)容為固定模式，輸入輸出靈活性非常差，而且定制和維護成本比較高。對SR繭質(zhì)智能測試機進行無線通信技術(shù)升級，首先考慮的是繅絲試樣機小轉(zhuǎn)速和回數(shù)等信息的采集、發(fā)送與接收。試樣機共10緒，即有10個小，需要采集10個小的總回數(shù)。試樣機繅制小樣一個周期一般需要4560min。無線通訊方案中發(fā)射裝置需在試樣周期結(jié)束時，將小轉(zhuǎn)速和總回數(shù)信息發(fā)送至接收裝置，其數(shù)據(jù)傳輸量較小。接收、計算、存儲裝置可選擇目前廣泛使用的智能手機等設(shè)備，通過智能手機APP軟件完成繭質(zhì)測試任務(wù)。由于SR繭質(zhì)智能測試機工作環(huán)境多為車間或移動收繭站，因此無線方案的選擇要考慮使用環(huán)境的實際需要。SR繭質(zhì)智能測試機無線通信方案應(yīng)盡可能滿足安全性好、穩(wěn)定可靠、移動性強、低能耗、易用性好等特點。通過對上述幾種無線通訊方式進行性能分析來看，NFC傳輸距離太短，接收、計算、存儲裝置選擇手機等智能設(shè)備的話，目前帶NFC芯片功能的手機暫未普及，因此與手機硬件匹配性太差，不宜選用該方案。Zigbee組網(wǎng)傳輸速率較低，且基站組建費用較高，不適合單一設(shè)備使用。WIFI信號發(fā)射首先需要有線網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備作為熱點，對于落后的繅絲行業(yè)來說，很多企業(yè)車間并未開通網(wǎng)絡(luò)連接，且SR繭質(zhì)智能測試機還用于移動繭站的試樣工作，若采用車載WIFI方案的話成本較高、技術(shù)較為復(fù)雜，因此WIFI方案也不適合在SR繭質(zhì)智能測試機使用。藍牙傳輸距離較小，且需要進行設(shè)備匹配性操作，對于文化程度相對較低的繅絲工人來說，具有一定的難度。3G、4G信號覆蓋范圍廣，獲得小信息數(shù)據(jù)所需流量較少，費用較低，且維護等問題完全不用操心，因此在SR繭質(zhì)智能測試機無線通訊方案的選擇上，選擇3G、4G通信網(wǎng)絡(luò)比較適合。

33G、4G通信網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計

SR繭質(zhì)智能測試機采用3G、4G通信網(wǎng)絡(luò)作為無線通信方式，首先設(shè)計了由單片機系統(tǒng)構(gòu)成的試樣機數(shù)據(jù)采集發(fā)射裝置，包括主控制器、GPRS模塊、發(fā)射接口、10緒傳感器接口、液晶顯示屏、電源模塊和電源接口等。在移動運營商的支持下，GPRS模塊通過3G、4G網(wǎng)絡(luò)將單片機CPU采集計算得到的小轉(zhuǎn)速及回數(shù)等信息發(fā)送到預(yù)先設(shè)定的管理員手機上，并在液晶顯示屏上實時顯示。繅絲試樣人員通過管理員授權(quán)后，使用自己的手機自動接收小轉(zhuǎn)速和回數(shù)等數(shù)據(jù)信息，并通過手機APP軟件自動抓取信息數(shù)據(jù)。試樣人員錄入試樣相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過軟件對數(shù)據(jù)進行計算、分析和存儲，并根據(jù)需求進行數(shù)據(jù)分享。采用3G、4G網(wǎng)絡(luò)進行技術(shù)升級的無線通信方案結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。圖2無線方案結(jié)構(gòu)示意圖試樣機數(shù)據(jù)采集發(fā)射裝置硬件核心主控制器CPU采用51系列單片機，各模塊通過接口分別與電源電路、啟動與關(guān)機電路、SIM卡電路、指示燈電路等連接。為了實現(xiàn)單片機系統(tǒng)的編程功能，硬件系統(tǒng)設(shè)計了一個串口電路以實現(xiàn)程序下載。該硬件系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉和便于維護的特點。手機APP軟件包括管理頁面、錄入計算頁面和查詢頁面等。管理員通過管理頁面進行試樣人員手機授權(quán)、密碼修改、數(shù)據(jù)備份及分享等操作。試樣人員通過手機APP軟件進行具體試樣工作。該系統(tǒng)設(shè)計有故障容災(zāi)機制。管理員手機故障時，通過重置清零按鍵，系統(tǒng)將重啟并清空之前所有管理員數(shù)據(jù)，但測試數(shù)據(jù)仍保留。管理人員變更時，原管理人員通過手機APP向主控制器發(fā)送指令，變更管理員手機。網(wǎng)絡(luò)異常時監(jiān)測數(shù)據(jù)不受影響，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后根據(jù)指令要求，數(shù)據(jù)采集發(fā)射裝置再次向手機發(fā)送數(shù)據(jù)信息。試樣人員數(shù)量可根據(jù)實際需要設(shè)定，沒有數(shù)量限制。

無線通信的幾種方式各有優(yōu)勢，但又各有不足，根據(jù)SR繭質(zhì)智能測試機的功能及使用狀況，對比各種無線通信方式的優(yōu)劣，我們最終選擇并設(shè)計了基于3G、4G網(wǎng)絡(luò)的SR繭質(zhì)智能測試機的無線通信方案。

作者:黎鋼 段春穩(wěn) 任強勝 單位:1.四川省絲綢科學(xué)研究院 2.四川省絲綢工程技術(shù)研究中心

參考文獻：

［1］陳祥平，姚代芬，劉季平，等．SR型繭質(zhì)智能測試機的設(shè)計與應(yīng)用［J］．絲綢，2006，（1）：16－18．

［2］鄭鳳芹．基于S波段微帶天線的彈丸姿態(tài)測試技術(shù)研究［D］．太原：中北大學(xué)，2014．

［3］曾強．WIFI無線傳感網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與實現(xiàn)［D］．太原：中北大學(xué)，2012．

［4］李兵．基于ZigBee的無線嵌入式設(shè)備的設(shè)計與實現(xiàn)［D］．太原：中北大學(xué)，2012．