CN113766447A - 振冲施工现场通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了振冲施工现场通信方法及装置，装置包括车载平板、控制柜、吊车卷扬控制终端、上料系统终端和车辆控制终端，车载平板通过适配器与车辆控制终端连接，车载平板通过无线数字电台分别与控制柜、吊车卷扬控制终端和上料系统终端进行数据通信，吊车卷扬控制终端通过线路连接有数据采集器，进而通过通信串口线连接传感器，传输检测数据，平板与各系统之间的通信通过自定义的通信协议进行数据传输完成通信。本发明通过无线数字电台实现了系统各设备的无线通信，避免信号干扰，采用自定义通信协议保证数据帧的准确和完整，降低了通信的复杂性，提高了通信的速率。

Description

振冲施工现场通信系统及方法

技术领域

本发明涉及振冲施工控制系统技术领域，特别涉及振冲施工现场通信系统及方法。

背景技术

振冲是为改善不良地基，以满足建筑物基础要求的地基加固处理的方法。在振冲施工中采用的装置主要分为三大部分组成，包括振冲器、吊车和现地控制站。

振冲器是整个振冲施工的核心器件，它产生水平向振动力振挤填料及周围土体，而达到提高地基承载能力、减少沉降量、增加地基稳定性、提高抗地震液化能力；吊车的作用是在施工过程中对振冲器进行上升和下降控制；现地控制站由振冲器控制柜、水泵、空压机组成，实现对振冲施工过程中振冲器和相关参数，例如振冲器控制、水压力、水流量、气压力、气流量的控制。

目前振冲施工现场通信主要分为车载平板和控制柜通信，车载平板与车辆控制系统通信，车载平板与吊车卷扬控制系统采集器通信。当下在振冲器施工过程中，大多采用人工或串口通信的方式进行监控，需要大量布线，由于现地控制站不移动，而车载平板放在吊车上随着施工吊车会不断的移动，在现场施工环境中大量的布线将十分困难，且随着距离变远，有线连接也对施工的范围造成极大的限制和影响。

发明内容

本发明提供了振冲施工现场通信系统及方法，车载平板与控制柜和上料系统采用无线数传电台使用FIFO通信技术进行无线数据传输，使得在现场施工环境中，车载平板能够不受限制的自由移动，设置数据采集器通过通信接口接收传感器采集的数据，并整理后发送到系统中，保证数据传输的稳定性，便于后续数据解析，车载平板内部设有无线通信模块，通过网络与服务器远程连接，进行数据上传。

本发明提供了振冲施工现场通信系统，包括车载平板、控制柜、吊车卷扬控制终端、上料系统终端和车辆控制终端，所述车载平板通过适配器与所述车辆控制终端连接，所述车载平板分别与所述控制柜、吊车卷扬控制终端和上料系统终端无线连接进行通信，所述吊车卷扬控制终端通过线路连接有数据采集器。

振冲施工现场车载平板作为控制中枢与控制柜、吊车卷扬控制终端、上料系统终端和车辆控制终端构成无线通信网络，实现一主多从进行数据通信，降低了线路成本，避免了现场线路复杂；车载平板与控制柜和上料系统之间采用自定义通信协议实现数据传输的双重保护，当发现传输数据丢失立即采用重传机制，保证数据传输无误。

进一步的，所述适配器为USB转接口适配器，通过USB接口端与所述车载平板连接。

车载平板与车辆控制系统距离较近，采用USB线进行通信，保证数据通信速度和稳定性。

进一步的，所述车载平板、控制柜、吊车卷扬控制终端和所述上料系统终端均设有串行通信接口，通过所述串行通信接口分别对应连接有无线数传电台，所述车载平板通过无线数传电台分别与所述控制柜、吊车卷扬控制终端和所述上料系统终端上对应的无线数传电台无线连接进行数据通信。

现场存在多组振冲设备，即有多组车载平板和控制柜通信，所述串行通信接口包括RS485和RS422，各设备设置串行通信接口连接无线数字电台进行数据通信，提高信号的抗干扰性，采用不同频段并将各组的无线数传电台配置成不同的信道及不同的电台物理地址，保证各组无线网络互不干扰。

进一步的，所述数据采集器包括中央处理器，所述中央处理器连接有两个光耦隔离电路模块，所述光耦隔离电路模块分别连接有第一接口转换单元和第二接口转换单元，所述第一接口转换单元和第二接口转换单元分别包括转换电路以及至少一个对应的接口，所述第一接口转换单元与所述吊车卷扬控制终端连接，所述第二接口转换单元连接传感器。

利用数据采集器连接各传感器，将采集的数据经中央处理器处理后发送至车载平板上你，所述数据采集器设有光耦隔离电路，避免现场信号的干扰，使数据通信更加的稳定、可靠。

进一步的，所述传感器包括风速传感器、温度传感器、拉力传感器、倾角传感器和速度传感器。

进一步的，第一接口转换单元包括一个通信接口模块分别与对应接口类型的转换电路连接，所述第二接口转换单元设有五个通信接口模块连接对应的转换电路，所述第一接口转换单元与所述第二接口转换单元中的接口类型相同。

各传感器分别对接数据采集器数据接口，采用RS485或RS232接口以及对应的接口转换模块将车载平板与吊车卷扬控制系统连接，提高了数据传输的稳定性。

进一步的，所述车载平板还通过无线远程连接有服务器。

服务器用于远程接收传输的数据并进行解析。

本发明基于上述通信系统还提供了振冲施工现场通信方法，具体过程如下：

发送自定义数据帧格式的请求帧数据；

接收端接收到请求帧数据后，将通信数据通过小端模式填充到缓存阵列中；

获取数据长度并进行一次数据帧检测，判断是否不小于最小的数据帧长度，若小于最小的数据帧长度则等待阵列继续填充数据，反之则检验数据帧的帧头完整性；

循环检测获取帧头位置数据，判断帧头是否完整，若未检测到帧头存在，则将队尾移动至帧头位置，若检测到帧头完整，则二次数据帧检测；

获取数据帧中命令号位置，判断是否定义命令号，若未定义则数据帧错误，将队尾移动至帧尾处，若获取到了命令号，则进行三次数据帧检测，若数据帧正确则通过轮训的方式取出数据完成数据通信，若数据帧错误则将队尾移动至命令号处。

进一步的，所述数据帧格式由帧头、设备号、命令号、数据长度、数据内容、CRC校验和帧尾构成。

本发明的有益效果如下：

1、利用无线数字电台实现车载平板与各系统终端的通信连接，实现无线通信，减少施工现场线路杂乱，降低现场铺设成本，同时无线数传电台传输范围较远，更能满足现场施工环境，使用无线数字电台进行通信，通过对电台配置不同信道和物理地址，使得数据在不同频段传输，保证系统各组设备的通信互不干扰。

2、吊车卷扬控制终端通过数据采集器采用RS485或RS232的通信方式将传感器数据通过一路RS485发送至车载平板，数据采集器中设有光耦隔离电路，避免现场信号的干扰，保证信号传输的稳定性。

3、车载平板与控制柜、上料系统和吊车卷扬控制系统之间在数据通信中，通过内部自定义的数据帧进行传输通信，保证数据传输的可靠性和稳定性。

4、通过自定义FIFO协议进行数据通信，减少了数据处理的时间，提高了通信速率，且通过自定义的数据帧格式便于系统的升级，且通信过程中进行了三次数据帧的校验，保证数据帧的正确性。

附图说明

图1是本发明振冲现场系统连接结构示意图；

图2是本发明数据采集器结构示意图；

图3是本发明数据通信过程示意图；

图4是本发明自定义协议通信过程示意图；

图5是本发明自定义协议通信三次数据帧检测过程示意图。

具体实施方式

在下面的描述中对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明的实施例1提供了振冲施工现场通信系统，如图1所示，包括车载平板、控制柜、吊车卷扬控制终端、上料系统终端和车辆控制终端，所述车载平板通过适配器与所述车辆控制终端连接，所述车载平板分别与所述控制柜、吊车卷扬控制终端和上料系统终端无线连接进行通信，所述吊车卷扬控制终端通过线路连接有数据采集器，所述车载平板还通过无线远程连接有服务器，将数据信息传输至服务器端。

所述适配器为USB转接口适配器，通过USB接口端与所述车载平板连接。

所述车载平板、控制柜、吊车卷扬控制终端和所述上料系统终端均设有RS485接口，通过所述RS485接口连接分别对应连接有无线数传电台，所述车载平板通过无线数传电台分别与所述控制柜、吊车卷扬控制终端和所述上料系统终端上对应的无线数传电台无线连接，采用不同频段进行数据通信。

如图2所示，所述数据采集器包括中央处理器，所述中央处理器连接有两个光耦隔离电路模块，所述光耦隔离电路模块分别连接有第一接口转换单元和第二接口转换单元，所述第一接口转换单元和第二接口转换单元分别包括转换电路以及至少一个对应的接口；

本实施例中，所述第一接口转换单元为一个RS485接口与RS485转换电路连接，所述RS485接口与所述吊车卷扬控制终端通过串口线连接，所述第二接口转换单元设有五个RS485接口连接RS485转换电路，所述RS485接口分别连接风速传感器、温度传感器、拉力传感器、倾角传感器和速度传感器。

实施例2

本发明的实施例2基于上述实施例1的通信系统提供了振冲施工现场通信方法，如图3所示，所述车载平板与所述控制柜、吊车卷扬控制终端和上料系统终端之间通过自定义FIFO协议采用自定义的数据帧格式和传输机制进行通信，本实施例中所述数据帧格式由帧头、设备号、命令号、数据长度、数据内容、CRC校验码和帧尾构成，通信时车载平板端向对应的接收端发送请求帧，接收端接收到请求帧数据后进行校验，并向所述车载平板返回响应帧数据，完成通信，如图4所述，通信的具体过程如下：

车载平板向对应的接收端发送自定义数据帧格式的请求帧数据；

接收端接收到请求帧数据后，将通信数据通过小端模式填充到缓存阵列中；

通过循环的方式扫描阵列，获取数据长度并进行一次数据帧检测，判断数据长度是否不小于最小的数据帧长度，若小于最小的数据帧长度则等待阵列继续填充数据，反之则检验数据帧的帧头完整性；

循环检测获取帧头位置数据，判断是否有帧头，若未检测到帧头存在，则将队尾移动至帧头位置自增，若检测到帧头，则获取帧头数据，判断帧头是否完整，如果帧头完整则进行二次数据帧检测，否则说明数据帧有误；

所述二次数据帧检测，获取阵列队首与队尾之间的数据长度判断是否大于等于最小数据帧长度，如果不小于最小数据帧长度，则判断命令号是否定义，反制则继续填充数据；

获取数据帧中命令号位置，判断是否定义命令号，若未定义则数据帧错误，将队尾移动至帧尾处，若获取到了命令号，则进行三次数据帧检测，若数据帧正确则通过轮训的方式取出数据完成数据通信，若数据帧错误则将队尾移动至命令号处；

如图5所示，所述三次数据帧检测，在定义命令号后，获取帧长度值判断是否大于帧头长度+设备号长度+命令号长度，如果小于则说明数据帧错误，如果大于则获取队首与队尾之间剩余数据长度判断是否大于最小数据帧长度；

若队首与队尾之间剩余数据长度大于最小数据帧长度，则获取帧长度值判断是否等于接收字长度值+帧头长度值+控制字长度值，如果不等则说明数据帧错误；

如果等于，则获取队首与队尾之间剩余数据长度判断是否大于等于帧长度值+帧尾长度，如果大于则将数据提取出，通过轮训方式对阵列中数据帧进行传输和检验完成通信。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.振冲施工现场通信系统，其特征在于，系统包括车载平板、控制柜、吊车卷扬控制终端、上料系统终端和车辆控制终端，所述车载平板通过适配器与所述车辆控制终端连接，所述车载平板分别与所述控制柜、吊车卷扬控制终端和上料系统终端无线连接进行通信，所述吊车卷扬控制终端通过线路连接有数据采集器。

2.根据权利要求1所述的振冲施工现场通信系统，其特征在于，所述适配器为USB转接口适配器，通过USB接口端与所述车载平板连接。

3.根据权利要求1所述的振冲施工现场通信系统，其特征在于，所述车载平板、控制柜、吊车卷扬控制终端和所述上料系统终端均设有串行通信接口，通过所述串行通信接口分别对应连接有无线数传电台，所述车载平板通过无线数传电台分别与所述控制柜、吊车卷扬控制终端和所述上料系统终端上对应的无线数传电台无线连接进行数据通信。

4.根据权利要求1所述的振冲施工现场通信系统，其特征在于，所述数据采集器包括中央处理器，所述中央处理器连接有两个光耦隔离电路模块，所述光耦隔离电路模块分别连接有第一接口转换单元和第二接口转换单元，所述第一接口转换单元和第二接口转换单元分别包括转换电路以及至少一个对应的接口，所述第一接口转换单元与所述吊车卷扬控制终端连接，所述第二接口转换单元连接传感器。

5.根据权利要求4所述的振冲施工现场通信系统，其特征在于，所述传感器包括风速传感器、温度传感器、拉力传感器、倾角传感器和速度传感器。

6.根据权利要求5所述的振冲施工现场通信系统，其特征在于，第一接口转换单元包括一个通信接口模块分别与对应接口类型的转换电路连接，所述第二接口转换单元设有五个通信接口模块连接对应的转换电路，所述第一接口转换单元与所述第二接口转换单元中的接口类型相同。

7.根据权利要求1-6任一所述的振冲施工现场通信系统，其特征在于，所述车载平板还通过无线远程连接有服务器。

8.振冲施工现场通信方法，其特征在于，通过自定义协议进行数据通信，具体过程如下：

发送自定义数据帧格式的请求帧数据；

接收端接收到请求帧数据后，将通信数据通过小端模式填充到缓存阵列中；

获取数据长度并进行一次数据帧检测，判断是否不小于最小的数据帧长度，若小于最小的数据帧长度则等待阵列继续填充数据，反之则检验数据帧的帧头完整性；

循环检测获取帧头位置数据，判断帧头是否存在且完整，若未检测到帧头存在，则将队尾移动至帧头位置，并检测到帧头完整，若帧头完整，则二次数据帧检测；

获取数据帧中命令号位置，判断是否定义命令号，若未定义则数据帧错误，将队尾移动至帧尾处，若获取到了命令号，则进行三次数据帧检测，若数据帧正确则通过轮训的方式取出数据完成数据通信，若数据帧错误则将队尾移动至命令号处。

9.根据权利要求8所述的振冲施工现场通信方法，其特征在于，所述数据帧格式由帧头、设备号、命令号、数据长度、数据内容、CRC校验和帧尾构成。

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