共享單車工業(yè)化管理系統(tǒng)設(shè)計探討論文
摘要:隨著共享單車近年逐漸興起，對現(xiàn)場總線工業(yè)管理系統(tǒng)的要求也在慢慢提升以滿足社會大需求。從系統(tǒng)實現(xiàn)目標(biāo)出發(fā)，分析了不同模塊應(yīng)具備的條件，提出了一種具有普適性的工業(yè)化管理系統(tǒng)設(shè)計理論。
關(guān)鍵詞:工業(yè)現(xiàn)場總線;共享單車;系統(tǒng)設(shè)計
1概述
共享單車是一種近期發(fā)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(tǒng)也就顯得日益重要�，F(xiàn)場總線控制是一種局域網(wǎng)控制，它可以將分散的節(jié)點上的信息連接起來，并將所測信息匯入總線，并通過設(shè)備控制節(jié)點運行狀況。而正是因為現(xiàn)場總線具有可逆方向性、數(shù)字信號串行傳輸?shù)奶攸c，使得現(xiàn)場總線可以運用到共享單車管理系統(tǒng)中，以實現(xiàn)對共享單車狀態(tài)信息的宏觀調(diào)控。共享單車的數(shù)據(jù)通信內(nèi)容大致有以下幾個方面。1)共享單車的占用/空閑狀態(tài)。2)當(dāng)前運行速度、行駛量閾值的工作范圍。3)被盜報警狀態(tài)。4)專業(yè)人員維護、調(diào)校信息。
2構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
共享單車控制系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)傳輸量大，且實時性要求相對較高，需要用導(dǎo)線掛接多個傳感器，其中占用/空閑狀態(tài)擬采用力傳感器進行實時監(jiān)測，當(dāng)前運行速度、位移量可以采用速度傳感器，而被盜報警狀態(tài)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(xiàn)設(shè)備的數(shù)字信號的傳輸，最終形成復(fù)雜規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。即形成一條PLC、力傳感器、速度傳感器、位置傳感器的串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，最終將所得到的信息傳回控制端。而減少結(jié)構(gòu)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(tǒng)的集成性、減少故障點。以下對于適合于應(yīng)用在共享單車控制系統(tǒng)的傳感器類型進行重點說明。盡管將微動開關(guān)置于車座，便可以實現(xiàn)共享單車是否處于占用狀態(tài)的控制，但由于在使用過程中會出現(xiàn)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(guān)更加穩(wěn)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(tài)的壓力傳感器材料的選擇，可以采用相關(guān)的介電高分子材料，其具有價格便宜，且電量轉(zhuǎn)換率高的特點。其次要構(gòu)建數(shù)據(jù)通道，形成數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，EtherCAT開放架構(gòu)的現(xiàn)場總線具有可以與以太網(wǎng)完全兼容的良好包容性，相比ＲS485等總線架構(gòu)具有很高的優(yōu)越性。EtherCAT通信對網(wǎng)卡要求沒有要求，且網(wǎng)絡(luò)規(guī)模足可以滿足共享單車的數(shù)據(jù)統(tǒng)計量�？紤]到性價比等條件，EtherCAT優(yōu)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(tǒng)實現(xiàn)相應(yīng)的控制目標(biāo)。采用PCI進行控制網(wǎng)段控制，插槽可方便地置于相應(yīng)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(tǒng)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(shù)據(jù)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(xiàn)不同總線在同一個系統(tǒng)中運行，即使不同設(shè)備之間存在速度延遲，也不會對系統(tǒng)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(yīng)對不同處理器的發(fā)展和更新?lián)Q代進程，這對共享單車使用的'發(fā)展性和長期性提供了可能。
4遠(yuǎn)程抄表的運用
遠(yuǎn)程抄表已廣泛應(yīng)用于家庭的日常所取系統(tǒng)的統(tǒng)計以及時段控制等方面，而應(yīng)用于基于工業(yè)化現(xiàn)場總線的共享單車管理系統(tǒng)同樣會給系統(tǒng)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(yù)期會影響單車的使用安全性、可靠性，而遠(yuǎn)程抄表可以借助這種星型－線性的遠(yuǎn)程控制，使得每輛共享單車的行程信息納入云數(shù)據(jù)中，這樣車輛管理人員即可通過遠(yuǎn)程傳輸?shù)玫降臄?shù)據(jù)實現(xiàn)對車輛的管理，以便適時更換新的共享單車。由于遠(yuǎn)程抄表內(nèi)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(jiān)測。但由于遠(yuǎn)程抄表要求的工作環(huán)境相對較高，過冷過熱都會影響其精度，故遠(yuǎn)程抄表的維護將是一個很大的方面。對于遠(yuǎn)程抄表的控制器，可以選用PLC等工控設(shè)備實現(xiàn)信息的傳輸。
5共享單車系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化連接引發(fā)的問題
采用EtherCAT的共享單車管理系統(tǒng)可以使得管理人員的操作界面變寬，有利于實現(xiàn)被盜報警功能，且加強了系統(tǒng)之間的聯(lián)系。但共享單車系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化同樣會引發(fā)相關(guān)問題，并值得引起重視。首先，特殊結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)式連接使得可靠性網(wǎng)絡(luò)的地位上升，一旦沒有網(wǎng)絡(luò)，控制系統(tǒng)將無法發(fā)揮作用，但網(wǎng)絡(luò)通信本身具有無法預(yù)知性，這會加劇共享單車系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。其次，控制系統(tǒng)信號不能使控制時鐘信號同時到達各節(jié)點，傳輸?shù)牟豢煽靠赡軐?dǎo)致數(shù)據(jù)包傳輸時間滯后。共享單車的速度數(shù)據(jù)經(jīng)過控制器PCI進入控制通過現(xiàn)場總線系統(tǒng)，最終實現(xiàn)共享單車的數(shù)據(jù)監(jiān)測與控制，擁有良好的市場應(yīng)用前景。在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計中，被控對象不作為設(shè)計內(nèi)容，設(shè)計任務(wù)只是采用控制器調(diào)節(jié)給定被控對象的狀態(tài)，這種設(shè)計思路使所得到的系統(tǒng)趨于僵化。而EtherCAT、PCI、遠(yuǎn)程抄表的廣泛應(yīng)用，也賦予了這種系統(tǒng)合理的性價比以及良好的控制穩(wěn)定性等諸多特點。
參考文獻:
�。�1］薛紅霞．基于EtherCAT的工業(yè)以太網(wǎng)主站通信協(xié)議的實現(xiàn)［D］．哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013．
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