喬峰

（重慶交通大學(xué)，重慶400074）

基于無線網(wǎng)絡(luò)的壓路機(jī)施工監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

喬峰

（重慶交通大學(xué)，重慶400074）

本文利用中國移動(dòng)3G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將施工現(xiàn)場(chǎng)采集的振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，實(shí)現(xiàn)了從任意通過寬帶網(wǎng)絡(luò)接入因特網(wǎng)的平臺(tái)監(jiān)測(cè)位于施工現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)壓實(shí)狀況，解決了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法的滯后性，做到了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高了監(jiān)測(cè)效率，為道路施工過程中的過程控制和質(zhì)量管理提供良好的借鑒。

振動(dòng)壓路機(jī)；壓實(shí)度；3G網(wǎng)絡(luò)；連續(xù)檢測(cè)

工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)通信大多數(shù)是基于穩(wěn)定且高速的有線網(wǎng)絡(luò)，滿足了大部分通信應(yīng)用的需要。然而傳輸過程需要介質(zhì)導(dǎo)體，且只能沿著一維線路進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的特性，帶來了線路擴(kuò)容、規(guī)劃布線、線路監(jiān)測(cè)，預(yù)設(shè)接口等一系列的問題，因而難以避免的帶來浪費(fèi)接口、破壞環(huán)境、擴(kuò)展性差、檢修較難的缺陷。與之相比，向三維空間發(fā)送數(shù)據(jù)的無線網(wǎng)絡(luò)，不需要傳輸介質(zhì)導(dǎo)體，只要在網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)安裝接入設(shè)備局域網(wǎng)就可以建立，移動(dòng)終端裝有無線網(wǎng)卡即可在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)自由接入網(wǎng)絡(luò)。因此，無線通信在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的擴(kuò)展性、靈活性及便捷性方面，具有有線通信無法比擬的優(yōu)勢(shì)[1]。

13 G技術(shù)理論基礎(chǔ)

3G，即第三代移動(dòng)通信，國際電聯(lián)ITU稱之為IMT-2000.3G致力于為用戶提供多類型、高速率、高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)服務(wù)，隨時(shí)隨地能進(jìn)行各種類型的通信，可在全球范圍內(nèi)漫游，實(shí)現(xiàn)無縫覆蓋全球，而且相互兼容于其他數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，移動(dòng)通信系統(tǒng)以及固定網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。國際電聯(lián)ITU于1999年11月召開TG 1/8會(huì)議上確定了共三類五種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中以WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA最引人注目，被稱為3G的三大主流技術(shù)[2]。3G無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有高速數(shù)據(jù)，大容量語音和圖像傳輸?shù)哪芰?。在快速移?dòng)的環(huán)境中其最高傳輸速率可以達(dá)到144 Kbps，在步行環(huán)境中最高傳輸速率可達(dá)到384 Kbps，在室內(nèi)環(huán)境中最高傳輸速率可達(dá)到2 Mbps.3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是基于GSM發(fā)展而來，WCDMA的路線由WCDMA，HSPA，LTE慢慢演進(jìn)而來。

2 通信模塊的選擇

目前中國大陸提供民用服務(wù)的公共無線通信網(wǎng)絡(luò)大致有中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、中國電信提供的TD—SCDMA，WCDMA、CDMA2000等第三代移動(dòng)通信技術(shù)以及基于有線因特網(wǎng)服務(wù)的WiFi無線終端。由于遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)需要無線網(wǎng)絡(luò)傳輸速率有一定的要求，而中國聯(lián)通WCDMA下行速率達(dá)到14.4Mbps，所以優(yōu)先選擇中國聯(lián)通WCDMA。本文采用某廠家ER-700工業(yè)級(jí)RJ-45接口的3G路由器作為接入中國聯(lián)通3G無線網(wǎng)絡(luò)的手段。其內(nèi)置USIM卡槽，通過購買USIM卡和開通相應(yīng)的3G服務(wù)連接3G WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)。它是基于聯(lián)通3G WCDMA網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)上指定IP或域名的計(jì)算機(jī)的指定端口之間的通信。

3G路由器使用TCP協(xié)議與遠(yuǎn)程的PC平臺(tái)通信，可以與指定IP地址的PC指定端口通信，同時(shí)也支持DNS，可以與指定域名PC的指定端口通信。3G路由器可以通過配置工具預(yù)先配置好指定PC的IP地址、域名和端口號(hào)，也可以使用通信方式實(shí)時(shí)配置。施工現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)通過交叉網(wǎng)線與3G路由器ER-700的一個(gè)網(wǎng)口相連接，利用3G WCDMA撥號(hào)連接到因特網(wǎng)，通過ER-700使工控機(jī)能夠共享上網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用服務(wù)器的訪問。在中國聯(lián)通WCDMA3G網(wǎng)絡(luò)下，該3G路由器數(shù)據(jù)傳輸?shù)南滦兴俾世碚撝悼蛇_(dá)14.4Mbps，上行速率可達(dá)5.76Mbps.

3 無線網(wǎng)絡(luò)接入遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)平臺(tái)

傳統(tǒng)使用3G路由器連接工程設(shè)備的方法大多是通過DMZ主機(jī)方式，這種方式使用簡(jiǎn)單，但是受到下面三個(gè)問題的限制：1路由器撥號(hào)后得到的IP地址是內(nèi)網(wǎng)地址，這樣從公網(wǎng)上就訪問不到無線路由器。2運(yùn)營商做了訪問控制，撥號(hào)得到的IP地址雖然是公網(wǎng)地址，但是從公網(wǎng)上依然不能訪問到無線路由器。3得到的地址雖是公網(wǎng)地址，但是動(dòng)態(tài)地址，每次得到的IP地址都是不一樣的。在這種情況下通過動(dòng)態(tài)域名方法雖然可以解決訪問問題，但是免費(fèi)的動(dòng)態(tài)域名不能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。

在具體實(shí)施中，利用無線網(wǎng)口通軟件可以解決這三個(gè)問題：3G無線網(wǎng)絡(luò)路由器將施工現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)通過中國聯(lián)通WCDMA共享上網(wǎng)連接到因特網(wǎng)，并和在公網(wǎng)中的mServer服務(wù)器連接起來。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)PC平臺(tái)通過運(yùn)行無線網(wǎng)口通軟件，也連接到mServer服務(wù)器。PC平臺(tái)安裝無線網(wǎng)口通軟件的時(shí)候，同時(shí)會(huì)安裝一個(gè)虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)，安裝完畢后將該虛擬網(wǎng)卡的IP地址設(shè)置為和前端設(shè)備一個(gè)網(wǎng)段的IP地址，這樣“無線網(wǎng)口通—mServer—3G路由器”就類似一根無線長的網(wǎng)線，把遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)PC平臺(tái)和前端數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)連接起來。前端設(shè)備和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)PC相當(dāng)于在同一個(gè)虛擬局域網(wǎng)內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)自由的通信。這樣就解決了傳統(tǒng)架構(gòu)中查找不到3G路由器的IP地址問題。

4 現(xiàn)場(chǎng)程序的發(fā)布

施工現(xiàn)場(chǎng)的服務(wù)器通過編程軟件LabVIEW將現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程客戶端，LabVIEW自帶的Web Service功能很好的滿足了無線傳輸數(shù)據(jù)的需求。Web Service的好處是可以通過HTTP實(shí)現(xiàn)平臺(tái)間信息交換，HTTP是公開免費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，無證書相關(guān)問題；多種編程語言皆支持HTTP傳輸功能，編程更方便；在HTTP普及的情況下，平臺(tái)上有用信息得以快速傳播；遠(yuǎn)程客戶端界面無需安裝相關(guān)軟件，打開HTTP URL即可讀取前端數(shù)據(jù)。Web發(fā)布工具可以創(chuàng)建HTML文件，在其界面左上角輸入的是發(fā)布程序的名稱，發(fā)布的網(wǎng)頁程序必須在內(nèi)存中，其前面板圖像嵌入在網(wǎng)頁上。

5 結(jié)束語

本文首先分析有線通信傳輸和無線通信傳輸?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)，確定了通過接入中國聯(lián)通3G無線網(wǎng)絡(luò)來傳輸施工現(xiàn)場(chǎng)處理后的壓路機(jī)壓實(shí)度信號(hào)。其次提出傳統(tǒng)3G無線網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，經(jīng)常遇見的IP地址尋址不到問題，并提出通過無線網(wǎng)口通來解決IP地址問題。最后借助LabVIEW Web Service功能，通過HTML文件的發(fā)布，將施工現(xiàn)場(chǎng)端的數(shù)據(jù)采集分析程序發(fā)布到監(jiān)測(cè)端PC平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

[1]王永銘，邵之江．工業(yè)監(jiān)控中的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]．工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2003，（4）：6-7.

[2]許曉麗，趙明濤．無線通信原理[M]．北京：北京大學(xué)出版社，2014：270-273.

[3]ER-700 3G路由器使用手冊(cè).

Research on Construction Monitoring Technology of Roller Based on Wireless Network

QIAO Feng
（Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China）

In this paper，by using the wireless network technology of China Mobile 3G，Compaction data of road roller compaction from construction site collection will be transmitted.So the condition of construction site from Platform for access to the Internet from any broadband network could be monitor solving the lag of traditional monitoring methods，achieving real-time monitoring，improving the monitoring efficiency，and providing a good reference for process control and quality management in the process of road construction.

roller；compaction；3G wireless network；continuous detection

U415.52

：B

：1672-545X（2017）01-0258-02

2016-10-07

喬峰（1991-），男，山西人，碩士研究生，研究方向?yàn)楣こ虣C(jī)械。