導(dǎo)語(yǔ)：共享單車工業(yè)化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線工業(yè)管理系統(tǒng)的要求也在慢慢提升以滿足社會(huì)大需求。從系統(tǒng)實(shí)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(jì)理論。

關(guān)鍵詞:工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線;共享單車;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1概述

共享單車是一種近期發(fā)展起來(lái)并逐步成為一種時(shí)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(chǎng)總線控制是一種局域網(wǎng)控制，它可以將分散的節(jié)點(diǎn)上的信息連接起來(lái)，并將所測(cè)信息匯入總線，并通過(guò)設(shè)備控制節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀況。而正是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)總線具有可逆方向性、數(shù)字信號(hào)串行傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，使得現(xiàn)場(chǎng)總線可以運(yùn)用到共享單車管理系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(gè)方面。1)共享單車的占用/空閑狀態(tài)。2)當(dāng)前運(yùn)行速度、行駛量閾值的工作范圍。3)被盜報(bào)警狀態(tài)。4)專業(yè)人員維護(hù)、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(shí)時(shí)性要求相對(duì)較高，需要用導(dǎo)線掛接多個(gè)傳感器，其中占用/空閑狀態(tài)擬采用力傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)前運(yùn)行速度、位移量可以采用速度傳感器，而被盜報(bào)警狀態(tài)可以通過(guò)安全裝置采用位置傳感器進(jìn)行檢測(cè)。將上述傳感器與總線相連，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的數(shù)字信號(hào)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(jìn)行簡(jiǎn)化融合，以增強(qiáng)系統(tǒng)的集成性、減少故障點(diǎn)。以下對(duì)于適合于應(yīng)用在共享單車控制系統(tǒng)的傳感器類型進(jìn)行重點(diǎn)說(shuō)明。盡管將微動(dòng)開關(guān)置于車座，便可以實(shí)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(guò)程中會(huì)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(dòng)開關(guān)更加穩(wěn)定可靠，具體選型需要考慮成本因素。而對(duì)于檢驗(yàn)輪胎等零部件是否處于正常運(yùn)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(jià)格便宜，且電量轉(zhuǎn)換率高的特點(diǎn)。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(chǎng)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(duì)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(jì)量?？紤]到性價(jià)比等條件，EtherCAT優(yōu)勢(shì)較為顯著。

3選取合適的控制器

將控制計(jì)算機(jī)、各類微處理器、PLC對(duì)來(lái)自共享單車檢測(cè)傳感部分的電信號(hào)和外部輸入命令進(jìn)行處理、分析、存儲(chǔ)并做出控制決策，指揮系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制目標(biāo)。采用PCI進(jìn)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(duì)這一PCI層進(jìn)行管理，而它也是CPU的供貨商和原裝系統(tǒng)的一級(jí)總線。PCI總線具有很多無(wú)可比擬的特點(diǎn):1)信息在傳輸過(guò)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(shí)時(shí)性信息的高效傳輸。2)PCI的包容互通性可以實(shí)現(xiàn)不同總線在同一個(gè)系統(tǒng)中運(yùn)行，即使不同設(shè)備之間存在速度延遲，也不會(huì)對(duì)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(dá)不到的。3)即插即用型的使用方式可以應(yīng)對(duì)不同處理器的發(fā)展和更新?lián)Q代進(jìn)程，這對(duì)共享單車使用的發(fā)展性和長(zhǎng)期性提供了可能。

4遠(yuǎn)程抄表的運(yùn)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(jì)以及時(shí)段控制等方面，而應(yīng)用于基于工業(yè)化現(xiàn)場(chǎng)總線的共享單車管理系統(tǒng)同樣會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)很多便利。眾所周知，自行車的行程量很大程度上可以用來(lái)判斷一輛自行車還可使用的時(shí)間。作為共享單車而言，車輛的可使用預(yù)期會(huì)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(guò)遠(yuǎn)程傳輸?shù)玫降臄?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的管理，以便適時(shí)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(jìn)行集成，可以對(duì)車輛占用情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。但由于遠(yuǎn)程抄表要求的工作環(huán)境相對(duì)較高，過(guò)冷過(guò)熱都會(huì)影響其精度，故遠(yuǎn)程抄表的維護(hù)將是一個(gè)很大的方面。對(duì)于遠(yuǎn)程抄表的控制器，可以選用PLC等工控設(shè)備實(shí)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(wèn)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(shí)現(xiàn)被盜報(bào)警功能，且加強(qiáng)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(huì)引發(fā)相關(guān)問(wèn)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(wú)法發(fā)揮作用，但網(wǎng)絡(luò)通信本身具有無(wú)法預(yù)知性，這會(huì)加劇共享單車系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。其次，控制系統(tǒng)信號(hào)不能使控制時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)到達(dá)各節(jié)點(diǎn)，傳輸?shù)牟豢煽靠赡軐?dǎo)致數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間滯后。共享單車的速度數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)控制器PCI進(jìn)入控制通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)共享單車的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與控制，擁有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，被控對(duì)象不作為設(shè)計(jì)內(nèi)容，設(shè)計(jì)任務(wù)只是采用控制器調(diào)節(jié)給定被控對(duì)象的狀態(tài)，這種設(shè)計(jì)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(jià)比以及良好的控制穩(wěn)定性等諸多特點(diǎn)。

作者:劉云清 張家鑫 單位:山東大學(xué) 哈爾濱理工大學(xué)

參考文獻(xiàn):

［1］薛紅霞．基于EtherCAT的工業(yè)以太網(wǎng)主站通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)［D］．哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013．