基于WiFi及無線遙控技術(shù)遠(yuǎn)程控制井下鏟運(yùn)機(jī)

摘要：在地下施工環(huán)境惡劣，工作人員無法到達(dá)的情況下需要對(duì)機(jī)械進(jìn)行遙控操作。利用WiFi無線通信跟無線電遙控技術(shù)對(duì)鏟運(yùn)機(jī)機(jī)進(jìn)行無人駕駛遙控操作技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)的研究，在原有液壓線路的基礎(chǔ)上做了線路修改使其滿足遙控要求?；?a class="contentlabel" href="http://www.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/WiFi">WiFi通過Ad Hoc方式直接建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信鏈路、地下無線網(wǎng)絡(luò)，可以很好的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化無人遠(yuǎn)程操作。
關(guān)鍵詞：鏟運(yùn)機(jī)；WiFi；無線遙控；液壓；點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信；遠(yuǎn)程操作

0 引言
隨著采礦深度的增加，地下開采的環(huán)境質(zhì)量越來越差，對(duì)人的健康及生命安全造成了嚴(yán)重的威脅，再加上嚴(yán)格的環(huán)保，安全法規(guī)的相繼出臺(tái)，造成了地下礦產(chǎn)開采成本的提高，為滿足社會(huì)需求，必須要提高開采效率，因此催發(fā)了自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)運(yùn)而生，而遙控系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用勢(shì)必成為必不可少的一部分。
特別在近幾年隨著無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于工業(yè)的技術(shù)的成熟，可以將WiFi無線網(wǎng)絡(luò)配合無線電遙控操作技術(shù)應(yīng)用于地下鏟運(yùn)機(jī)以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無線操作，也可以在遙控模式下，駕駛員在遠(yuǎn)離鏟運(yùn)機(jī)的安全區(qū)域，通過無線遙控手柄單元控制鏟運(yùn)機(jī)的各種動(dòng)作。在生產(chǎn)效率上有了很大的提高，也在很大程度上保障了人的健康及生命安全。

1 地下裝載機(jī)的遙控部分
1．1 手柄控制單元
1．1．1 手柄控制單元
該單元包括一個(gè)帶ARM內(nèi)核微處理器的核心板，一個(gè)2．4 GHz無線通信模塊，兩個(gè)控制手柄，2．4 GHz天線，底層信號(hào)采集板等。該單元要控制裝載機(jī)的前進(jìn)／后退、換向、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、大臂舉升、大臂下降、裝料、卸料、油門增減。同時(shí)還要增加以下輔助功能，包括遠(yuǎn)程啟動(dòng)，熄火、駐車剎車、輔助剎車、前后燈的控制。采用無線遙控時(shí)，人員遠(yuǎn)離鏟運(yùn)機(jī)在安全區(qū)域作業(yè)時(shí)，可以借助操作盒，如圖1所示，實(shí)現(xiàn)安全作業(yè)。

1．1．2 內(nèi)部信號(hào)采集處理及傳輸
本系統(tǒng)中有4路速變模擬信號(hào)、8路緩變模擬信號(hào)。該采集系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)采集0～5 V之間的模擬信號(hào)，兩者精度均在0．1％以內(nèi)，信號(hào)記錄時(shí)間均不低于0．75 s，整體設(shè)計(jì)如圖2所示。在本系統(tǒng)中，由于模擬輸入信號(hào)的電壓范圍是0～5 V，所以此次設(shè)計(jì)使用LM324運(yùn)算放大器組成的比例電路將輸入信號(hào)變換成0～2．5 V電壓。然后輸入模擬開關(guān)經(jīng)過跟隨器后，再輸入A／D轉(zhuǎn)換器。這里采用AD7492轉(zhuǎn)換芯片，進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。AD7492是AD公司推出的12位高速、低功耗、逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器。它可在2．7～5．25 V的電壓下工作，其數(shù)據(jù)通過率高達(dá)1 MSPS?？梢詽M足采樣標(biāo)準(zhǔn)要求。

首先，對(duì)于4路速變信號(hào)而言，其最低采樣頻率為40 kHz，系統(tǒng)要求的最低記錄時(shí)間為0．75 s。采用了多路切換開關(guān)和一個(gè)AD7492循環(huán)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將4路速變信號(hào)和8路緩變信號(hào)交叉安排在ADG506上，這樣在每次速變信號(hào)采集后，緊接著采集8路緩變信號(hào)，經(jīng)過循環(huán)交叉采集后，使得速變信號(hào)采樣率是緩變信號(hào)采樣率的2倍。然后將12路信號(hào)經(jīng)模／數(shù)轉(zhuǎn)換后經(jīng)ARM處理器處理后再經(jīng)TLV5613數(shù)／模轉(zhuǎn)換，通過編碼器編碼傳送到無線發(fā)射模塊，經(jīng)過2．4 GHz無線天線將信號(hào)發(fā)射出去。采用的TLV5613轉(zhuǎn)換器是12位電壓輸出數(shù)膜轉(zhuǎn)換器(DAC)，它具有一個(gè)與8位微控制器兼容的并行接口。使用三個(gè)不同的地址來寫入8個(gè)最低位、4個(gè)最高位和3個(gè)控制位。TLV5613可工作于2．7～5．5 V較寬的電源電壓范圍。