远程遥控装置设计【3张CAD图纸和说明书】

目  录

摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第1章 绪论 1
1.1概述 1
1.2文献综述  2
1.3基本内容和拟解决的问题 3
1.3.1基本内容 3
1.3.2拟解决的主要问题 3
第2章 嵌入式蓝牙网关的研究 4
2.1开发环境的搭建 4
   2.1.1微处理器模块 4
   2.1.2存储器模块 5
   2.1.3以太网接口模块 5
   2.1.4调试接口模块 5
   2.1.5USB蓝牙接口模块 5
2.2嵌入式蓝牙网关的协议体系结构 6
   2.2.1L2CAP协议的实现 7
2.2.2L2CAP的互操作 8
2.2.3L2CAP的数据处理方式 8
2.2.4L2CAP的数据包 8
2.2.5L2CAP的状态流程 9
2.2.6L2CAP层实现的过程流程图 10
2.3RFCOMM在蓝牙设备中的实现形式 10
     2.3.1RFCOMM的帧分析与流控制 11
     2.3.2RFCOMM的通信流程 12
     2.3.3RFCOMM的状态过程 12
     2.3.4RFCOMM的数据处理流程 12
  2.4虚拟串口设备的管理 13
  2.5局域网接入模型的实现 14
     2.5.1局域网接入模型中的协议 14
     2.5.2局域网接入模型的通信过程 15
  2.6PPP协议 16
2.6.1PPP协议的状态转移 16
     2.6.2PPP协议的实现 17
2.7数据终端对局域网的访问 17
2.8本章小结 17
第3章 水温蓝牙无线传感器 18
  3.1单片机的简介 18
  3.2基于单片机的温度传感器设计数字温度计的发展现状 18
  3.3电路介绍 19
  3.4制作所需原件及其功能 19
  3.5温度传感器的总体设计 19
     3.5.1硬件说明 19
3.5.2水温蓝牙无线传感器的总体结构框图 20
     3.5.3DS18B20的介绍 20
3.6单片机的选择 21
3.7数据的读取 22
3.8DS18B20 23
3.9蓝牙模块的选择 24
3.10本章小结 24
第4章 蓝牙网络及其拓扑结构 25
  4.1蓝牙微微网 25
4.2蓝牙散射网 25
4.3测试系统的拓扑结构 29
4.4本章小结 30
第5章 故障诊断专家系统 32
5.1故障诊断专家系统的结构 31
5.2工程机械故障诊断系统构成 31
5.3机群现场监控中心体系结构 32
5.4本章小结 33
结论 34
参考文献 36
致谢 38
摘  要
该项目主要是远程遥控装置设计，机群散射网中蓝牙无线分布式通信、远程无线上网等的应用。
对工程机械工况参数进行分析、处理，可实时控制施工进度，提高施工质量，加强作业管理。对工程机械进行有效的监测和故障诊断，不但可使工程机械正常高效地运行，且使得设备在现场出现故障时，能够快速、准确、可靠地确定故障原因和排除故障。
该课题研究采用蓝牙技术进行无线通信，利用蓝牙芯片可对各传感器采集的数据进行无电缆可靠传输，使工程机械检测系统与外部网络的连接不受通信线路及地区限制，使用更方便、更安全。设备无需布线便可安装于现有环境，减少系统的维护费用。

关键词：工程机械；蓝牙；故障诊断；远程无线上网；传感技术

ABSTRACT

The project research bluetooth technology in engineering machinery monitoring and fault diagnosis of wireless data sensing technology, scattering nets in fleet bluetooth wireless distributed communication, remote wireless Internet application, etc.
    Mechanical parameters of working in engineering analysis, processing, can real-time control construction schedule and improve the construction quality and strengthen operation management. For engineering machinery for effective monitoring and fault diagnosis, not only can make the normal and high efficiency in the operation of engineering machinery, equipment and make in the malfunction, can rapid, accurate, and reliable to determine the cause of the problem and remove the faults.
    This subject research using bluetooth technology for wireless communication, the use of the sensors can be bluetooth chip of the data collected no cable reliable transmission, the engineering machinery detection system and external network connection from communication lines and the area limits, use more convenient, safer. Equipment and can be installed in without wiring existing environment, reduce system maintenance.

Key words：Engineering machinery；Bluetooth；Fault diagnosis；Remote wireless；Internet access ；Sensing technology

第1章  绪  论

1.1概述
该项目远程遥控装置设计，机群散射网中蓝牙无线分布式通信、远程无线上网等的应用。
对工程机械工况参数进行分析、处理，可实时控制施工进度，提高施工质量，加强作业管理。对工程机械进行有效的监测和故障诊断，不但可使工程机械正常高效地运行，且使得设备在现场出现故障时，能够快速、准确、可靠地确定故障原因和排除故障。工程机械结构形式多种多样，而且结构复杂，再加上工程机械所处的工作环境复杂、条件恶劣，施工载荷不确定，所以导致其故障率较高。工程机械发生故障后会影响施工进程，造成巨大损失。由于施工现场的操作人员常缺少故障诊断的专业知识和诊断设备，让制造商或维修厂家快速有效地进行故障诊断与排除是个很好的解决办法。而工程机械大多数在野外进行作业或在运动中，即现场没有诊断设备和上网条件。
基于蓝牙技术的远程故障诊断系统由客户端（远程监测现场的数据采集处理和单机处理系统）、网络通信协议和远程故障诊断服务中心三个部分组成。工程机械设备的各种运行状态信息由不同传感器采集, 本地用户将反映现场设备状态的数据通过现场监控中心计算机经由蓝牙适配器和蓝牙手机与Internet网络连接，发送给远程故障诊断中心，并提请故障诊断及远程信息咨询等服务。
安装在工程机械上的蓝牙适配器和移动设备（蓝牙手机）通过微微网连接，最大特征是可为用户提供10～100米远的无线连接距离，接口方面兼容USB1.1/USB2.0。可采用蓝牙接入点或蓝牙手机上网，进行无线网络通讯。蓝牙采用了扩频技术，使整个蓝牙频段内噪声影响变得最低。很大程度上抑止了无线电电磁干扰。
基于蓝牙技术的状态监测与远程故障诊断系统其特色是：
1)实现无线数据采集和网络通讯，免去有线电缆的连接，使得监测网络的调整和重组变得非常方便。可以实现多台工程机械之间的联网，便于进行集中测控。
2)实现无线移动监测。没有方向上的限制，可以从各个角度进行测控数据的传输。固定设备（工程机械）和移动设备（笔记本、蓝牙手机）通过微微网连接，可达到10～100米远的无线连接距离，蓝牙技术支持点对点和点对多点连接；
3)实现无线远程通信和故障诊断。采用蓝牙手机或蓝牙适配器联网，蓝牙3.0技术标准传输速率可达24Mb/s以上；便于携带，功耗低，可灵活实现
1.2文献综述
    1998年5月，爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔公司等五家厂商，在联合开展短程无线通信技术的标准化活动时提出了蓝牙技术，其宗旨是提供一种短距离、低成本的无线传输应用技术。
目前国内蓝牙技术正在飞速发展，北京清华大学汽车工程系康荣学等人，提出了一种施工机械状态无线监测系统，实现对施工机械状态的实时监控。利用蓝牙技术可将传感器在线监测数据传送到计算机进行处理，而经过计算机处理后的信息可再经蓝牙技术传至各台设备。人工智能四川省(高校)重点实验室任小洪等人设计研究了一种能适用于工业现场的无线传感器系统。该系统以蓝牙模块BC006-C3为核心，通过对蓝牙HCI（Host Controller Interface）底层协议进行二次开发，实现了一个具有主从网络结构的蓝牙无线数据采集系统。文献介绍了利用MSP430单片机进行数据采集，并通过蓝牙模块将采集的数据以无线电波的方式发送到终端设备。文献提出了一种基于蓝牙技术的无线局域网解决方案。重庆邮电学院提出了适应工业控制的现场级“蓝牙”通信协议体系，介绍了适应工业现场的“蓝牙”适配器和连接有线控制网络的“蓝牙”接入设备的实现方法。文献提出了基于一体化思想的工程机械监测与故障诊断系统设计思想。东南大学研究了工程机械设备智能故障诊断专家系统，通过无线网络将单机的采集数据传送到数据库服务器端。研究了基于网络平台的机群状态远程设备监控与故障诊断系统实现了远程数据传输和对工程机械施工机群进行远程状态监控。由于施工过程中各设备彼此分散，所以通过无线网络构建机群监控中心与各分散设备的联系，完成各设备之间的协同工作。机群监控中心和各单机之间，在整体布局和功能上将系统构造成分布分层式结构。整个机群设置监控中心，通过无线网络将单机与监控中心联网，实时监控单机状态。各台单机共享同一专家诊断系统，使机群设备的管理者和操作者能实时监控设备状态，并获取维护处理措施。
国外一些著名的工程机械公司在故障诊断、远程监控系统及整机智能控制方面取得了较大进展。卡特彼勒公司1998年推出的Cat 950G计算机监控系统还配备有Cat指导诊断系统和以维修工具为基础的Cat软件包，使维修人员坐在汽车里用笔记本电脑就能迅速而容易地诊断和排除故障。Cat 992G在监控装载机各功能状况并作出诊断的同时还能把这些信息数据作为履历记录下来，无线传送到办公室用计算机进行分析，从而防患于未然。沃尔沃(Volvo)公司的L系列装载机上也安装有Matris软件包，用以监控和分析装载机的工作状态；其小型装载机上配有电子伺服控制及信息系统(ESIS)，由液晶显示屏和键盘组成，用来显示和记录各种信息，其自动诊断功能记录机器故障并储存所有相关信息，通过编码可以防盗。凯斯(Case)公司21B、C系列装载机也采用计算机监控系统，其微处理器安装在司机座椅的右侧，也具有故障诊断和工作状态液晶显示功能。
蓝牙特别兴趣小组（SIG）宣布，采用低能量蓝牙无线技术，这是蓝牙核心规格4.0版本的标志功能。蓝牙技术是一种跳频系统，标准的跳频信号1600跳/秒。蓝牙自组织网络可以把互连的几个微微网形成一个散射网，文献介绍了基于蓝牙无线网络活塞的温度遥测系统。文献介绍了采用蓝牙协议，GSM/GPRS的远程医疗系统。