呼叫通信技術(shù)研究進(jìn)展

1、呼叫通信技術(shù)研究進(jìn)展    伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，很多城市開始大力建設(shè)高層和超高層建筑，這為施工升降機(jī)提供了廣闊的用武之地，但是問題也隨之而來，施工人員與吊籠內(nèi)的司機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的信號(hào)聯(lián)絡(luò)成為困難。大多數(shù)工地的施工人員經(jīng)常采用敲擊升降機(jī)附著鋼管、大聲呼喊、投擲磚頭等辦法來通知司機(jī)，這樣既不安全也不準(zhǔn)確，與文明施工更是背道而馳。為了解決這個(gè)問題，眾多科研單位和企業(yè)結(jié)合各種各樣的技術(shù)，研發(fā)了樣式繁多的樓層呼叫系統(tǒng)。本文旨在對(duì)呼叫系統(tǒng)可能用到的技術(shù)手段做一綜述，并從總體上分門別類，對(duì)每類的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比甄別。下面就依據(jù)通信技術(shù)手段的不同

2、來分三大類進(jìn)行介紹。1無線呼叫系統(tǒng)通信技術(shù)無線呼叫即采用無線電波來傳送呼叫信號(hào)，為了傳送呼叫信號(hào)，必須將呼叫信號(hào)加載到無線電波（即調(diào)制到載波）上。無線電波的使用通常按照頻段劃分，無線呼叫一般使用ISM（工業(yè)，科學(xué)和醫(yī)用）頻段，這些頻段無需許可證，只需要達(dá)到一定的發(fā)射功率要求(一般低于1W)，并且不會(huì)對(duì)其它頻段造成干擾即可。無線呼叫也包含多種。根據(jù)調(diào)制方式的不同一般分為ASK (幅移鍵控)型、FSK (頻移鍵控)型和PSK (相移鍵控)型。這些調(diào)制方式各有優(yōu)缺點(diǎn)：ASK實(shí)現(xiàn)起來簡(jiǎn)單，但容易受增益變化的影響，抗干擾性能差，是一種低效的調(diào)制技術(shù)；FSK技術(shù)抗干擾性能好，但占用帶寬較大；PSK調(diào)制技術(shù)

3、抗干擾性能最好，且相位的變化也可以作為定時(shí)信息來同步發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的時(shí)鐘，并對(duì)傳輸速率起到加倍的作用。目前工業(yè)上應(yīng)用ASK調(diào)制方式的無線呼叫很多，主要原因在于ASK比FSK和PSK省電（ASK只需1時(shí)發(fā)送波形），調(diào)制解調(diào)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本低，干擾可以通過校驗(yàn)濾除。為了區(qū)分不同樓層與確保各個(gè)呼叫系統(tǒng)間的互不干擾，要使用編碼技術(shù)。根據(jù)編碼的不同可分為固定碼（比如PT2262/PT2272、RT6688/RT6588、EV1527）、學(xué)習(xí)碼（采用單片機(jī)解碼、或者專用芯片如UA8527）和滾動(dòng)碼（HCS300/HCS301）。固定碼和學(xué)習(xí)碼的編碼長(zhǎng)度有限，碼形格式固定不變，易于破解，而滾動(dòng)碼采用了更為先進(jìn)

4、的加密技術(shù)，產(chǎn)生具有極高保密性的滾動(dòng)編碼，每一次發(fā)送的代碼都是唯一的、不規(guī)則的，且不重復(fù)。固定碼和學(xué)習(xí)碼雖然不夠可靠，但是技術(shù)實(shí)現(xiàn)容易，成本低廉，使用和安裝操作簡(jiǎn)單，能夠滿足非自動(dòng)升降的升降機(jī)呼叫系統(tǒng)使用需要，是一般現(xiàn)場(chǎng)的首選。根據(jù)使用頻段的不同可分為免費(fèi)頻段和付費(fèi)頻段型。無線呼叫除了使用ISM頻段外，也有使用公共電話網(wǎng)的呼叫系統(tǒng)。使用公共電話網(wǎng)的呼叫系統(tǒng)可靠性比較高，一般可對(duì)講，但是條件要求也比較苛刻，必須有公共電話網(wǎng)覆蓋的地方才能使用，并且要按期付費(fèi)給通信供應(yīng)商。無線呼叫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是拆裝簡(jiǎn)便、無須布線，但是抗干擾性能和可靠性不如有線呼叫系統(tǒng)。2有線呼叫系統(tǒng)通信技術(shù)有線呼叫系統(tǒng)種類也特別多，

5、有線呼叫一般采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(現(xiàn)場(chǎng)總線是一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制裝置之間實(shí)行雙向、串形、多結(jié)點(diǎn)的數(shù)字通信技術(shù))。將呼叫樓層和升降機(jī)吊籠均看作總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間可以在任何時(shí)刻互相通信?；诳偩€技術(shù)的有線呼叫系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)明顯：通信可以無需增加設(shè)備即可雙向進(jìn)行，可靠性和抗干擾性無可比擬，可用于需要自動(dòng)平層和自動(dòng)運(yùn)行的升降機(jī)。由于工業(yè)總線多達(dá)幾十種，下面僅就幾種主流的現(xiàn)場(chǎng)總線做簡(jiǎn)單介紹。1）基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（Foundation Fieldbus簡(jiǎn)稱FF）由ISP協(xié)議和WorldFIP協(xié)議于1994年9月合并。該總線在過程自動(dòng)化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，具有良好的發(fā)展前景。FF

6、總線通信距離為1 900m/31.25Kbps、750m/1Mbps和500m/2.5Mbps，支持雙絞線、光纜和無線發(fā)射，協(xié)議符號(hào)IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)。FF的物理媒介的傳輸信號(hào)采用曼徹斯特編碼。2）CAN（Controller Area Network 控制器局域網(wǎng)）由德國BOSCH公司推出，它廣泛用于離散控制領(lǐng)域，其總線規(guī)范已被ISO國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定為國際標(biāo)準(zhǔn)，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN的信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，具有自動(dòng)關(guān)閉功能，有較強(qiáng)的抗干擾能力。CAN支持多主工作方式，并采用了非破壞性總線仲裁技術(shù)，通過設(shè)置優(yōu)先級(jí)來避免沖突，通訊距離最遠(yuǎn)可

7、達(dá)10km/5Kbps，通訊速率最高可達(dá)40m/1Mbps，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個(gè)。目前已有多家公司開發(fā)了符合CAN協(xié)議的通信芯片。3）Lonworks 由美國Echelon公司推出，并由Motorola、Toshiba公司共同倡導(dǎo)。支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質(zhì)，通訊速率從300bps至1.5Mbps不等，直接通信距離可達(dá)2 700m/78Kbps），被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。Lonworks技術(shù)采用的LonTalk協(xié)議被封裝到Neuron（神經(jīng)元）的芯片中，并得以實(shí)現(xiàn)。采用Lonworks技術(shù)和神經(jīng)元芯片的產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用在樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、保安系統(tǒng)、辦公設(shè)備、交通運(yùn)

8、輸、工業(yè)過程控制等行業(yè)。4）PROFIBUS是德國標(biāo)準(zhǔn)（DIN19245）和歐洲標(biāo)準(zhǔn)（EN50170）的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。由PROFIBUS-DP、PROFIBUSFMS、PROFIBUSPA系列組成。DP用于分散外設(shè)間高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于加工自動(dòng)化領(lǐng)域。FMS適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開關(guān)等。PA用于過程自動(dòng)化的總線類型，服從IEC1158標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS支持主-從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種傳輸方式。PROFIBUS的傳輸速率為9.6Kpbs至12Mpbs，最大傳輸距離為1 200m/9.6Kpbs，最大傳輸速率為200m/12Mpbs，可采用中繼器延長(zhǎng)至10

9、km，傳輸介質(zhì)為雙絞線或者光纜，最多可掛接127個(gè)站點(diǎn)。此外，還有一些其他的現(xiàn)場(chǎng)總線這里不再贅述。這些主流的現(xiàn)場(chǎng)總線以CAN總線應(yīng)用最為廣泛，其多主從的工作方式、分優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)報(bào)文識(shí)別、非破壞的總線仲裁技術(shù)、多種收發(fā)數(shù)據(jù)的方式、抗干擾性能強(qiáng)和通信距離遠(yuǎn)及較高的性價(jià)比，使其獲得了廣泛的應(yīng)用，尤其是在工程機(jī)械和建筑機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域使用非常廣泛。CAN總線已經(jīng)形成了國際標(biāo)準(zhǔn)，是到目前為止唯一具有國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線，被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。目前有很多CAN總線驅(qū)動(dòng)器芯片和集成了CAN總線驅(qū)動(dòng)器的單片機(jī)，這使的CAN的開發(fā)應(yīng)用變得更為簡(jiǎn)單易行。有線呼叫通信的缺點(diǎn)也是明顯的，由于施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境一般比

10、較惡劣，而吊籠又是不斷的上下運(yùn)行，所以從呼叫節(jié)點(diǎn)到吊籠節(jié)點(diǎn)的通信電纜的破損防護(hù)、伸縮盤轉(zhuǎn)、抗拉保護(hù)以及高昂成本等均是大的問題。3復(fù)合式呼叫系統(tǒng)通信技術(shù)復(fù)合式呼叫系統(tǒng)即同時(shí)采用無線和有線二種方式。這樣既有無線的長(zhǎng)處也綜合了有線的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于呼叫節(jié)點(diǎn)一般固定不動(dòng)、通信線防護(hù)也比較容易的，一般采用有線方式；而樓層節(jié)點(diǎn)和吊籠節(jié)點(diǎn)之間一般采用無線方式這樣，就無需考慮通信電纜的防護(hù)問題。不過這時(shí)就產(chǎn)生了一個(gè)問題：不可能所有呼叫節(jié)點(diǎn)都與吊籠節(jié)點(diǎn)進(jìn)行直接通信，那么選擇哪個(gè)呼叫節(jié)點(diǎn)與吊籠節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信呢？為了解決這個(gè)問題，這時(shí)的呼叫節(jié)點(diǎn)必須要分主次節(jié)點(diǎn)了，只有主節(jié)點(diǎn)才可以直接與吊籠節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。從節(jié)點(diǎn)必須通過主節(jié)點(diǎn)才能間接與吊籠節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，通常選最底層的呼叫節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)，在主節(jié)點(diǎn)和吊籠節(jié)點(diǎn)上面分別安裝配套的無線微功率數(shù)傳模塊，這些無線數(shù)傳模塊也使用ISM頻段，調(diào)制方式多為FSK，可靠性和抗干擾性非常優(yōu)越，只需編制簡(jiǎn)單的通信協(xié)議即可保證系統(tǒng)與系統(tǒng)之間互不干擾，通信距離也比較遠(yuǎn)。比如使用CAN總線和串口無線數(shù)傳模塊做