工控无线网络的关键性技术研究及其在港口的应用

摘要

工业控制网络是自动控制领域的网络技术，是计算机网络、通信与自动控制技术结合的产物。它是在现场总线技术的基础上发展形成的，具有比现场总线更宽更深的技术内涵。工业控制网络是将多个分散在生产现场，具有数字通信能力的测量控制仪表作为网络节点，采用公开、规范的通信协议，以现场总线或者工业以太网作为通信的纽带，把现场控制设备连接成可以相互沟通信息，共同完成自动控制任务的网络系统与控制系统。近年来随着大量大型移动机械设备或手持移动终端被广泛应用在工业控制和物流信息管理领域中。为了提高设备的利用效率和状态数据进行的有效管理，必然需要对这些移动的设备进行及时有效的监控和信息数据管理。传统的工业控制网络由于其采用有线传输介质的局限性，很难实时采集这些数据，而以电磁波和光波为信息载体的通信技术正好弥补了这一空白。因此基于无线网络的工业控制系统的研究也越来越受人关注。在系统的研究过程中，首要解决的问题就是无线网络系统的无缝连接。其问题的实质就是研究电磁波在不同传播环境下的传播规律。 由于在工程中得到广泛应用的传统传播模型在预测本地无线环境引起的路径损耗方面存在不够准确的缺点，本文将在研究电磁波传播特性及传统无线网络传播模型的基础上，利用神经网络算法拟合一种基于传统路径损耗数学模型，并且在该模型的基础上组建无线工业控制网络。并且在此网络的基础上实现控制系统各子系统之间进行数字化信息交换，实现对大型移动机械设备和手持终端的信息监控。 本课题围绕无线网络的建立和应用，主要进行了如下工作： ·研究分析了传统无线信道衰落模型，并且对其进行仿真分析，同时完成了仿真模型的可视化建模及仿真算法程序编写； ·利用神经网络拟合了一种基于传统路径损耗的数学仿真模型，完成了算法程序的编写及基于神经网络的无线信道衰落仿真分析； ·基于仿真结果，完成了某港口集装箱码头的MCMS系统以及招商港务(深圳)妈湾0＃泊位无线调度系统的网络设计及组建。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

第2章无线信道电磁波的传播

第3章无线信道路径损耗模型建模及仿真

第4章神经网络无线信道衰落模型建立与仿真

第5章基于无线网络系统的应用

第6章总结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

附图1