摘要：现在，动车组装置出产线监测大多选用有线和人工结合的半自动化的监测办法，而这种办法存在布线困难、节点固定、本钱过高、实时作用差等问题。针对上述问题，文中规划了全自动化的根据ZigBee的动车组装置出产线监测节点，界说了监测节点的网络程序及传输数据帧结构，规划选用 CC2591功率放大芯片进步了监测结点的射频功率。所规划的监测节点不只扩展了ZigBee网络的掩盖规模，进步了抗搅扰的才能并且更好的处理了在动车出产线特别环境下的布线困难、实时差等问题，满意了节点安置灵敏、数据安稳、牢靠等要求，契合动车组装置出产线监测的需求。
要害词：装置出产线;全自动化;ZigBee技能;安置灵敏;数据安稳
未来几年我国高铁建造进入全面收获期，到时我国铁路运营路程达12万公里以上。随之而来的是对动车组列车的需求量急剧添加。动车组客车出产厂的出产功率已成为衡量客车厂出产才能的重要目标，动车组装置出产线监测，为客车厂进步出产功率，优化装置次序，拟定出产计划供给了重要根据。所以对动车组装置出产线的监测显得迫切需要。本文介绍的根据ZigBee的动车组装置出产线无线监测节点安置灵敏、本钱低、搅扰小、传输安稳牢靠、安全性高、操作简洁，具有广泛的运用远景。
1 监测节点的硬件规划
1.1 监测节点的硬件全体规划
监测节点除了具有远间隔无线收发及数据处理功用外，还需要收集并显现装置在动车组装置出产线上的RFID标签信息以及便于节点的二次开发和经过PC机进行监测的功用，为此规划的硬件体系首要包含：CC2530微操控器模块、RFID标签信息收集模块、CC2591功率增强模块、编程与调试模块、OLED显现模块等。硬件规划根本框图如图1所示。
1.2 CC2530微操控器模块规划
微操控器模块是整个体系信息收集和传递的中心部分，本监测体系中选用德州仪器(TI)公司出产的CC2530作为ZigBee的网络的射频芯片。该射频芯片包含一个高性能的2.4 GHz直接序列扩频的射频收发器和一个高性能、低功耗的8051微操控器核，不只仅能够满意无线传感器网络对低本钱、低功耗的要求，并且能够完成对数据的高效处理。
图2是CC2530微处理器模块的电路图，首要经过串口电路承受RFID标签信息收集器收集的数据信息，然后将收集上来的数据进行处理并经过无线射频部分发送。微操控器的P0_0衔接RFID标签信息收集器，承受动车组装置出产线上要害装置部件标签信息;CC2530微处理器模块经过操控OLED显现模块，以显现标签信息数据;经过外接32M晶振，以满意无线通讯的高速率要求;为了增大无线发射功率以满意长间隔通讯的要求，CC2530微操控器模块衔接了CC2591功率放大电路。
1.3 功率增强模块规划
CC2591作为射频前端芯片，首要担任无线通讯电路中从天线到CC2530RF端口的链路功用，包含接纳部分信号处理和发送部分的功率放大。作为发射端时，CC2591就像CC2530内无线收发器的发射链路的外部加了一级功率放大器，其发射功率可由CC2530结合软件完成由0 dBm到22dBm调理。作为接纳端时，CC2591内部的LNA使得CC2530内部收发器前端添加一级低噪声放大器，一般CC2591内部LNA都作业在该增益，可有用按捺体系噪声系数NF，大大改进体系的接纳灵敏度。图3为CC2591功率增强模块电路图。
2 监测节点软件的规划
2.1 出产线监测节点网络程序规划
出产线监测节点网络程序规划首要包含和谐器、路由器和终端节点规划，和谐器作为整个网络的中心首要担任ZigBee网络组成、保护操控终端节点的参加和数据的处理等。其作业进程是：上电待硬件软件初始化后，MCU和RF收发器使能，当收到节点请求参加网络信息后，和谐器便会分配一个网络地址给该节点，构成新的网络和谐器的程序流程如图4。
在ZigBee网络中，路由器和终端节点都作为和谐器的子节点，路由器和终端节点上电依照和谐器的初始化进程后，子节点发送入网请求，路由器的入网进程和终端节点的相同。路由器入网成功后，一向等候终端节点传输数据信息，接纳到数据信息后，路由器则将动车组装置出产上的设备标签信息无线传输给和谐器。终端节点入网成功后，若有标签进入RFID标签信息收集模块天线收集规模内，则终端节点进行数据收集、处理和发送，数据发送完成后，进入休眠形式。路由器和终端节点的程序流程如图5。
2.2 监测节点传输数据帧结构构建
为了在动车组装置出产监测体系中，下降无线传输中误码率，确保ZigBee通讯网络的安稳性、牢靠性和有用性。本文在规划帧结构时，将监测节点的指令信息和数据信息合为一帧数据，选用常用的16进制、8个字节数据长度的帧结构。其帧格局如表1所示：
1)帧头：占用两个字节，别离为帧头高8位和低8位。高8位为AAH，低8位为55H。
帧头占用两字节是因为动车组装置出产线占地面积较大，数据信息在无线传输进程中易产生误码，选用两个字节的帧头，能够确保在无线通讯中每一帧的数据同步，进步了接纳每一帧数据的牢靠性。
2)指令信息：占用一个字节，首要是对检测节点功用进行操控，比方信道的挑选，数据的显现等等。
3)RFID要害部件信息位：占用两个字节，别离为地址的高8位和低8位。地址规模0000H—FFFFH。
RFID要害部件信息位占两个字节。每个编号代表动车组装置出产线上的要害部件，如：0001H表明装置出产线一号要害部件编号，0002H表明装置出产线二号要害部件编号，以此类推等。
4)CRC校验位：占用两个字节，进步了检错才能，确保在动车组出产线特别环境下状况信息数据有用性和精确性。
3 通讯测验及成果剖析
3.1 模仿动车组出产线监测测验
运用自主研发的3个出产线监测节点别离为和谐器(会聚节点)，路由器和终端节点，模仿动车组装置出产线监测体系进行实验室测验，为了更直观判监测节点组成网络的牢靠性，将和谐器节点选用USB串口与上位机PC相连，运用串口帮手软件捕捉和谐器监测节点接纳到的数据信息。其串口捕捉到的数据如图6所示。
在出产线监测节点上收集到的标签信息与实践标签信息比较简直不存在收集过错，体系收集标签信息精确率高，满意运用要求，且网络传输进程中简直不会引进差错。
3.2 出产线监测节点传输间隔及牢靠性测验
传输间隔的测验办法是选用两个监测节点别离作为监测终端和和谐器进行测验，然后丈量得出最远通讯间隔。和谐器监测节点固定不动，监测终端节点逐步远离，直到和谐器监测节点接纳不到数据停止，在没有显着障碍物遮挡的情况下，两个出产线监测节点对点的最大可视间隔可达800 m，契合出产线监控的运用要求。
牢靠性的测验办法是选用3个监测节点别离作为监测终端、路由器和和谐器进行传输，3个节点放置的间隔约为300 m，100个带有不同信息的RFID标签每隔2 s经过终端监测节点，经过观察和谐器节点接纳数据包的数量与RFID标签个数判别是否发送丢包现象。测验成果如图7所示。
4 结束语
本文描绘了根据ZigBee技能的动车组装置出产线监测节点的规划与详细完成办法。测验成果显现，本文规划的监测节点结构简略、便于操作;规划的CC2591功率增强电路大大进步了ZigBee网络的掩盖规模，增强了抗电磁搅扰才能，减少了数据传送中的丢包率;验证了本文所提出的数据传输协议牢靠性高，数据信息传输进程中的误码率低。
经过监测动车组装置出产线不光为动车组客车厂供给全面的、实时的、精确的出产线监测信息，并且经过剖析监测信息知动车组每个要害部件装置所需的时刻及存在的问题，为动车组客车厂优化出产线作业流程，进步出产功率供给了牢靠的数据根据，为我国高速动车组的装置出产发展，有着更深远的实践意义。
