呼叫通信技术研究进展范文

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伴随着我国经济的飞速发展和城市化进程的快速推进，很多城市开始大力建设高层和超高层建筑，这为施工升降机提供了广阔的用武之地，但是问题也随之而来，施工人员与吊笼内的司机进行远距离的信号联络成为困难。大多数工地的施工人员经常采用敲击升降机附着钢管、大声呼喊、投掷砖头等办法来通知司机，这样既不安全也不准确，与文明施工更是背道而驰。

为了解决这个问题，众多科研单位和企业结合各种各样的技术，研发了样式繁多的楼层呼叫系统。本文旨在对呼叫系统可能用到的技术手段做一综述，并从总体上分门别类，对每类的优缺点进行对比甄别。下面就依据通信技术手段的不同来分三大类进行介绍。

1无线呼叫系统通信技术

无线呼叫即采用无线电波来传送呼叫信号，为了传送呼叫信号，必须将呼叫信号加载到无线电波（即调制到载波）上。无线电波的使用通常按照频段划分，无线呼叫一般使用ISM（工业，科学和医用）频段，这些频段无需许可证，只需要达到一定的发射功率要求(一般低于1W)，并且不会对其它频段造成干扰即可。

无线呼叫也包含多种。根据调制方式的不同一般分为ASK(幅移键控)型、FSK(频移键控)型和PSK(相移键控)型。这些调制方式各有优缺点：ASK实现起来简单，但容易受增益变化的影响，抗干扰性能差，是一种低效的调制技术；FSK技术抗干扰性能好，但占用带宽较大；PSK调制技术抗干扰性能最好，且相位的变化也可以作为定时信息来同步发送机和接收机的时钟，并对传输速率起到加倍的作用。目前工业上应用ASK调制方式的无线呼叫很多，主要原因在于ASK比FSK和PSK省电（ASK只需1时发送波形），调制解调简单，实现成本低，干扰可以通过校验滤除。

为了区分不同楼层与确保各个呼叫系统间的互不干扰，要使用编码技术。根据编码的不同可分为固定码（比如PT2262/PT2272、RT6688/RT6588、EV1527）、学习码（采用单片机解码、或者专用芯片如UA8527）和滚动码（HCS300/HCS301）。固定码和学习码的编码长度有限，码形格式固定不变，易于破解，而滚动码采用了更为先进的加密技术，产生具有极高保密性的滚动编码，每一次发送的代码都是唯一的、不规则的，且不重复。固定码和学习码虽然不够可靠，但是技术实现容易，成本低廉，使用和安装操作简单，能够满足非自动升降的升降机呼叫系统使用需要，是一般现场的首选。

根据使用频段的不同可分为免费频段和付费频段型。无线呼叫除了使用ISM频段外，也有使用公共电话网的呼叫系统。使用公共电话网的呼叫系统可靠性比较高，一般可对讲，但是条件要求也比较苛刻，必须有公共电话网覆盖的地方才能使用，并且要按期付费给通信供应商。无线呼叫系统的优点是拆装简便、无须布线，但是抗干扰性能和可靠性不如有线呼叫系统。

2有线呼叫系统通信技术

有线呼叫系统种类也特别多，有线呼叫一般采用现场总线技术(现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备和控制装置之间实行双向、串形、多结点的数字通信技术)。将呼叫楼层和升降机吊笼均看作总线上的一个节点，节点之间可以在任何时刻互相通信。基于总线技术的有线呼叫系统优势明显：通信可以无需增加设备即可双向进行，可靠性和抗干扰性无可比拟，可用于需要自动平层和自动运行的升降机。由于工业总线多达几十种，下面仅就几种主流的现场总线做简单介绍。

1）基金会现场总线（FoundationFieldbus简称FF）由ISP协议和WorldFIP协议于1994年9月合并。该总线在过程自动化领域得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。FF总线通信距离为1900m/31.25Kbps、750m/1Mbps和500m/2.5Mbps，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IEC1158-2标准。FF的物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码。

2）CAN（ControllerAreaNetwork控制器局域网）由德国BOSCH公司推出，它广泛用于离散控制领域，其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，有较强的抗干扰能力。CAN支持多主工作方式，并采用了非破坏性总线仲裁技术，通过设置优先级来避免冲突，通讯距离最远可达10km/5Kbps，通讯速率最高可达40m/1Mbps，网络节点数实际可达110个。目前已有多家公司开发了符合CAN协议的通信芯片。

3）Lonworks由美国Echelon公司推出，并由Motorola、Toshiba公司共同倡导。支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质，通讯速率从300bps至1.5Mbps不等，直接通信距离可达2700m/78Kbps），被誉为通用控制网络。Lonworks技术采用的LonTalk协议被封装到Neuron（神经元）的芯片中，并得以实现。采用Lonworks技术和神经元芯片的产品，被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。

4）PROFIBUS是德国标准（DIN19245）和欧洲标准（EN50170）的现场总线标准。由PROFIBUS--DP、PROFIBUS－FMS、PROFIBUS－PA系列组成。DP用于分散外设间高速数据传输，适用于加工自动化领域。FMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。PA用于过程自动化的总线类型，服从IEC1158－2标准。PROFIBUS支持主-从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。PROFIBUS的传输速率为9.6Kpbs至12Mpbs，最大传输距离为1200m/9.6Kpbs，最大传输速率为200m/12Mpbs，可采用中继器延长至10km，传输介质为双绞线或者光缆，最多可挂接127个站点。

此外，还有一些其他的现场总线这里不再赘述。这些主流的现场总线以CAN总线应用最为广泛，其多主从的工作方式、分优先级的节点报文识别、非破坏的总线仲裁技术、多种收发数据的方式、抗干扰性能强和通信距离远及较高的性价比，使其获得了广泛的应用，尤其是在工程机械和建筑机械设备领域使用非常广泛。CAN总线已经形成了国际标准，是到目前为止唯一具有国际标准的现场总线，被公认为几种最有前途的现场总线之一。目前有很多CAN总线驱动器芯片和集成了CAN总线驱动器的单片机，这使的CAN的开发应用变得更为简单易行。

有线呼叫通信的缺点也是明显的，由于施工现场环境一般比较恶劣，而吊笼又是不断的上下运行，所以从呼叫节点到吊笼节点的通信电缆的破损防护、伸缩盘转、抗拉保护以及高昂成本等均是大的问题。

3复合式呼叫系统通信技术

复合式呼叫系统即同时采用无线和有线二种方式。这样既有无线的长处也综合了有线的优点。对于呼叫节点一般固定不动、通信线防护也比较容易的，一般采用有线方式；而楼层节点和吊笼节点之间一般采用无线方式这样，就无需考虑通信电缆的防护问题。

不过这时就产生了一个问题：不可能所有呼叫节点都与吊笼节点进行直接通信，那么选择哪个呼叫节点与吊笼节点进行通信呢？为了解决这个问题，这时的呼叫节点必须要分主次节点了，只有主节点才可以直接与吊笼节点进行通信。从节点必须通过主节点才能间接与吊笼节点进行通信，通常选最底层的呼叫节点作为主节点，在主节点和吊笼节点上面分别安装配套的无线微功率数传模块，这些无线数传模块也使用ISM频段，调制方式多为FSK，可靠性和抗干扰性非常优越，只需编制简单的通信协议即可保证系统与系统之间互不干扰，通信距离也比较远。比如使用CAN总线和串口无线数传模块做复合式呼叫系统设计。CAN总线本身是不分主从节点的，但是可以通过设置验收寄存器来实现多对一和一对多的数据收发方式，这样就分出主次节点了。主节点通过串口无线数传模块与吊笼节点进行通信，进行地址位、校验位和数据位等简单的通信协议设置即可完成。