祁澳華 李韜

摘要：就目前的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)看，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，能夠更好地建立物與物之間的聯(lián)系，搭建工業(yè)設(shè)備和環(huán)境的無(wú)線監(jiān)測(cè)脈絡(luò)，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的智能化監(jiān)管。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，將信息采集、傳輸、識(shí)別、感應(yīng)以及定位等都聯(lián)系起來(lái)，促進(jìn)工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)功能不斷完善，提升了工業(yè)生產(chǎn)的安全管理和監(jiān)控效益。該文主要介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用的價(jià)值，分析了基于物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用方案。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)工業(yè)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊功能

中圖分類號(hào)：X924.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1672-3791（2021）01（b）-0000-00

Design and Application of Industrial Quality Monitoring System Based on Internet of Things

QI Aohua LI Tao

（Tianjin Sino-German University of Applied Science， Tianjin， 300350 China）

Abstract： In terms of the current industrial monitoring system， with the application of the Internet of Things technology， the connection between things can be better established， the wireless monitoring network of industrial equipment and the environment can be established， and the intelligent supervision of industrial production and operation can be promoted. Through the application of the Internet of Things technology， information collection， transmission， identification， sensing， and positioning are all connected， which promotes the continuous improvement of industrial monitoring system functions， and improves the safety management and monitoring benefits of industrial production. This article mainly introduces the Internet of Things technology and its application value in industrial monitoring systems， and analyzes the design and application schemes of industrial monitoring systems based on the Internet of Things.

KeyWords： Internet of Things technology; Industrial quality monitoring system; System design; Module function

1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前，社會(huì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展更新快，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)借助傳感設(shè)備及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，借助接入網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建一個(gè)龐大的智能化網(wǎng)絡(luò)，目的是實(shí)現(xiàn)物物以及人與物之間的高效信息交互。物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能，是通過(guò)傳感器、射頻識(shí)別、嵌入式技術(shù)等應(yīng)用，對(duì)于物體身份進(jìn)行識(shí)別，傳感器技術(shù)通過(guò)視頻技術(shù)進(jìn)行信息采集和傳輸，嵌入式技術(shù)能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)處理將電信號(hào)指令發(fā)出來(lái)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)借助多種技術(shù)的整合，能夠讓物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)整體，切實(shí)發(fā)揮作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)借助相關(guān)傳感設(shè)備使用，結(jié)合既定協(xié)議，對(duì)于物品和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)信息交互，真正讓智能識(shí)別、跟蹤定位、監(jiān)控管理得以實(shí)現(xiàn)[1]。

在工業(yè)生產(chǎn)中，很多工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境惡劣，且環(huán)境中應(yīng)用的電氣設(shè)備、機(jī)械等種類繁多，要實(shí)現(xiàn)對(duì)這些設(shè)備、機(jī)械等的有效管理，依靠傳統(tǒng)的人力管理很難實(shí)現(xiàn)，且管理效率不高。而借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠通過(guò)相關(guān)傳感器應(yīng)用，對(duì)于各部分監(jiān)控要點(diǎn)進(jìn)行把握，搭建相關(guān)設(shè)備、機(jī)械和網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系點(diǎn)，及時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)相關(guān)設(shè)備、機(jī)械以及設(shè)備工作環(huán)境狀況，對(duì)于異常情況能夠及時(shí)識(shí)別并發(fā)出警示信號(hào)，啟動(dòng)警報(bào)，提醒維修管理人員及時(shí)處理，有效提升了工業(yè)監(jiān)控和管理效率[2]。

2工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的主要組成部分有傳感器、單片機(jī)、PLC控制器、警報(bào)器等，借助多個(gè)控制設(shè)備以及通信模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和控制，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備和機(jī)械等的集中控制效果，該文選擇以煤礦企業(yè)的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，研究相應(yīng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路[3]。該包含幾個(gè)PLC控制單元，它們共同構(gòu)成了相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，確保規(guī)?？刂菩б妫瑢?duì)系統(tǒng)內(nèi)的電器、設(shè)備等進(jìn)行全流程監(jiān)控。在控監(jiān)控系統(tǒng)啟動(dòng)之前，需要集控臺(tái)進(jìn)行預(yù)告信息發(fā)布，30 s后，如果滿足現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)要求，可以自動(dòng)自動(dòng)[4]。在信號(hào)箱中設(shè)置有啟動(dòng)和關(guān)停按鈕，能夠滿足隨時(shí)啟停的操作。相關(guān)設(shè)備如果采取集控啟動(dòng)方式，則監(jiān)控系統(tǒng)在收到關(guān)停信號(hào)后，能夠瞬時(shí)關(guān)停，保證設(shè)備安全，防止二次故障。

在系統(tǒng)控制方式選擇上，有自動(dòng)控制、手動(dòng)控制、集控手動(dòng)控制這3種模式，可以隨意轉(zhuǎn)換控制模式。在系統(tǒng)工作中，多采取自動(dòng)控制模式，相應(yīng)設(shè)備根據(jù)工藝要求順序以及流程對(duì)中央控制臺(tái)進(jìn)行啟停操作;而采取集控手動(dòng)控制的方式，就可以由中央控制臺(tái)來(lái)對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行操作，不存在閉鎖關(guān)系。系統(tǒng)需要對(duì)工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施集中監(jiān)控，對(duì)于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行有效監(jiān)控，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在系統(tǒng)硬盤中[5]。

3工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)控制設(shè)計(jì)

3.1工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

設(shè)計(jì)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，需要把握幾個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

3.1.1設(shè)備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集

要是的物聯(lián)網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)以及主機(jī)間能夠?qū)崿F(xiàn)有效的通信，需要借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)來(lái)促進(jìn)相關(guān)數(shù)據(jù)采集和聚合。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用能夠有效實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享和交互。所以，在設(shè)計(jì)中，需要基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控需要來(lái)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)和應(yīng)用，促進(jìn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性不斷提升。要做到數(shù)據(jù)快速有效的采集和傳輸，這對(duì)于設(shè)備故障狀態(tài)的及時(shí)判斷和信息傳輸具有重要意義[6]。

3.1.2構(gòu)建設(shè)備故障預(yù)測(cè)維修的管理和實(shí)現(xiàn)機(jī)制

要借助系統(tǒng)策略對(duì)于設(shè)備故障預(yù)測(cè)機(jī)制進(jìn)行實(shí)施，確保響應(yīng)及時(shí)。對(duì)設(shè)備維修后的狀態(tài)也需要及時(shí)追蹤，這樣可以有效判斷設(shè)備是不能可以被修好?？梢栽谙到y(tǒng)中增加故障預(yù)測(cè)模塊，對(duì)于現(xiàn)有的檢測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合專門的算法以及診斷數(shù)據(jù)庫(kù)，來(lái)杜宇相應(yīng)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。而對(duì)每一次的維修信息需要及時(shí)記錄號(hào)，所以需要添加交互模塊，以便對(duì)于顯影信息進(jìn)行有效采集[7]。

3.2系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

這是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)，做好功能模塊設(shè)計(jì)，才能設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。所以需要確保相應(yīng)模塊設(shè)計(jì)合理性，建立相應(yīng)模塊之間的聯(lián)系，還要確保各模塊相互獨(dú)立。以物聯(lián)網(wǎng)模型為基礎(chǔ)，構(gòu)建感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層。感知層主要構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)對(duì)于相關(guān)部位的數(shù)據(jù)采集，再將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑z測(cè)端，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行收集處理，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)以及局域網(wǎng)和相應(yīng)計(jì)算機(jī)構(gòu)建端端聯(lián)系，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送和處理。最后在管理端，借助計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行運(yùn)行，及時(shí)在顯示屏上顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，相關(guān)管理和監(jiān)控人員可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障預(yù)測(cè)和維護(hù)跟蹤。

3.3感知層模塊設(shè)計(jì)

這一模塊設(shè)計(jì)主要為了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集打好基礎(chǔ)，借助相應(yīng)傳感器來(lái)對(duì)于特定信號(hào)進(jìn)行提取，將信號(hào)轉(zhuǎn)變成能夠傳輸?shù)男畔?。在感知層中，最基礎(chǔ)的是傳感器設(shè)備，這些設(shè)備包含溫度傳感器、速度傳感器以及煙霧傳感器。

3.4溫度傳感器設(shè)計(jì)

在該工業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)中，選擇使用安全性比較高的溫度傳感器（GWP100（D））。這類傳感器通過(guò)熱電偶傳感原理，以塞貝克效應(yīng)為基礎(chǔ)，將不同成分的兩種導(dǎo)體連接起來(lái)，建立回路，這兩種導(dǎo)體的連接溫度存在差異，這樣在回路中也會(huì)產(chǎn)生熱電流現(xiàn)象。選擇這種溫度傳感器，一方面是因?yàn)槠錅y(cè)量精度比較高，測(cè)量的范圍也比較廣闊，且整體傳感器的設(shè)計(jì)框架比較簡(jiǎn)單，操作起來(lái)也十分便利。對(duì)于這一溫度傳感器進(jìn)行安裝，溫度保護(hù)主要目標(biāo)是對(duì)于滾筒進(jìn)行檢測(cè)，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于相關(guān)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)單元和設(shè)備的運(yùn)行溫度監(jiān)測(cè)。就溫度傳感器的工作原理來(lái)看，其主要是借助溫度來(lái)對(duì)自身的固定架進(jìn)行保護(hù)，溫度傳感器多安裝在驅(qū)動(dòng)滾筒兩端的機(jī)架位置。

3.5速度傳感器設(shè)計(jì)

此次工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選擇的速度傳感器型號(hào)為GSG-4，用于對(duì)部分工業(yè)設(shè)備運(yùn)行速度實(shí)施監(jiān)測(cè)，這一傳感器通過(guò)光電式的速度傳感器應(yīng)用，選擇使用這一傳感器的主要原因是，光電投射可以對(duì)于轉(zhuǎn)速進(jìn)行數(shù)值讀取，對(duì)于測(cè)量盤和讀書盤之間的縫隙進(jìn)行檢測(cè)，這一過(guò)程中，測(cè)量盤會(huì)根據(jù)被測(cè)物轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)過(guò)一條縫隙的情況下，從光源投射到光敏元件上的光線會(huì)出現(xiàn)明暗的變化，相應(yīng)的光敏元件可以及時(shí)地將電流脈沖信號(hào)傳遞出來(lái)，為系統(tǒng)提供速度傳感。這一傳感器的安裝也需要注意，可以將其直接安裝在設(shè)備的從動(dòng)滾輪上，也可以將其安裝在上的下方或者是下的上方，這樣才能夠確保感知的準(zhǔn)確性。

3.6煙霧傳感器設(shè)計(jì)

目前市場(chǎng)中的煙霧傳感器的類型多樣，常用的煙霧傳感器包含光散射式煙霧傳感器，也包含透光式延誤傳感器，還有離子感煙傳感器等。此次設(shè)計(jì)中選擇使用KGQ-I型號(hào)，這一類型傳感器對(duì)于因?yàn)槟Σ涟l(fā)熱或者是其他原因?qū)е碌臒熿F開展檢測(cè)。在出現(xiàn)少量煙霧進(jìn)入室內(nèi)的情況下，傳感器會(huì)出現(xiàn)紅燈報(bào)警信號(hào)，表明內(nèi)部空間出現(xiàn)了煙霧情況，這時(shí)候系統(tǒng)集控主機(jī)會(huì)及時(shí)關(guān)停工業(yè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)煙霧保護(hù)，確保工業(yè)設(shè)備安全。選擇的煙霧傳感器開關(guān)多用在煤礦中容易產(chǎn)生瓦斯氣體以及爆炸風(fēng)險(xiǎn)較大的區(qū)域，是火災(zāi)易發(fā)場(chǎng)所必須要安裝的傳感設(shè)備。通過(guò)安裝煙霧傳感器，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遙感監(jiān)測(cè)，可以分散監(jiān)測(cè)也可以集中監(jiān)測(cè)，煙霧傳感器可以及時(shí)穿輸出標(biāo)準(zhǔn)的開關(guān)信號(hào)。

4系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

針對(duì)此次工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，需要選擇一個(gè)比較理想的圖形用戶界面，確保操作方便，安全可靠。現(xiàn)階段，市場(chǎng)中的操作系統(tǒng)比較多樣化，在眾多操作系統(tǒng)中，unix能夠滿足多用戶同時(shí)在線操作，可以同時(shí)執(zhí)行多任務(wù)，且系統(tǒng)可拓展性理想，安全可靠，不過(guò)人機(jī)界面交互上友好性不足，操作也不便利，系統(tǒng)維護(hù)困難，所以這種操作平臺(tái)并不適用。相比之下，Windows操作系統(tǒng)在目前的市場(chǎng)應(yīng)用中已經(jīng)獲得了較多的認(rèn)可，可以支持多種軟件操作需要，系統(tǒng)可利用資源豐富，所以選擇這一操作系統(tǒng)，能夠?yàn)楣I(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供一個(gè)安全穩(wěn)定的系統(tǒng)環(huán)境和運(yùn)行平臺(tái)，且這種操作系統(tǒng)的人機(jī)交互界面十分友好、安裝便利，系統(tǒng)維護(hù)和開發(fā)也比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用到此次的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中比較理想。

5結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用對(duì)于系統(tǒng)優(yōu)化和升級(jí)而言意義重大?；谙嚓P(guān)工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，設(shè)計(jì)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠更好的促進(jìn)系統(tǒng)功能模塊實(shí)現(xiàn)?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)相應(yīng)工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，需要做好系統(tǒng)的整體思考，構(gòu)建設(shè)計(jì)框架，要把握設(shè)計(jì)要點(diǎn)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建相應(yīng)的系統(tǒng)感知層、數(shù)據(jù)層以及應(yīng)用層，搭建有效的系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，在完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，需要對(duì)于系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的問(wèn)題，以便及時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，解決問(wèn)題，確保系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠。

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