付曉燕

（甘肅志欣科技有限公司，甘肅 蘭州 730000）

引言

從實際發(fā)展角度分析，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，各領(lǐng)域生產(chǎn)方式必然會發(fā)生巨大變革，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為新時期發(fā)展的重要科技成果，必然會對生產(chǎn)技術(shù)造成重要影響。相較于傳統(tǒng)智能監(jiān)控系統(tǒng)，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)性更加顯著，且其智慧靈敏度遠(yuǎn)超于傳統(tǒng)智能監(jiān)控系統(tǒng)，由此，當(dāng)前技術(shù)人員已經(jīng)開始探索基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計路徑探索。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

美國麻省理工學(xué)院的Auto-ID 實驗室于1999 年首次提出物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概念，其目的為通過在物品上安置可控的微小識別設(shè)備，實現(xiàn)利用控制端對物體狀態(tài)以及位置進行實時監(jiān)控與控制的目的，進而落實智能化管理要求。從技術(shù)角度分析，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及射頻識別技術(shù)是Auto-ID 實驗室提出的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的兩大重要基礎(chǔ)支撐。而GershenfeldNeil 教授在此基礎(chǔ)上發(fā)表著作《WhenThingksStarttoThink》，為全球物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展拉開序幕[1]。

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）指的是將無處不在（Ubiquitous）的末端設(shè)備（Devices）和設(shè)施（Facilities），包括具備“內(nèi)在智能”的傳感器、移動終端、工業(yè)系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、家庭智能設(shè)施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等、和“外在使能”（Enabled）的，如貼上RFID 的各種資產(chǎn)（Assets）、攜帶無線終端的個人與車輛等等“智能化物件或動物”或“智能塵?！保∕ote），通過各種無線和/或有線的長距離和/ 或短距離通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)互通（M2M）、應(yīng)用大集成（Grand Integration）、以及基于云計算的SaaS 營運等模式，在內(nèi)網(wǎng)（Intranet）、專網(wǎng)（Extranet）、和/或互聯(lián)網(wǎng)（Internet）環(huán)境下，采用適當(dāng)?shù)男畔踩Ｕ蠙C制，提供安全可控乃至個性化的實時在線監(jiān)測、定位追溯、報警聯(lián)動、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、遠(yuǎn)程控制、安全防范、遠(yuǎn)程維保、在線升級、統(tǒng)計報表、決策支持和領(lǐng)導(dǎo)桌面（集中展示的Cockpit Dashboard）等管理和服務(wù)功能，實現(xiàn)對“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)?！钡摹肮堋⒖?、營”一體化[2]。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計要點

2.1 終端連接設(shè)備設(shè)計

從技術(shù)角度分析，監(jiān)控系統(tǒng)實際運行過程中，終端連接設(shè)備發(fā)揮著不可替代的核心保障作用，各部件所采集的信息均需通過終端連接設(shè)備進行傳遞，并實現(xiàn)連接傳感器設(shè)備以及協(xié)調(diào)控制裝置目的。在確定信息準(zhǔn)確無誤后，傳感器所采集的信息將被持續(xù)傳輸至系統(tǒng)控制端設(shè)備之中，對節(jié)點檢測信息進行控制，并依據(jù)信息內(nèi)容發(fā)布相應(yīng)的指令，最終實現(xiàn)對系統(tǒng)整體硬件結(jié)構(gòu)進行實時掌控。該終端具備設(shè)備主要包含以下幾方面：第一，傳感器設(shè)備，包括濕度、煙霧、光敏、紅外線等多種類型的鋼印芯片；第二，控制器設(shè)備，包括自動噴水控制開關(guān)、照明控制開關(guān)等；第三，MCU設(shè)備，包括集成線路、ATmegal256.0G 集成芯片、可支持A/D 實時轉(zhuǎn)化的8.0 KB 可自主編譯空間等；第四，ZigBee，其實際運行過程中可知實現(xiàn)支撐CC2 000.0無線接收頻率，同時工作頻帶設(shè)計為315.0～915.0 MHz。

2.2 中心協(xié)調(diào)器

在基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能監(jiān)控系統(tǒng)中，中心協(xié)調(diào)器的功能作用設(shè)定為，對接收端設(shè)備節(jié)點數(shù)據(jù)進行實時采集，并對系統(tǒng)上機位結(jié)構(gòu)同步發(fā)出控制質(zhì)量，進而實現(xiàn)對系統(tǒng)功能進行獲取與調(diào)用。依據(jù)此功能設(shè)計目的，技術(shù)人員在實際開展設(shè)計工作過程中應(yīng)注意在中心協(xié)調(diào)器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，外接鍵鼠設(shè)備以及中心協(xié)調(diào)器的銜接方式進行優(yōu)化控制，通過充分利用LCD 終端接口實現(xiàn)系統(tǒng)運行過程中進行人機交互，進而確保系統(tǒng)監(jiān)控指令發(fā)布協(xié)調(diào)有序[3]。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計要點

3.1 終端節(jié)點信息獲取設(shè)計

在完成系統(tǒng)硬件支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計后，技術(shù)人員開始進行物聯(lián)網(wǎng)支撐條件下的工程運行終端節(jié)點信息獲取方式設(shè)計，此環(huán)節(jié)流程如圖1 所示。

依據(jù)圖1 中所示流程顯示，系統(tǒng)OSAL 端在IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下開展監(jiān)控主任務(wù)接收工作，系統(tǒng)前端在獲取應(yīng)用層時間以及指令后，物聯(lián)網(wǎng)會通過APP函數(shù)對進行調(diào)用處理。在計算機終端部分，該函數(shù)主要表現(xiàn)為_ProcessEvent()。同時，終端應(yīng)用層處理函數(shù)開始對working_Evt 事件進行判斷與處置，確定其是否為需求指令。在此過程中，假定終端傳感器利用collectProcess()函數(shù)對工廠內(nèi)產(chǎn)生的溫度、濕度等參數(shù)進行采集。在初步完成信息采集工作后，在ZigBee 端口的支持下，信息將通過無線以及有線方式進行傳輸。中心協(xié)調(diào)控制端在接受信息后，會在此對其是否為working_Evt 事件等進行判斷，此過程中，如果信息為需求事件信息則直接開始傳輸工作，反之則持續(xù)開展信息調(diào)用工作，并對其進行AF 判斷，滿足條件的信息將被輸出至工程控制指令中并啟動相應(yīng)的控制節(jié)點，實現(xiàn)開始工程運營或生產(chǎn)預(yù)警，反之則需求通過信息通信指令在系統(tǒng)內(nèi)部開始持續(xù)傳輸信息，直至所識別的信息以及需求準(zhǔn)確滿足實際要求[4]。

3.2 監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議

在實際進行基于物聯(lián)網(wǎng)的智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計過程中，為確保所采集的信息可以在系統(tǒng)終端的通信良好性以及輸出準(zhǔn)確性，在完成信息采集流程后需要利用相應(yīng)通信傳輸協(xié)議作為支持，進而確保監(jiān)控系統(tǒng)中通信信息傳輸可靠性。技術(shù)人員在實際開展通信傳輸協(xié)議篩選過程中應(yīng)注意判斷AGCP 格式是否滿足計算機系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議要求。通常情況下，可利用[參數(shù)]=[具體值1，具體值2，……，具體值n]表示協(xié)議統(tǒng)一格式。同時，在協(xié)議中應(yīng)注意利用“（）”以及“；”作為信息傳輸?shù)钠鹗挤栆约皞鬏斶^程中的分割符號。

技術(shù)人員在判斷信息通信協(xié)議格式滿足標(biāo)準(zhǔn)要求后，應(yīng)對及時開展變量設(shè)計工作。具體設(shè)計中，可以將通信協(xié)議假定為X，由此可通過“X0～Xn”對協(xié)議參數(shù)進行表示，同時，技術(shù)人員在實際設(shè)計過程中可通過“？”賦值方式在傳輸攜帶數(shù)值的信息量過程中實現(xiàn)對當(dāng)前變量的監(jiān)管與調(diào)用，如通過X0、X1、X2分別表示工廠溫度、濕度以及煙霧濃度等，并在在直接檢索調(diào)度界面中實現(xiàn)對協(xié)議參數(shù)進行賦值的處理。依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計以及應(yīng)用設(shè)計需求，可通過得出如表1 所示的協(xié)議參數(shù)描述。

表1 監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議參數(shù)

依據(jù)表1 中所示內(nèi)容，技術(shù)人員在實際工作過程中可以依據(jù)工程實際運行需求對通信協(xié)議參數(shù)進行賦值，實際開展工作過程中應(yīng)注意對傳感器獲取信息的主動性以及被動性描述進行重點關(guān)注，進而完成對通信傳輸協(xié)議設(shè)計工作。

4 對比實驗

為驗證本文所研究的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能監(jiān)控系統(tǒng)有效性，技術(shù)人員設(shè)計其余常規(guī)系統(tǒng)的對比實驗。實驗設(shè)計采用官方提供的3.50.23 系統(tǒng)版本Linux 內(nèi)核的終端計算機設(shè)備，該內(nèi)核目錄中涵蓋多種系統(tǒng)自主運行腳本程序。同時技術(shù)人員還真實驗過程中必須的程序配置以及系統(tǒng)運行環(huán)境進行規(guī)劃布置。實驗中上機位程序以及系統(tǒng)環(huán)境開發(fā)工具分別采用B/S 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及VS2015，終端應(yīng)用服務(wù)器以及工程數(shù)據(jù)分別采用微軟IIS 以及SQL Server。實驗進行過程中，技術(shù)人員對工程運行參數(shù)進行常態(tài)化設(shè)計并開啟系統(tǒng)持續(xù)運行2 h，隨后對環(huán)境參數(shù)進行調(diào)整后再次運行系統(tǒng)，其實際最終結(jié)果如表2 所示。

表2 系統(tǒng)檢測結(jié)果

在表2 中，A、B、C、D 以及A1、B2、C3、D4分別為傳感器在常規(guī)運行條件下以及參數(shù)改變后條件下所采集的數(shù)據(jù)。通過對比實驗結(jié)果可知，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能監(jiān)控系統(tǒng)信息感應(yīng)靈敏度較大，可以及時獲取工廠內(nèi)環(huán)境參數(shù)的變化，而常規(guī)系統(tǒng)則未能對煙霧以及溫度變化及時做出預(yù)警。由此可見，本文所研究的智能監(jiān)控系統(tǒng)具備更強的監(jiān)控靈敏度優(yōu)勢。

5 結(jié)語

在當(dāng)前新時期背景下，以物聯(lián)網(wǎng)為代表的一系列高新信息技術(shù)得到各領(lǐng)域的廣泛認(rèn)可與應(yīng)用，工廠在實際發(fā)展過程中也積極加大對相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用力度，以物聯(lián)網(wǎng)、智慧AI 等為代表的新技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的全過程中，為精細(xì)化管理、成本控制、質(zhì)量控制、提高效率奠定了堅實基礎(chǔ)。