基于物联网的工厂智能监控系统设计

2022-09-24付晓燕

现代工业经济和信息化 2022年8期

付晓燕

（甘肃志欣科技有限公司，甘肃兰州 730000）

引言

从实际发展角度分析，随着科学技术的不断进步，各领域生产方式必然会发生巨大变革，物联网技术作为新时期发展的重要科技成果，必然会对生产技术造成重要影响。相较于传统智能监控系统，基于物联网的智能监控系统技术性更加显著，且其智慧灵敏度远超于传统智能监控系统，由此，当前技术人员已经开始探索基于物联网技术的监控系统设计路径探索。

1 物联网技术概述

美国麻省理工学院的Auto-ID 实验室于1999 年首次提出物联网技术概念，其目的为通过在物品上安置可控的微小识别设备，实现利用控制端对物体状态以及位置进行实时监控与控制的目的，进而落实智能化管理要求。从技术角度分析，无线传感器网络以及射频识别技术是Auto-ID 实验室提出的物联网技术的两大重要基础支撑。而GershenfeldNeil 教授在此基础上发表著作《WhenThingksStarttoThink》，为全球物联网技术发展拉开序幕[1]。

物联网（Internet of Things）指的是将无处不在（Ubiquitous）的末端设备（Devices）和设施（Facilities），包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、数控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”（Enabled）的，如贴上RFID 的各种资产（Assets）、携带无线终端的个人与车辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”（Mote），通过各种无线和/或有线的长距离和/ 或短距离通讯网络实现互联互通（M2M）、应用大集成（Grand Integration）、以及基于云计算的SaaS 营运等模式，在内网（Intranet）、专网（Extranet）、和/或互联网（Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持和领导桌面（集中展示的Cockpit Dashboard）等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化[2]。

2 基于物联网的智能监控系统硬件设计要点

2.1 终端连接设备设计

从技术角度分析，监控系统实际运行过程中，终端连接设备发挥着不可替代的核心保障作用，各部件所采集的信息均需通过终端连接设备进行传递，并实现连接传感器设备以及协调控制装置目的。在确定信息准确无误后，传感器所采集的信息将被持续传输至系统控制端设备之中，对节点检测信息进行控制，并依据信息内容发布相应的指令，最终实现对系统整体硬件结构进行实时掌控。该终端具备设备主要包含以下几方面：第一，传感器设备，包括湿度、烟雾、光敏、红外线等多种类型的钢印芯片；第二，控制器设备，包括自动喷水控制开关、照明控制开关等；第三，MCU设备，包括集成线路、ATmegal256.0G 集成芯片、可支持A/D 实时转化的8.0 KB 可自主编译空间等；第四，ZigBee，其实际运行过程中可知实现支撑CC2 000.0无线接收频率，同时工作频带设计为315.0～915.0 MHz。

2.2 中心协调器

在基于物联网技术的智能监控系统中，中心协调器的功能作用设定为，对接收端设备节点数据进行实时采集，并对系统上机位结构同步发出控制质量，进而实现对系统功能进行获取与调用。依据此功能设计目的，技术人员在实际开展设计工作过程中应注意在中心协调器结构基础上，外接键鼠设备以及中心协调器的衔接方式进行优化控制，通过充分利用LCD 终端接口实现系统运行过程中进行人机交互，进而确保系统监控指令发布协调有序[3]。

3 基于物联网技术的智能监控系统软件设计要点

3.1 终端节点信息获取设计

在完成系统硬件支撑结构设计后，技术人员开始进行物联网支撑条件下的工程运行终端节点信息获取方式设计，此环节流程如图1 所示。

依据图1 中所示流程显示，系统OSAL 端在IP网络技术的支持下开展监控主任务接收工作，系统前端在获取应用层时间以及指令后，物联网会通过APP函数对进行调用处理。在计算机终端部分，该函数主要表现为_ProcessEvent()。同时，终端应用层处理函数开始对working_Evt 事件进行判断与处置，确定其是否为需求指令。在此过程中，假定终端传感器利用collectProcess()函数对工厂内产生的温度、湿度等参数进行采集。在初步完成信息采集工作后，在ZigBee 端口的支持下，信息将通过无线以及有线方式进行传输。中心协调控制端在接受信息后，会在此对其是否为working_Evt 事件等进行判断，此过程中，如果信息为需求事件信息则直接开始传输工作，反之则持续开展信息调用工作，并对其进行AF 判断，满足条件的信息将被输出至工程控制指令中并启动相应的控制节点，实现开始工程运营或生产预警，反之则需求通过信息通信指令在系统内部开始持续传输信息，直至所识别的信息以及需求准确满足实际要求[4]。

3.2 监控信息通信传输协议

在实际进行基于物联网的智能监控系统设计过程中，为确保所采集的信息可以在系统终端的通信良好性以及输出准确性，在完成信息采集流程后需要利用相应通信传输协议作为支持，进而确保监控系统中通信信息传输可靠性。技术人员在实际开展通信传输协议筛选过程中应注意判断AGCP 格式是否满足计算机系统标准协议要求。通常情况下，可利用[参数]=[具体值1，具体值2，……，具体值n]表示协议统一格式。同时，在协议中应注意利用“（）”以及“；”作为信息传输的起始符号以及传输过程中的分割符号。

技术人员在判断信息通信协议格式满足标准要求后，应对及时开展变量设计工作。具体设计中，可以将通信协议假定为X，由此可通过“X0～Xn”对协议参数进行表示，同时，技术人员在实际设计过程中可通过“？”赋值方式在传输携带数值的信息量过程中实现对当前变量的监管与调用，如通过X0、X1、X2分别表示工厂温度、湿度以及烟雾浓度等，并在在直接检索调度界面中实现对协议参数进行赋值的处理。依据系统设计以及应用设计需求，可通过得出如表1 所示的协议参数描述。

表1 监控信息通信传输协议参数

依据表1 中所示内容，技术人员在实际工作过程中可以依据工程实际运行需求对通信协议参数进行赋值，实际开展工作过程中应注意对传感器获取信息的主动性以及被动性描述进行重点关注，进而完成对通信传输协议设计工作。

4 对比实验

为验证本文所研究的基于物联网的智能监控系统有效性，技术人员设计其余常规系统的对比实验。实验设计采用官方提供的3.50.23 系统版本Linux 内核的终端计算机设备，该内核目录中涵盖多种系统自主运行脚本程序。同时技术人员还真实验过程中必须的程序配置以及系统运行环境进行规划布置。实验中上机位程序以及系统环境开发工具分别采用B/S 系统结构以及VS2015，终端应用服务器以及工程数据分别采用微软IIS 以及SQL Server。实验进行过程中，技术人员对工程运行参数进行常态化设计并开启系统持续运行2 h，随后对环境参数进行调整后再次运行系统，其实际最终结果如表2 所示。

表2 系统检测结果

在表2 中，A、B、C、D 以及A1、B2、C3、D4分别为传感器在常规运行条件下以及参数改变后条件下所采集的数据。通过对比实验结果可知，基于物联网的智能监控系统信息感应灵敏度较大，可以及时获取工厂内环境参数的变化，而常规系统则未能对烟雾以及温度变化及时做出预警。由此可见，本文所研究的智能监控系统具备更强的监控灵敏度优势。