全过程智能监控系统应用效果及推广范文

全过程智能监控系统应用效果及推广范文

　　既有工业系统在制造目标产品过程中，伴随产品制造产生了大量过程数据和状态数据，各种数据以不同的形式展现在操作人员、检验人员和监管人员面前，数据完整性、关联性和真实性在监管检查过程中较难保证。原有监管下的质量检验监督、飞行检查等手段仅能作为事后发现并弥补的手段，不能在质量问题发生的第一时间将质量数据呈现出来，为保证所有工序过程数据均在第一时间被无差别地记录并呈现，本文基于物联网技术设计了一种能够适应传统工序记录表单数据采集和先进工序自动表单数据采集的产品制造全过程智能云监控系统。

　　1系统设计

　　1.1自动、智能设备数据采集

　　自动或智能设备硬件常配有数据接口，如USB、网络控制器、WiFi模块、RS232、RS-422/485等，工作过程中产生的数据可通过数据接口提供给外设设备。据此，设计通过多协议网关[1]作为采集设备的智能数据采集系统（图1）。系统中各设备（A—D……）均为具备数据接口能力的检验、检测设备，通过协定的数据协议与嵌入式Linux多协议网关完成数据交互工作。多协议网关将各种设备数据采集后通过MQTT协议传输至服务器和数据处理中心。1.1.1多协议网关根据工业现场设备种类多、通信协议多的要求，网关需要具有多种接口硬件，适应多协议、多通信标准具备良好的网络管理能力、强大的可扩展能力和较高的安全性。据此设计的嵌入式Linux多协议网关由层结构完成，分别是硬件层、驱动层、系统层和应用层硬件层主要提供运行系统所必须的存储器和处理器以及各通信硬件接口。驱动层负责对接应用层的标准API与底层硬件外设，嵌入式Linux中将硬件驱动统一为字符设备、块设备、网络接口[2]3种，并可实现驱动的模块化动态编译与静态编译，使网关具有较高的可扩展性。系统层即为剪裁后的嵌入式Linux操作系统，以U-Boot作为启动引导程序BootLoader[3]，以yaffs[4]格式作为根文件系统。应用层软件系统为网关功能实现的核心层，主要功能有：（1）集成嵌入式web服务器，可通过web端对网关实现远程配置与状态监测；（2）可配置网关对接设备种类，调用集成的相关设备驱动，进行工业设备的数据读取，如将设备对接PLC设备，网关即可根据配置的参数进行PLC相关寄存器的读取；（3）将读取的工业数据按照MQTT协议进行打包后，以WiFi或4G等方式发送到云平台，为云平台提供数据基础。1.1.2物联网MQTT协议网关数据与云平台之间采用MQTT协议进行数据传输，MQTT协议[5]，即遥信消息队列传输，是一种轻量级的基于TCP的发布订阅式协议。该协议可在占用网络及硬件资源非常少的情况下实现可靠通信，是目前物联网中应用非常广泛的协议，其具有以下几种特点：（1）基于发布/订阅模式，可实现一对多与程序模块间的解耦，发布/订阅模式如图2所示；（2）可实现SSL/TLS单向认证或双向认证；（3）开销级别小，固定XXX只有2字节；（4）为不同的应用场景提供了3种传输方式，用户可根据需求的不同进行级别的设置。QoSLevel0：至多一次，确保数据最多传输一次，适用于工控网络中实时监测系统。QoSLevel1：至少一次，消息传递有可能重复，需要客户端返回ACK包进行返回消息确认。QoSLevel2：只有一次，确保消息只到达一次，需要进行4个数据包的交换，适用于工控网络中对数据完整度要求更高的场合。在制动部件试验台试验数据监控系统中采纳了QoSLevel1模式，确保数据传输准确安全。1.1.3数据处理数据终端采用MQTT服务器[6]用于数据处理，关系型数据库用于存储数据[7]，能够提供独立的数据检索查询功能。RestAPI可以将数据库中数据提供给任何需要数据的第三方，供数据分析和检索使用。

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