基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的工程機械監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

蔣婷 成都理工大學信息科學與技術(shù)學院

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的工程機械監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

蔣婷 成都理工大學信息科學與技術(shù)學院

近年來，在世界范圍內(nèi)很多國家中工程機械呈現(xiàn)出了突飛猛進的增長狀態(tài)，尤其在我國，工程機械的產(chǎn)量和銷量都位居世界前列。工程機械系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，對工程機械系統(tǒng)的產(chǎn)品以及系統(tǒng)設(shè)計提出了較高的要求。為了實現(xiàn)工程機械產(chǎn)品及其自動化，我們需要對工程機械實現(xiàn)全面、全生命周期的監(jiān)控。此外，近年來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，給工程機械的自動化、智能化提供了一個良好的環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義，就是讓我們生活中的物體都能連接在一起，組成一個像互聯(lián)網(wǎng)一樣的網(wǎng)絡(luò)，并且最終都加入互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以實時自動地對物體進行監(jiān)控、追蹤、識別、定位并且可以通過反饋回來的信息進行實時地控制。為此把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到智能化的工程機械系統(tǒng)設(shè)計中，實現(xiàn)對工程機械全生命周期、全方位的監(jiān)控與控制。

工程機械 物聯(lián)網(wǎng) 系統(tǒng)設(shè)計 監(jiān)控 自動化

隨著計算機技術(shù)、機械自動化技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展更替，后起之秀的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)促進各個行業(yè)的革新與升級，使得智能工程機械系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛。在傳統(tǒng)的供電、供水、能源、環(huán)保、軌道交通、石油、機場、鐵路、石化以及在我們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦?，物?lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用層出不窮。

1 物聯(lián)網(wǎng)簡介

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things），即通過射頻識別（RFID）、傳感器（sensor）、定位系統(tǒng)、掃描器等感知層設(shè)備將采集獲取的信息數(shù)據(jù)預先約定的數(shù)據(jù)通信協(xié)議接入到互聯(lián)網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)的傳輸、接收、處理、交換、應(yīng)用，實現(xiàn)對物體的定位、識別、跟蹤、監(jiān)控和管理等。而基于物聯(lián)網(wǎng)控制的數(shù)據(jù)收集和監(jiān)控系統(tǒng)（Supervisory Control and Data Acquisition）是一種自動化生產(chǎn)和資源調(diào)度的智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)完成對作業(yè)現(xiàn)場所有設(shè)備的采集數(shù)據(jù)、測量情況、設(shè)備的參數(shù)調(diào)節(jié)等信息實時監(jiān)控獲取，并通過與系統(tǒng)中預先設(shè)定的參數(shù)信息進行比對和校驗，及時做出預警、調(diào)控、處理等反應(yīng)。達到現(xiàn)場作業(yè)的設(shè)備、產(chǎn)品、人員都能接入互聯(lián)網(wǎng)，方便統(tǒng)一管理調(diào)整。

2 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用簡介

對于自動化工程師而言，物聯(lián)網(wǎng)不是一個全新的概念和技術(shù)。無論是現(xiàn)代化的生產(chǎn)車間，還是傳統(tǒng)的電網(wǎng)、自來水管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、燃氣管道網(wǎng)絡(luò)、道路橋梁、隧道、飛船、衛(wèi)星等行業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都能很好地將各類設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)，完成對設(shè)備的實時監(jiān)控和有序調(diào)整。

3 物聯(lián)網(wǎng)的三大關(guān)鍵技術(shù)

（1）傳感器技術(shù)：作為物聯(lián)網(wǎng)感知層的關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)系到整個工程機械系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的采集和信息的感知。同時將傳感器的光電信號轉(zhuǎn)換成計算機或者其他處理設(shè)備可以處理的光電信號，完成數(shù)據(jù)樣本的采集。

（2）RFID標簽技術(shù)：作為感知技術(shù)的一種，融合無線射頻技術(shù)和嵌入式技術(shù)完成對各類物體的標識區(qū)分，非保密性數(shù)據(jù)獲取、控制等。

（3）嵌入式技術(shù)：一種綜合計算機硬件、傳感器、集成電路、電子應(yīng)用的復雜技術(shù)，以應(yīng)用為中心，計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，通過協(xié)調(diào)硬軟件完成應(yīng)用可靠、系統(tǒng)穩(wěn)定、成本低廉、體積微小的專用計算機系統(tǒng)設(shè)計。

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)就好比人體，傳感器扮演人體中的眼睛、鼻子、皮膚等接受信息的感覺器官，系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)充當神經(jīng)系統(tǒng)，用以傳遞和接收信息，而嵌入式系統(tǒng)用來作為處理、存儲數(shù)據(jù)的大腦，通過收發(fā)控制指令，完成對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中各個設(shè)備的實時監(jiān)測和控制。

4 智能化的工程機械系統(tǒng)設(shè)計

工程機械智能化的產(chǎn)品監(jiān)控系統(tǒng)主要包含兩部分信息：動態(tài)和靜態(tài)。靜態(tài)信息主要含有維護信息、設(shè)計信息、制造信息、流通信息。動態(tài)信息主要包含智能化產(chǎn)品的主要部件的狀態(tài)參數(shù)信息，如溫度、電流、電壓、壓力、流量等。如下是智能化的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品監(jiān)控的系統(tǒng)功能模塊設(shè)計：

4.1 智能化的物聯(lián)網(wǎng)靜態(tài)工程機械信息的收集、儲存、和查找

該系統(tǒng)能自動收集工程機械產(chǎn)品的整個機械及其零部件的設(shè)計、制造、銷售、維護和回收等靜態(tài)信息，并將收集到的信息存儲在系統(tǒng)的存儲設(shè)備中。使用人員可以根據(jù)自己的需求查找獲取所需要的相應(yīng)信息。

4.2 智能化的物聯(lián)網(wǎng)工程機械系統(tǒng)狀態(tài)信息的實時收集

該系統(tǒng)能夠自動的收集工程機械產(chǎn)品及其零部件的運行參數(shù)，如發(fā)動機的溫度、機油箱里面機油的壓力、系統(tǒng)工作時的機油溫度、系統(tǒng)工作時的電源電壓、發(fā)動機工作時的轉(zhuǎn)動速度、燃油的實時油位等。

4.3 智能化的物聯(lián)網(wǎng)工程機械產(chǎn)品的地理位置的信息收集

近年來，工程機械作業(yè)分散化發(fā)展，工程機械開始實時租賃制度，智能化工程機械產(chǎn)品系統(tǒng)能夠?qū)崟r獲取產(chǎn)品的地理信息，并根據(jù)地理位置對系統(tǒng)做出調(diào)整和管理。

4.4 智能化的物聯(lián)網(wǎng)工程機械關(guān)鍵信息的偽冒防范與追溯查詢

該系統(tǒng)能夠查詢和追溯產(chǎn)品整個生命周期的生產(chǎn)詳情信息，實現(xiàn)工程機械系統(tǒng)產(chǎn)品的回收利用和再制造。同時，防止工程機械系統(tǒng)中的零部件等被非正常、不合法地維護和非法替換，保證機械產(chǎn)品的可靠性和有效性。

4.5 智能化的物聯(lián)網(wǎng)工程機械系統(tǒng)工程故障信息收集和自動化智能化處理

該系統(tǒng)可根據(jù)系統(tǒng)采集獲取的異常狀態(tài)信息，實時自動預警、報警，自動智能化地為維護人員提供可視化解決方案，配合工作人員，完成系統(tǒng)故障智能化處理。

4.6 智能化的物聯(lián)網(wǎng)工程機械系統(tǒng)的遠程監(jiān)控功能

該系統(tǒng)提供遠程監(jiān)控功能，實時對系統(tǒng)的生產(chǎn)過程的詳情信息和產(chǎn)品信息進行監(jiān)視和統(tǒng)計，通過用戶體驗度較好的交互系統(tǒng)，完成對系統(tǒng)的遠近程監(jiān)視和調(diào)控，減少不必要資源的浪費和工作人員的維護壓力，實現(xiàn)智能化管理。

5 結(jié)語

近年來，云計算、大數(shù)據(jù)、硬件技術(shù)的發(fā)展，促使智能工程機械系統(tǒng)成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和研究熱點。本文結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和機械工程系統(tǒng)的特點，對相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在智能化的工程機械監(jiān)控領(lǐng)域進行了探索和描述，概要性設(shè)計了系統(tǒng)的功能模塊機器功能。并針對機械工程智能系統(tǒng)的應(yīng)用前景，闡述了物聯(lián)網(wǎng)給機械工程帶來的又一個發(fā)展春天。