工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)過程監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

張維

（四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 廣元 628000）

前言：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)屬于制造技術(shù)中的一項(xiàng)新興產(chǎn)物，目前已經(jīng)得到廣泛、普遍的應(yīng)用，在工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)測系統(tǒng)中，起到舉足輕重的作用，可以將工業(yè)生產(chǎn)力大幅提升，實(shí)現(xiàn)了對工業(yè)生產(chǎn)過程的定位、追蹤、遠(yuǎn)程管理。由此可見，探尋工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)測系統(tǒng)中合理、充分應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)策略，是當(dāng)前相關(guān)從業(yè)人員著重需要考量的問題。

一、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)概念闡述

所謂的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)際上，就是將智能分析、移動通信、泛在技術(shù)、監(jiān)控能力的各種采集或控制傳感或者是控制器、感知等技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)中融入，從而將生產(chǎn)的水平整體提升，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的改善，并且將資源的消耗、生產(chǎn)的成本降低，最終實(shí)現(xiàn)以往工業(yè)生產(chǎn)向智能化生產(chǎn)的發(fā)展。同以往的物聯(lián)網(wǎng)相比，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)存在較大的差異，不僅嚴(yán)格要求實(shí)時(shí)性，同時(shí)，還需要有效融合工業(yè)企業(yè)現(xiàn)下的監(jiān)視控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的典型層次結(jié)構(gòu)中，主要包含應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、現(xiàn)場管理層以及感知層[1]。

所謂的感知層，需要將以下兩個工作完成：

第一，利用控制器將控制指令發(fā)出。

第二，利用現(xiàn)場設(shè)施，例如：電子標(biāo)簽、傳感器等，對生產(chǎn)設(shè)施的信息做出感知。針對于現(xiàn)場管理層而言，必須要對感知層的工業(yè)信息、數(shù)據(jù)及時(shí)做出登記與處理，將較為底層的控制指令迅速響應(yīng)，還需要對外提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口功能，促使本地信息、數(shù)據(jù)能夠傳送至應(yīng)用層。而對于網(wǎng)絡(luò)層而言，主要通過其傳輸通道的功能，確保本地信息、數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)傳送至數(shù)據(jù)分析中心。所謂的應(yīng)用層，主要是對工業(yè)生產(chǎn)過程匯總所收集的設(shè)施狀態(tài)、數(shù)據(jù)等信息展開深入分析與高效處理，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理工作的強(qiáng)化，進(jìn)而將工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)能力、質(zhì)量大幅度提升，促使工業(yè)生產(chǎn)過程更具現(xiàn)代化、智能化。

二、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，應(yīng)用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)主要在強(qiáng)化生產(chǎn)過程管理體系方面有所體現(xiàn)，主要將其劃分為以下五個內(nèi)容：

第一，強(qiáng)化原料供應(yīng)鏈管理。通過傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)用，對采購原料、儲存原料、銷售原料等信息及時(shí)做出掌握，從而對原料的供求關(guān)系、價(jià)格趨勢展開預(yù)測，促使供應(yīng)鏈效率能夠大幅度提升，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的整體降低。

第二，強(qiáng)化生產(chǎn)過程工藝。通過物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，促使生產(chǎn)線的參數(shù)實(shí)時(shí)采集、監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)施、監(jiān)測生產(chǎn)過程、監(jiān)測原料消耗能夠得以實(shí)現(xiàn)，促使生產(chǎn)流程能夠深入優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)能源消耗的降低，進(jìn)而整體提升生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。

第三，監(jiān)控產(chǎn)品設(shè)施。將制造技術(shù)同傳感技術(shù)相結(jié)合，及時(shí)記錄并且跟蹤產(chǎn)品設(shè)施的實(shí)際應(yīng)用情況，實(shí)現(xiàn)設(shè)施的故障預(yù)測以及遠(yuǎn)程診斷，促使維護(hù)的成本能夠大幅度下降，并且全面提升維修的效率與水平[2]。

第四，監(jiān)測環(huán)保。在工業(yè)生產(chǎn)期間，會有各種、大量污染源的產(chǎn)生，而將無線傳感設(shè)施安裝于工業(yè)企業(yè)的排污口，能夠?qū)ε盼鄣膶?shí)際狀況實(shí)時(shí)做出監(jiān)控，并且能夠通過遠(yuǎn)程的方式來控制排污口的啟動與關(guān)閉，進(jìn)而全面降低突發(fā)性環(huán)境污染事故的發(fā)生概率。

第五，管理工業(yè)安全生產(chǎn)。在礦工設(shè)施、油氣管道、礦山設(shè)施等較為危險(xiǎn)的工作條件、環(huán)境中嵌入物聯(lián)網(wǎng)傳感器，能夠?qū)Νh(huán)境、設(shè)施、人員的安全狀態(tài)實(shí)時(shí)做出感知與監(jiān)控，如果發(fā)生意外時(shí)間，能夠在第一時(shí)間做出處理與解救，實(shí)現(xiàn)工業(yè)的安全生產(chǎn)。

三、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)過程監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）能耗自動監(jiān)測

通過相關(guān)裝置、設(shè)施的應(yīng)該，從而將熱能、氣能、電能等能源的消耗信息、數(shù)據(jù)做出自動收集，并且將這些在物聯(lián)網(wǎng)中接入，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所提供的信息功能，從實(shí)現(xiàn)監(jiān)測與管理這些數(shù)據(jù)、信息。按照時(shí)段的方式，對工業(yè)生產(chǎn)過程匯總所消耗的熱能、氣能、電能等數(shù)據(jù)、信息自動做出統(tǒng)計(jì)，同時(shí)，將當(dāng)?shù)氐氖召M(fèi)標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，對不同時(shí)間內(nèi)能耗的成倍支出進(jìn)行計(jì)算，為相關(guān)工作人員提供生產(chǎn)效率與能源之間的對應(yīng)關(guān)聯(lián)，供相關(guān)工作者使用[3]。另外，還能夠?qū)崮?、氣能、電能等物理量的特征參?shù)實(shí)時(shí)提供，從而為對這些物理量存在特殊要求的生產(chǎn)過程，做出功能質(zhì)量的改善。同時(shí)，通過圖表來顯示生產(chǎn)數(shù)量、生產(chǎn)班組以及能耗。

（二）生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障呼叫

通過數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)施所提供的數(shù)字接口加以運(yùn)用，能夠?qū)⒋松a(chǎn)設(shè)施運(yùn)行期間的動態(tài)參數(shù)以及內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測與獲取，隨后，通過無線傳輸技術(shù)以及相關(guān)的額集中控制裝置，將一個小型的物聯(lián)網(wǎng)連接，同時(shí)，通過公眾網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，將人與設(shè)施之間進(jìn)行連接，運(yùn)用信息技術(shù)，從而管理這些數(shù)據(jù)、信息，并且將工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)管理的相關(guān)要求作為依據(jù)，展開高效處理。另外，將生產(chǎn)過程中各個生產(chǎn)設(shè)施的當(dāng)前狀態(tài)獲取，按照時(shí)段，對各生產(chǎn)設(shè)施的故障率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與呼叫[4]。如果設(shè)施出現(xiàn)故障，能夠按順序分時(shí)段向相關(guān)設(shè)施維護(hù)責(zé)任者呼叫。同時(shí)，還能夠做到掉電保持，通過本產(chǎn)品所提供的備用電源，可以將生產(chǎn)設(shè)施掉電期間所產(chǎn)生的各種參數(shù)做出儲存，促使上電后能夠恢復(fù)正常生產(chǎn)。

（三）生產(chǎn)現(xiàn)場重要信息遠(yuǎn)程告知

在生產(chǎn)的現(xiàn)場當(dāng)中，隨時(shí)都會產(chǎn)生同企業(yè)發(fā)展、企業(yè)支出成本、企業(yè)管理有關(guān)的各種數(shù)據(jù)、信息，將工業(yè)企業(yè)管理的相關(guān)要求作為依據(jù)，這些數(shù)據(jù)、信息應(yīng)該及時(shí)向工業(yè)企業(yè)各級管理人員上報(bào)，促使工業(yè)企業(yè)各級管理人員能夠根據(jù)這些數(shù)據(jù)、信息，從而制定管理策略，實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)的實(shí)時(shí)、有據(jù)、有序管理，將生產(chǎn)管理、監(jiān)測的時(shí)效性全面提升。另外，工業(yè)企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)人員還能夠通過獲取這些數(shù)據(jù)、信息，對企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀實(shí)時(shí)掌握，即使沒有前往生產(chǎn)現(xiàn)場，同樣能夠?qū)ιa(chǎn)過程做出監(jiān)測與管理。可以說，通過定位、物品識別、設(shè)施互聯(lián)、監(jiān)測等功能，可以將生產(chǎn)現(xiàn)場中的各種數(shù)據(jù)、信息向相應(yīng)的設(shè)施實(shí)時(shí)進(jìn)行傳輸，再利用GSM 等公眾網(wǎng)絡(luò)，傳送至工業(yè)企業(yè)各級管理人員的移動終端，為其查閱、決策制定帶來一定的便利。

（四）生產(chǎn)配件與產(chǎn)品防盜

針對于生產(chǎn)半成品、成品、配件、原材料而言，屬于工業(yè)企業(yè)固體的生產(chǎn)方式，通過BEID 等識別定位技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)⑦@些物品在物聯(lián)網(wǎng)中接入。并且，能夠?qū)⒐I(yè)企業(yè)管理的相關(guān)要求作為依據(jù)，通過IC 卡技術(shù)的應(yīng)用，將物品管理人員的相關(guān)信息在物聯(lián)網(wǎng)中接入，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)管理物品與人員的區(qū)域、管理人員權(quán)限、區(qū)域定位、物品數(shù)字識別等功能，確保物品的流轉(zhuǎn)能夠有責(zé)問詢、有據(jù)可依、有序開展。

針對于物品的識別與定位而言，主要通過RFID、電子標(biāo)簽等技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)字識別與區(qū)域定位物品。

針對于人員識別而言，主要通過IC 卡技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)人員的數(shù)字識別、管理區(qū)域關(guān)系、人員及物品，將企業(yè)管理的相關(guān)要求作為依據(jù)，將管理人員、物品及其所處區(qū)域的關(guān)系嚴(yán)格建立，做到在工業(yè)企業(yè)的任何一個區(qū)域中，物品都能夠找尋相應(yīng)的責(zé)任人，了解物品的來源、流轉(zhuǎn)、責(zé)任人信息[5]。

針對于物品流轉(zhuǎn)管理而言，就是物品在半成品、成品、生產(chǎn)車間、倉庫之間的流轉(zhuǎn)，必須要通過人員權(quán)限監(jiān)測與物品識別系統(tǒng)，進(jìn)出需要配置固定的RFID 識別設(shè)施，在存放于室內(nèi)之時(shí)，需要將移動RFID 識別設(shè)施配備，實(shí)現(xiàn)存放有時(shí)、進(jìn)出有據(jù)、責(zé)任到人。

針對于物品進(jìn)、出管理而言，只有在沒有標(biāo)注識別物品時(shí)才能夠采購，只有在物品所有人權(quán)限釋放之時(shí)，才可以出庫物品。

結(jié)束語

綜合上述的分析而言，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)σ酝墓I(yè)產(chǎn)業(yè)做出改進(jìn)，為工業(yè)管理、運(yùn)營與生產(chǎn)帶來深入改革，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的高效調(diào)整。但是，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)同樣也存在一定的問題，如應(yīng)用安全、控制安全、數(shù)據(jù)安全等。因此，如何在工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)測系統(tǒng)中建立起安全的物聯(lián)網(wǎng)體系，是如今工業(yè)發(fā)展中必須要處理的問題。相關(guān)工作人員必須要合理、科學(xué)融合安全技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)以及傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)測系統(tǒng)中的高效應(yīng)用，進(jìn)而推動工業(yè)日后的智能化、效率化、現(xiàn)代化、長遠(yuǎn)化發(fā)展。