全過程智能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用效果及推廣范文

1、第 頁全過程智能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用效果及推廣范文全過程智能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用效果及推廣范文既有工業(yè)系統(tǒng)在制造目標(biāo)產(chǎn)品過程中，伴隨產(chǎn)品制造產(chǎn)生了大量過程數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)，各種數(shù)據(jù)以不同的形式呈現(xiàn)在操作人員、檢驗人員和監(jiān)管人員面前，數(shù)據(jù)完整性、關(guān)聯(lián)性和真實性在監(jiān)管檢查過程中較難保證。原有監(jiān)管下的質(zhì)量檢驗監(jiān)督、飛行檢查等手段僅能作為事后發(fā)覺并彌補的手段，不能在質(zhì)量問題發(fā)生的第一時間將質(zhì)量數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來，為保證全部工序過程數(shù)據(jù)均在第一時間被無差別地記錄并呈現(xiàn)，本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計了一種能夠適應(yīng)傳統(tǒng)工序記錄表單數(shù)據(jù)采集和先進工序自動表單數(shù)據(jù)采集的產(chǎn)品制造全過程智能云監(jiān)控系統(tǒng)。1系統(tǒng)設(shè)計1.1自動、智能設(shè)備數(shù)據(jù)采集自動

2、或智能設(shè)備硬件常配有數(shù)據(jù)接口，如USB、網(wǎng)絡(luò)掌握器、WiFi模塊、RS232、RS-422/485等，工作過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可通過數(shù)據(jù)接口提供應(yīng)外設(shè)設(shè)備。據(jù)此，設(shè)計通過多協(xié)議網(wǎng)關(guān)1作為采集設(shè)備的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)圖1。系統(tǒng)中各設(shè)備AD均為具備數(shù)據(jù)接口技能的檢驗、檢測設(shè)備，通過協(xié)定的數(shù)據(jù)協(xié)議與嵌入式Linu*多協(xié)議網(wǎng)關(guān)完成數(shù)據(jù)交互工作。多協(xié)議網(wǎng)關(guān)將各種設(shè)備數(shù)據(jù)采集后通過MQTT協(xié)議傳輸至服務(wù)器和數(shù)據(jù)處理中心。1.1.1多協(xié)議網(wǎng)關(guān)依據(jù)工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備種類多、通信協(xié)議多的要求，網(wǎng)關(guān)需要具有多種接口硬件，適應(yīng)多協(xié)議、多通信標(biāo)準(zhǔn)具備良好的網(wǎng)絡(luò)管理技能、強大的可擴展技能和較高的安全性。據(jù)此設(shè)計的嵌入式Linu*多

3、協(xié)議網(wǎng)關(guān)由層結(jié)構(gòu)完成，分別是硬件層、驅(qū)動層、系統(tǒng)層和應(yīng)用層硬件層主要提供運行系統(tǒng)所需要的存儲器和處理器以及各通信硬件接口。驅(qū)動層負(fù)責(zé)對接應(yīng)用層的標(biāo)準(zhǔn)API與底層硬件外設(shè)，嵌入式Linu*中將硬件驅(qū)動統(tǒng)一為字符設(shè)備、塊設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)接口23種，并可實現(xiàn)驅(qū)動的模塊化動態(tài)編譯與靜態(tài)編譯，使網(wǎng)關(guān)具有較高的可擴展性。系統(tǒng)層即為剪裁后的嵌入式Linu*操作系統(tǒng)，以U-Boot作為啟動引導(dǎo)程序BootLoader3，以yaffs4格式作為根文件系統(tǒng)。應(yīng)用層軟件系統(tǒng)為網(wǎng)關(guān)功能實現(xiàn)的核心層，主要功能有：1集成嵌入式web服務(wù)器，可通過web端對網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)遠程配置與狀態(tài)監(jiān)測；2可配置網(wǎng)關(guān)對接設(shè)備種類，調(diào)用集成的相關(guān)設(shè)備

4、驅(qū)動，進行工業(yè)設(shè)備的數(shù)據(jù)讀取，如將設(shè)備對接PLC設(shè)備，網(wǎng)關(guān)即可依據(jù)配置的參數(shù)進行PLC相關(guān)寄存器的讀??；3將讀取的工業(yè)數(shù)據(jù)根據(jù)MQTT協(xié)議進行打包后，以WiFi或4G等方式發(fā)送到云平臺，為云平臺提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。1.1.2物聯(lián)網(wǎng)MQTT協(xié)議網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)與云平臺之間采納MQTT協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸，MQTT協(xié)議5，即遙信消息隊列傳輸，是一種輕量級的基于TCP的發(fā)布訂閱式協(xié)議。該協(xié)議可在占用網(wǎng)絡(luò)及硬件資源特別少的狀況下實現(xiàn)牢靠通信，是目前物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用特別廣泛的協(xié)議，其具有以下幾種特點：1基于發(fā)布/訂閱模式，可實現(xiàn)一對多與程序模塊間的解耦，發(fā)布/訂閱模式如圖2所示；2可實現(xiàn)SSL/TLS單向認(rèn)證或雙向認(rèn)證；3開

5、銷級別小，固定包頭只有2字節(jié)；4為不同的應(yīng)用場景提供了3種傳輸方式，用戶可依據(jù)需求的不同進行級別的設(shè)置。QoSLevel0：至多一次，確保數(shù)據(jù)最多傳輸一次，適用于工控網(wǎng)絡(luò)中實時監(jiān)測系統(tǒng)。QoSLevel1：至少一次，消息傳遞有可能重復(fù)，需要客戶端返回ACK包進行返回消息確認(rèn)。QoSLevel2：只有一次，確保消息只到達一次，需要進行4個數(shù)據(jù)包的交換，適用于工控網(wǎng)絡(luò)中對數(shù)據(jù)完整度要求更高的場合。在制動部件試驗臺試驗數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中采用了QoSLevel1模式，確保數(shù)據(jù)傳輸精確安全。1.1.3數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)終端采納MQTT服務(wù)器6用于數(shù)據(jù)處理，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫用于存儲數(shù)據(jù)7，能夠提供獨立的數(shù)據(jù)檢索查詢功能

6、。RestAPI可以將數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)提供應(yīng)任何需要數(shù)據(jù)的第三方，供數(shù)據(jù)分析和檢索運用。1.2傳統(tǒng)工序人工測量填寫數(shù)據(jù)采集傳統(tǒng)工序主要采納非智能測量檢驗設(shè)備進行檢查的項點，由操作人員將實際測量操作數(shù)據(jù)手寫填入質(zhì)量記錄中，該過程通常要求實時填寫，精確記錄。但在實際操作中，不能摒除集中填寫、填寫數(shù)據(jù)非測得數(shù)據(jù)的狀況，甚至涌現(xiàn)在某些關(guān)鍵領(lǐng)域補填記錄的嚴(yán)峻違規(guī)行為。為防范違規(guī)填寫行為，本系統(tǒng)中利用數(shù)碼點陣筆作為現(xiàn)場采集設(shè)備，將質(zhì)量記錄的填寫行為和數(shù)據(jù)實時記錄并存儲。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集總體架構(gòu)見圖3。1.2.1數(shù)碼點陣筆數(shù)碼點陣筆是一種基于光學(xué)識別捕獲筆尖運動軌跡，并利用壓力傳感器判斷筆跡記錄時段，最終將有效記錄

7、信息上傳至接收設(shè)備的新型書寫工具8。本系統(tǒng)中，在原有質(zhì)量記錄單上進行鋪碼操作，而后利用數(shù)碼點陣筆在質(zhì)量記錄上無差別書寫后，數(shù)碼點陣筆即記錄填寫人、填寫時間、填寫內(nèi)容等信息，并在條件允許狀況下向更高一級處理系統(tǒng)傳遞數(shù)據(jù)。1.2.2同步終端及同步服務(wù)器同步終端可以是手持機、PC機、PAD等具備藍牙或USB通信功能的產(chǎn)品，本系統(tǒng)中采納PAD為同步終端，便于數(shù)據(jù)采集復(fù)核員按工位進行數(shù)據(jù)收集和復(fù)核工作。同步服務(wù)器主要進行數(shù)據(jù)再現(xiàn)、復(fù)核、存儲和同步工作，可以單獨運行，也可以作為區(qū)塊鏈節(jié)點服務(wù)器運用9；當(dāng)其單獨運行時，與一般局域網(wǎng)服務(wù)器基本全都，可以提供數(shù)據(jù)遠程客戶端的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、查詢、分析和導(dǎo)出功能；當(dāng)其作

8、為區(qū)塊鏈節(jié)點服務(wù)器運用時，除了具備一般服務(wù)器功能外，還具備同步其它服務(wù)器數(shù)據(jù)和將自身數(shù)據(jù)向其它節(jié)點服務(wù)器和核心同步服務(wù)器同步數(shù)據(jù)功能，確保數(shù)據(jù)不被篡改。1.2.3數(shù)據(jù)處理全部服務(wù)器均連接于局域內(nèi)網(wǎng)，在內(nèi)網(wǎng)穩(wěn)定運行并提供服務(wù)。多種協(xié)議的支持可以快速打通各種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)孤島。物聯(lián)網(wǎng)MQTT以及數(shù)碼點陣筆實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的采集，在不同工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備或者不同的質(zhì)量記錄中，數(shù)據(jù)存在異構(gòu)性的問題。為解決數(shù)據(jù)異構(gòu)性問題，本系統(tǒng)采用模型數(shù)據(jù)反向映射功能，通過定義預(yù)估模型并利用Map-Reduce技術(shù)對異構(gòu)數(shù)據(jù)進行模型轉(zhuǎn)化10。依據(jù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)場景需求，本系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)化業(yè)務(wù)引擎。通過可視化的配置即可實現(xiàn)任務(wù)流程、工序監(jiān)

9、控、流程卡控、電子檔案等多種符合工業(yè)生產(chǎn)檢修現(xiàn)場的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)模塊。為應(yīng)對工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)運用敏捷性的要求，本系統(tǒng)采用模塊化方案，可以快速響應(yīng)現(xiàn)場業(yè)務(wù)改變和對數(shù)據(jù)分析需求。利用模塊化編程技術(shù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的快速加工和處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)律敏捷改變。2系統(tǒng)應(yīng)用效果及推廣本系統(tǒng)當(dāng)前已經(jīng)在制動檢修車間實施，遠程端顯示數(shù)據(jù)包括4組主要數(shù)據(jù)，分別是數(shù)據(jù)中心、工藝布局、人員技能矩陣和標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)視頻；數(shù)據(jù)中心圖4提供生產(chǎn)日歷、試驗數(shù)據(jù)分析、生產(chǎn)進度、檢修勝利率、生產(chǎn)周期統(tǒng)計、完成工序統(tǒng)計等數(shù)據(jù)查詢運用分析功能；工藝布局主要介紹制動車間整體工藝規(guī)劃，3條生產(chǎn)線7個作業(yè)工區(qū)的劃分和簡介；標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)視頻圖5提供6種主要產(chǎn)品的視頻教學(xué)服務(wù)，供員工自主學(xué)習(xí)。本系統(tǒng)中自動、智能設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)在電氣車間空調(diào)試驗臺、總裝車間車輛聯(lián)網(wǎng)試驗臺、轉(zhuǎn)向架車間扭緊機等多部位多臺設(shè)備上實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集功能；傳統(tǒng)工序采集已經(jīng)在轉(zhuǎn)向架車間制動配件檢修工序全面鋪開，將