基于物聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)車間數(shù)據(jù)采集研究

楊為祿 李曉靜 陳開東

摘要：伴隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在各行各業(yè)中的應用時間朝著更加寬泛的趨勢不斷的發(fā)展，在生產(chǎn)車間數(shù)據(jù)采集中融入物聯(lián)網(wǎng)技術能夠加快數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，還有助于配合著無線網(wǎng)絡將信息發(fā)送到不同的節(jié)點中，用于后續(xù)的儲存以及分析，有效的提高了數(shù)據(jù)采集的效果和水平。基于此本文論述了物聯(lián)網(wǎng)技術在生產(chǎn)車間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的具體應用，旨在為實際工作提供重要的幫助。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);生產(chǎn)車間;數(shù)據(jù)采集

一、物聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)車間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設計

（一）無線傳感器技術

傳感器技術結合了物理知識，通過溫度來促進信息的形成，之后通過傳感器轉(zhuǎn)換為模擬量之后，再搭建為更加完善的數(shù)字模型，通過CPU的處理來提高整體的數(shù)據(jù)傳輸效果。傳感器技術主要是依據(jù)溫度在到達一定范圍時，與歷史參數(shù)進行相互的比對，既要進行當前溫度值的傳輸，還要結合之前所設定的溫度值進行相互的匹配進行數(shù)據(jù)的傳輸，方便人員提出更加科學的環(huán)境管理方案。從當前行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，無線網(wǎng)絡可靠性功能利用傳感器節(jié)點組成完善的信息傳輸系統(tǒng)，之后再對傳感器的節(jié)電功能進行適當?shù)臄U展，這樣可以使傳感器節(jié)點覆蓋范圍更加的寬泛，有效提高了信息傳輸?shù)乃俣取Ｔ趯嶋H工作中需要考慮無線傳感器數(shù)據(jù)傳輸可靠性的影響因素，提出更加科學的應對方案，從而保證后續(xù)工作的有序?qū)嵤?/p>

在無線通信系統(tǒng)運行的過程中，會受到路徑損耗或者是陰影效應的干擾，增加了隱患問題發(fā)生的概率，例如中斷問題和誤碼問題干擾非常的突出，這也是降低無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸可靠性的影響因素。當前節(jié)點計算能力和儲存能力制約了無線傳感器網(wǎng)絡運行效率的提高，特別是對于網(wǎng)絡流量過于凸顯時，無線傳感器會出現(xiàn)堵塞的問題，進一步的引發(fā)丟包問題的發(fā)生，影響后續(xù)數(shù)據(jù)的科學傳輸。因此在實際工作中需要加強對這一問題的深入性分析，提出更加科學的維護方案和應對措施，保證無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸能夠具備可靠性的特點，促進行業(yè)的進步以及發(fā)展。在無線傳感器網(wǎng)絡結構中，包含的是傳感節(jié)點和匯聚節(jié)點，在具體應用的過程中要滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，傳感?jié)點負責感知信息，通過簡單處理之后，可以和其他節(jié)點進行相互的信息融合和交互。匯聚節(jié)點比較重要，主要是負責收集網(wǎng)絡內(nèi)部的信息，并且經(jīng)過綜合性的分析和計算之后，再通過外部網(wǎng)絡傳送至用戶的終端中，保證信息傳輸能夠具備可靠性的特征。無線傳感器網(wǎng)絡研究始于20世紀初，在當前研究方面取得一定的成就，在實際工作中需要深入的分析數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕诩榷l件內(nèi)滿足用戶的需求和數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，同時還需要了解數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽没A，做好應用問題的深入性分析和研究，提高整體的工作效果。在實際研究時要融入新型的技術來保證數(shù)據(jù)的可靠性，傳輸要根據(jù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡可靠性的要求和標準型的特定的評價方法，以此來做好科學客觀地評價，之后，再將數(shù)據(jù)傳輸可靠性應用于不同的信息傳輸階段，優(yōu)化整體的網(wǎng)絡結構。此外，還需要考慮不同節(jié)點的部署和能源消耗率等等，從而使得數(shù)據(jù)傳輸效果能夠得到全面的提高，推動行業(yè)的不斷進步和發(fā)展。

（二）通信技術

通信技術包含了感知軟件和互聯(lián)網(wǎng)，在整個物聯(lián)網(wǎng)中的應用優(yōu)勢較為突出，感知元件要將物品的狀態(tài)上傳到相對應的互聯(lián)網(wǎng)平臺中，加快信息交互的速度之后，再傳遞給客戶端有效的監(jiān)測和管理相對應的物品。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的科學延伸，主要是為了滿足人們在新時期下對各項業(yè)務的要求，逐漸的提高整體的應用效果。在通信技術應用的過程中具備低功耗和低成本的特點，特別是在遠程監(jiān)控中用優(yōu)勢較為突出。因此在實際工作中可以利用這一技術方案來增設不同的通信模塊，滿足各個體系在信息傳輸方面的要求，有效的提高了整體的運用效果。

（三）系統(tǒng)框架設計

在系統(tǒng)框架設計方面要以精準性為主要的工作指標，優(yōu)化不同的性能體系，從而使整體運行效果能夠得到全面的提升。首先在實際工作中可以進行分辨率和采集精準參數(shù)的設計，將原始物理信息進行真實的還原，并且將其作為開發(fā)靈活和功耗較低的數(shù)據(jù)處理器，以此來為后續(xù)數(shù)據(jù)收集提供重要的基礎。在系統(tǒng)應用方面要搭建核心控制芯片，配合著溫度傳感器和二氧化碳傳感器等等等，將信號通過圖像的方式上傳到相對應的控制中心中之后，再通過無線傳感器網(wǎng)絡發(fā)送給數(shù)據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡中進行數(shù)據(jù)的簡單處理，之后，再將處理后的數(shù)據(jù)上傳到工作人員的計算機中。滿足后續(xù)數(shù)據(jù)傳遞和分析要求，逐漸提高整體的運用效果。

二、硬件系統(tǒng)的設計

（一）傳感器模塊設計

在傳感器模塊設計方面，要根據(jù)生產(chǎn)車間的環(huán)境以及生產(chǎn)需求，在關鍵環(huán)節(jié)中配置溫度濕度的傳感器，通過科學的測量將數(shù)據(jù)進行有效的輸出。在傳感器配置方面要通過測量技術和單總線通信的方式，使系統(tǒng)能夠具備較強的穩(wěn)定性，之后再選擇合適的溫度補償系統(tǒng)，使其能夠具備較長的工作時間。在具體應用的過程中輸出電流信號要和空氣中的溫度參數(shù)成正比，從而達到良好的感知效果，不斷的提升整體的系統(tǒng)運用水平。在后續(xù)工作中也可以配合著塵埃傳感器，感應空氣中的塵埃。傳感器內(nèi)部包含了紅外線設備，能夠探測空氣中的反射光，通過檢測灰塵折射過后的光線來判斷其中的灰塵含量之后，再輸出相對應的信號，上傳到人員的計算機中，做出科學的管理。根據(jù)現(xiàn)場的環(huán)境提出完善的應對方案，凸顯信息傳遞本身的優(yōu)勢，從而提高整體的建設效果。

（二）視頻監(jiān)控模塊的設計

視頻監(jiān)控模塊的設計在整個系統(tǒng)中的應用優(yōu)勢也是較為突出的，并且也是重要的組成部分，在實際建設時可以通過電視閉路監(jiān)控和手機等方式使得物聯(lián)網(wǎng)技術應用效果能夠得到全面的提高，并且在視頻監(jiān)控模塊運用的過程中，要配合著其他的控制體系，以視頻監(jiān)控為主的核心，輸出不同的信息，同時也可以方便用戶調(diào)控其中的數(shù)據(jù)格式和圖像質(zhì)量，更好的識別相對應的物品來進行信息的傳遞，有效的提高了整體的設計效果。在系統(tǒng)設計方面要根據(jù)技術協(xié)議中的內(nèi)容進行組網(wǎng)，并且融入了安全性較高的通信技術，通過遠距離的監(jiān)控配合著雙向無線網(wǎng)絡，保證數(shù)據(jù)傳輸能夠具備較強的穩(wěn)定性，以此來凸顯更高的性能。在技術實施時也可以配合著相對應的抗干擾技術，減少數(shù)據(jù)在傳輸時的影響因素，在節(jié)點中可以采取網(wǎng)絡拓撲式的結構，能夠?qū)?shù)據(jù)實時地傳遞到對應的終端設備中，有效地加快了數(shù)據(jù)的傳輸速度。

（三）電源模塊

數(shù)據(jù)的傳輸離不開電源模塊的支持，所以在實際工作中要根據(jù)實際的工作情況科學而有序地設置好電源模塊，從而使數(shù)據(jù)傳輸能夠具備較強的穩(wěn)定性。在具體應用時要先利用穩(wěn)壓器進行降壓處理，最大輸入電壓可以設置為20V，輸出電壓可以為4V左右，這一數(shù)值并不是絕對的，在實際設計時要根據(jù)車間的運行特點以及電路情況更加精準性的進行數(shù)值的優(yōu)化設計，從而為后續(xù)數(shù)據(jù)傳輸提供重要的方向。在系統(tǒng)中要通過開關控制的方式啟動和開啟相對應的節(jié)點模塊單元，最大程度的減少其中的能源消耗問題，從而使得整體的數(shù)據(jù)采集效果能夠得到全面的提高，符合后續(xù)的使用要求。

三、軟件系統(tǒng)的設計

（一）信息收集和指令的發(fā)送

在信息搜集和指令發(fā)送中，要根據(jù)不同處理器的功能和硬件設備的使用控制模式來進行級別的科學調(diào)整，在主模塊上的傳感器重要獲取相對的數(shù)據(jù)信息之后，再通過一系列的加工以及處理，將信息顯示在信息屏幕中，在信息傳遞的過程中要設置不同的結構以及設備，以此來優(yōu)化當前的建設模式。在終端節(jié)點中，要由單片機驅(qū)動程序和傳感器收發(fā)數(shù)據(jù)程序而共同的組成，要先重置相對應的模塊數(shù)據(jù)，之后再進行信息通道的定期掃描，當接收到指令時，要先在定位端口中進行信息的搜集之后，再讓單片機進入到休眠狀態(tài)，將信息傳送到移動終端中，優(yōu)化整體的信息傳輸模式，為后續(xù)信息的使用提供重要的基礎。在信息傳遞時也可以融入先進的監(jiān)控技術，及時的發(fā)現(xiàn)在信息傳遞方面所存在的問題，根據(jù)終端節(jié)點的特征，優(yōu)化整體的信息傳輸流程，從而使整體信息傳輸效果能夠得到全面的提高。

（二）協(xié)調(diào)節(jié)點的設計

協(xié)調(diào)節(jié)點的設計關鍵在于網(wǎng)關的協(xié)調(diào)性，主要是起到良好的控制作用，協(xié)調(diào)器要更加科學有序地進行組網(wǎng)和檢驗分配，同時還需要向相關節(jié)點發(fā)送相對應的采集數(shù)據(jù)，從而使系統(tǒng)可以更加正常的運行。協(xié)調(diào)器在初始化之后通過自動組成在終端節(jié)點中加入網(wǎng)絡之后，再將數(shù)據(jù)傳送到協(xié)調(diào)器中，將數(shù)據(jù)打包通過傳送的上機位中進行顯示，以此來判斷各個控制器所發(fā)出指令的數(shù)據(jù)地址和網(wǎng)絡節(jié)點的位置是否是非常匹配的，如果是匹配的，那么要向各個終端發(fā)送相對應的數(shù)據(jù)，以此來達到良好的控制效果。在數(shù)據(jù)傳輸時，要使其具備較強的通暢性，考慮系統(tǒng)的應用要求以及標準優(yōu)化當前的數(shù)據(jù)傳輸模塊，之后，再由無線指令發(fā)送到對應的移動終端中，以此來提高整體的處理效果。在完成這一部分設計時，要先進行系統(tǒng)功能的科學測試，首先可以進行傳感器模塊的測試，根據(jù)模擬實驗的環(huán)境來檢測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)類型之后，再配合著測量數(shù)據(jù)來進行模塊數(shù)據(jù)精準度的測量，以此來滿足后續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸要求及標準。值得注意的是在數(shù)據(jù)傳輸時難免會存在一定的誤差，但是需要將誤差控制在合理的范圍之中，避免對后續(xù)數(shù)據(jù)傳輸造成一定的影響。在實際工作中要根據(jù)通信模塊的特點進行科學的測試，其中的數(shù)據(jù)丟包率要控制在4%左右，各個系統(tǒng)的功能均要符合系統(tǒng)的設計要求，從而提高整體的設計效果。

（三）單片機技術

單片機技術在整個數(shù)據(jù)傳遞中所發(fā)揮的優(yōu)勢較為突出，單片機的數(shù)據(jù)采集要通過封裝傳送到無線通信設備中，滿足后續(xù)的傳輸要求。在系統(tǒng)設計時需要做好各個參數(shù)的科學調(diào)配，滿足數(shù)據(jù)終端中的通信標準，不同的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)存在一定的差異性，因此在實際工作中需要根據(jù)接口協(xié)議和MCU的方式進行數(shù)據(jù)的傳輸，為后續(xù)的數(shù)據(jù)使用提供諸多的便捷。在后續(xù)使用的過程中，需要對各個節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸模式進行科學的調(diào)配，選擇不同的通信通道，以此來滿足相互通信的要求。另外在無線通信模塊中也要配合著相對應的電路連接，從而使整體數(shù)據(jù)傳輸通暢性能夠得到充分的保證。在系統(tǒng)設計方面要根據(jù)采集數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的特點設置不同的應急方案，避免在數(shù)據(jù)傳輸時存在較多的影響因素，為實際數(shù)據(jù)傳輸提供更加穩(wěn)定和高速的網(wǎng)絡連接模塊，從而使數(shù)據(jù)采集效果能夠得到全面的提升。在完成系統(tǒng)功能設計之后也要進行科學的調(diào)試，根據(jù)數(shù)據(jù)采集的要求以及標準，優(yōu)化整體的技術模式，并且要考慮數(shù)據(jù)采集周邊的環(huán)境，遵循靈活性的工作原則來融入不同的技術模塊，從而使得系統(tǒng)設計水平能夠得到全面的提升。

結束語：

在當前生產(chǎn)車間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計方面，融入物聯(lián)網(wǎng)技術的優(yōu)勢較為突出，因此需要相關設計人員考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊笠约皹藴?，?yōu)化整體的數(shù)據(jù)采集模式，做好硬件和軟件的科學調(diào)配，提高系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)度，從而使得生產(chǎn)車間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應用效果能夠得到全面的提升，為實際生產(chǎn)提供多樣性的便捷，促進行業(yè)的進步和發(fā)展。

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