基于物聯(lián)網(wǎng)背景的皮革管理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

陳卉娥

（常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇常州 213164）

引言

隨著我國皮革行業(yè)的快速發(fā)展，皮革企業(yè)在國內(nèi)外市場的訂單需求在不斷增加，這對皮革生產(chǎn)、物流配送以及皮革企業(yè)的管理模式與信息傳輸方式提出了更高的要求。

“智能轉(zhuǎn)型”與“數(shù)字化”是當(dāng)前皮革企業(yè)管理發(fā)展的趨勢。為此，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為皮革企業(yè)設(shè)計(jì)一款皮革管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，來滿足皮革生產(chǎn)檢測、信息采集、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及信息傳輸過程的需求，以期通過數(shù)字化管理系統(tǒng)，進(jìn)一步使皮革企業(yè)管理數(shù)據(jù)智能化與交互化，使信息管理與傳輸效率更加快速準(zhǔn)確，從而降低企業(yè)的管理成本。

1 研究背景

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）是指通過信息傳感設(shè)備，實(shí)時(shí)進(jìn)行按約定的協(xié)議，將任何物體與網(wǎng)絡(luò)相連接，物體通過信息傳播媒介進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)識別、實(shí)時(shí)監(jiān)控、定位跟蹤、數(shù)據(jù)監(jiān)測等功能。常見的傳感器如紅外感應(yīng)器、射頻標(biāo)簽閱讀裝置、激光掃描器、二維碼設(shè)備等。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)的原理基于“物—物”通信模式（M2M），通過各種接入網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)，二者相互結(jié)合起來而形成的一個(gè)巨大智能網(wǎng)絡(luò)[1]，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的命令接受或傳輸。

隨著不斷拓展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)憑借著精準(zhǔn)識別與數(shù)據(jù)管理自動(dòng)分析等優(yōu)勢，已經(jīng)被眾多傳統(tǒng)行業(yè)作為數(shù)字化信息管理的工具。皮革企業(yè)作為相對傳統(tǒng)的制造型行業(yè)，無論是其車間生產(chǎn)、設(shè)備運(yùn)行或物流倉儲，還是信息采集、數(shù)據(jù)分析，都需要進(jìn)行精細(xì)化管理來應(yīng)對企業(yè)發(fā)展。

因此，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效融入皮革企業(yè)管理之中，對其進(jìn)行數(shù)據(jù)庫開發(fā)，可有效解決當(dāng)前皮革企業(yè)管理中存在的問題，并提高企業(yè)管理的效率，使企業(yè)朝著健康數(shù)字化方向發(fā)展。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)背景的皮革管理數(shù)據(jù)庫內(nèi)容

2.1 設(shè)計(jì)目的

針對當(dāng)前傳統(tǒng)皮革企業(yè)信息管理中存在的問題，例如生產(chǎn)數(shù)據(jù)存在誤差、信息傳輸速度慢、人工數(shù)據(jù)分析常出錯(cuò)、管理系統(tǒng)響應(yīng)效率低、企業(yè)管理協(xié)調(diào)性差等現(xiàn)象[2]，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為系統(tǒng)架構(gòu)背景，設(shè)計(jì)一款適用于現(xiàn)代皮革企業(yè)信息管理的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，以此提升皮革企業(yè)管理數(shù)字化與智能化發(fā)展。

2.2 模塊內(nèi)容

皮革管理數(shù)據(jù)庫以物聯(lián)網(wǎng)中的感知層、應(yīng)用層及網(wǎng)絡(luò)層作為不同模塊區(qū)分的主要集合。模塊內(nèi)容分為了界面模塊、皮革生產(chǎn)管理模塊、皮革信息采集模塊、皮革數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊、皮革生產(chǎn)監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊等。

其中，皮革管理數(shù)據(jù)庫中的感知層主要是用以實(shí)現(xiàn)對皮革數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的界面控制；應(yīng)用層通過信息的接受發(fā)送命令，從而實(shí)現(xiàn)皮革從生產(chǎn)監(jiān)測到數(shù)據(jù)分析及功能的實(shí)現(xiàn)[3]；網(wǎng)絡(luò)層則是通過網(wǎng)站服務(wù)器與文件服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對皮革管理過程中各類數(shù)據(jù)的及時(shí)存儲，具體模塊內(nèi)容分布如圖1 所示。

圖1 不同層面的模塊內(nèi)容分布Fig.1 Distribution of module contents at different levels

3 基于物聯(lián)網(wǎng)背景的皮革管理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 感知層設(shè)計(jì)

在皮革管理數(shù)據(jù)庫感知層設(shè)計(jì)中，主要針對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理界面進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。選用人機(jī)界面（HMI）組態(tài)屏作為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)界面，其優(yōu)勢在于觸摸穩(wěn)定強(qiáng)、分辨率清晰度高、操控性能強(qiáng)大。

人機(jī)界面（HMI）組態(tài)屏主要分為主控制器與存儲器兩部分。主控制器包含了主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸與指令解析與執(zhí)行，利用FPGA（可編程器件集成電路）用來發(fā)送、接受命令和讀取、顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息[4]。

此外，組態(tài)屏中還利用Visual-TFT（虛擬串口屏軟件）還可以對整個(gè)界面進(jìn)行優(yōu)化與功能添加，擴(kuò)展組態(tài)屏界面的應(yīng)用內(nèi)容。同時(shí)，存儲器放置于串口平之中，同時(shí)還接受SD 卡與USB方式進(jìn)行信息讀取，無需復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，整個(gè)界面呈現(xiàn)出便捷、快速、簡易的特點(diǎn)。以人機(jī)界面（HMI）組態(tài)屏實(shí)現(xiàn)皮革管理數(shù)據(jù)感知層，具體的運(yùn)行流程如圖2 所示。

圖2 界面運(yùn)行流程Fig.2 Interface Operation Process

3.2 應(yīng)用層設(shè)計(jì)

應(yīng)用層是皮革信息管理數(shù)據(jù)庫中最為重要的部分，是整個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)功能的核心。應(yīng)用層設(shè)計(jì)主要包含用于基礎(chǔ)管理的服務(wù)器、Web 端及其他軟件工具之間的交互，其作用主要是用于信息數(shù)據(jù)的傳輸。

管理人員在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用層中，通過管理界面下達(dá)信息指令，數(shù)據(jù)傳導(dǎo)到服務(wù)器之中可進(jìn)行查詢與篩選存儲，在服務(wù)器中通過無線傳感器施加指令，可對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行注冊修改、實(shí)時(shí)監(jiān)測、任務(wù)布置等[5]。

同時(shí)，管理指令通過Web 端口可以自動(dòng)判斷信息指令的來源，根據(jù)信息指令的來源對其進(jìn)行數(shù)據(jù)分類，自動(dòng)歸結(jié)到數(shù)據(jù)庫中的Results 列表進(jìn)行篩查，將最終結(jié)果反饋到Web 端之中。此外，運(yùn)用其他軟件工具可以通過程序編程進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用層信息傳輸?shù)钠渌δ?，例如設(shè)備預(yù)警、管理監(jiān)控等，具體運(yùn)行流程如圖3 所示。

圖3 應(yīng)用層運(yùn)行流程Fig.3 Operation process of application layer

3.3 網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)

皮革管理數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)絡(luò)層是由通信網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)、以太網(wǎng)組成，通過數(shù)據(jù)傳輸，向服務(wù)器輸入數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行自動(dòng)報(bào)備存儲。在數(shù)據(jù)存儲過程中，依據(jù)數(shù)據(jù)的類型進(jìn)行自動(dòng)篩選分類。

以皮革生產(chǎn)預(yù)警監(jiān)測模塊為例，運(yùn)用RFID 射頻識別器可以對皮革生產(chǎn)過程中的皮革物料、設(shè)備狀態(tài)、上下貨流水線、生產(chǎn)環(huán)境溫度進(jìn)行信息采集，通過工業(yè)以太網(wǎng)和內(nèi)部局域網(wǎng)進(jìn)行通信數(shù)據(jù)的傳輸，并在文件服務(wù)器中進(jìn)行數(shù)據(jù)保存，通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值設(shè)定，判斷生產(chǎn)中存在的預(yù)警熱點(diǎn)，在界面層中顯示系統(tǒng)預(yù)警信息。同時(shí)，采集后的信息數(shù)據(jù)可在文件服務(wù)器中可進(jìn)行存儲和保留，方便管理人員隨時(shí)篩查數(shù)據(jù)，具體運(yùn)行流程如圖4 所示。

圖4 工業(yè)以太網(wǎng)預(yù)警監(jiān)測流程Fig.4 Industrial ethernet early warning monitoring process

4 基于物聯(lián)網(wǎng)背景的皮革管理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)優(yōu)勢

4.1 減輕管理人工成本，提高管理數(shù)字化效率

皮革管理數(shù)據(jù)庫基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，憑借著傳感器及企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)，可精準(zhǔn)識別數(shù)據(jù)信息，從而實(shí)現(xiàn)皮革從生產(chǎn)環(huán)節(jié)到車間設(shè)備等方面的全方位管理，運(yùn)用數(shù)字化方式極大地減輕了管理人員的工作壓力，管理人員通過數(shù)字化界面平臺對皮革數(shù)據(jù)信息進(jìn)行精準(zhǔn)有效控制，提高了企業(yè)管理數(shù)字化效率。

4.2 傳輸信息準(zhǔn)確快速，實(shí)現(xiàn)管理數(shù)據(jù)協(xié)同化

運(yùn)用皮革管理數(shù)據(jù)庫，管理人員無需投入額外的硬件成本和技術(shù)培訓(xùn)，可快速操作上手，實(shí)現(xiàn)皮革企業(yè)內(nèi)部信息數(shù)據(jù)的管理協(xié)同化，數(shù)據(jù)庫中的Results 列表可自動(dòng)篩選皮革信息數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確快速完成皮革企業(yè)各部門、各環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，有效提升皮革企業(yè)的精細(xì)化信息管理。

4.3 促進(jìn)生產(chǎn)智能發(fā)展，提升節(jié)能減排水平

由于在制革的過程之中會產(chǎn)生一定的污染，皮革企業(yè)在處理污染過程之中通過皮革數(shù)據(jù)庫中的傳感器，可以有效判斷污染系數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)的排污數(shù)據(jù)，進(jìn)行排污預(yù)警提醒，遠(yuǎn)程設(shè)置排污系統(tǒng)的開放與關(guān)閉功能，有效防止各類突發(fā)情況。同時(shí)，充分利用物聯(lián)網(wǎng)的分層技術(shù)對能耗進(jìn)行感知和檢測，利用系統(tǒng)中的功能層可以對企業(yè)成產(chǎn)過程中的能耗數(shù)據(jù)儲存、加工、查詢、分析，可以極大地提高了皮革生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的節(jié)能減排水平[6]。

5 結(jié)語

融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的皮革數(shù)據(jù)庫能夠推動(dòng)皮革企業(yè)信息化建設(shè)，提高企業(yè)信息數(shù)字化管理水平。通過控制器對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行接收、輸出與發(fā)送命令，有效提高皮革企業(yè)管理數(shù)據(jù)的協(xié)同性，為實(shí)現(xiàn)皮革企業(yè)在智能生產(chǎn)、統(tǒng)計(jì)分析、預(yù)警分析、終端系統(tǒng)管理提供良好的幫助。同時(shí)，皮革數(shù)據(jù)庫中對信息數(shù)據(jù)的實(shí)施把控，可以有效判斷生產(chǎn)周期效率，進(jìn)一步降低企業(yè)的人工管理成本，使企業(yè)更好地應(yīng)對復(fù)雜的市場變化。