工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤化工企業(yè)戶(hù)外大型設(shè)備監(jiān)測(cè)應(yīng)用研究

所屬分類(lèi)：建筑論文閱讀次時(shí)間：2020-02-20 08:41

本文摘要：摘要：本研究提出了基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的信息采集分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了針對(duì)唐山中潤(rùn)煤化工有限公司煤焦化工藝中裝煤車(chē)、推焦車(chē)、攔焦車(chē)、熄焦車(chē)等四大車(chē)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控整體框架，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、云端存儲(chǔ)、終端顯示功能。重點(diǎn)研發(fā)了信息采

　　摘要：本研究提出了基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的信息采集分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了針對(duì)唐山中潤(rùn)煤化工有限公司煤焦化工藝中裝煤車(chē)、推焦車(chē)、攔焦車(chē)、熄焦車(chē)等四大車(chē)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控整體框架，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、云端存儲(chǔ)、終端顯示功能。重點(diǎn)研發(fā)了信息采集設(shè)備、云平臺(tái)應(yīng)用程序等技術(shù)，并且以戶(hù)外大型設(shè)備中的推焦車(chē)數(shù)據(jù)采集為例進(jìn)行了測(cè)試。本研究成功構(gòu)建了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，并在中潤(rùn)公司得到了順利實(shí)施，達(dá)到了預(yù)期效果，為應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)煤焦化企業(yè)四大車(chē)的全面監(jiān)測(cè)監(jiān)控打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　關(guān)鍵詞：煤化工;工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);四大車(chē)監(jiān)測(cè)監(jiān)控;推焦車(chē)

自動(dòng)化

　　0引言

　　物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開(kāi)無(wú)線通信，智能移動(dòng)設(shè)備，大數(shù)據(jù)，處理器，傳感器等領(lǐng)域的快速發(fā)展。其中，特別是傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，在整合靈敏度和成本方面做得更好。在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，基于藍(lán)牙、Wi-Fi和LTE等協(xié)議的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)形式日益成熟，無(wú)線基站信號(hào)逐漸覆蓋大部分城市地區(qū)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可以幫助傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)到智能化的新階段。

　　1技術(shù)方案

　　1.1研究目標(biāo)

　　在本研究中，對(duì)嵌入式主板的整體開(kāi)發(fā)。通過(guò)擴(kuò)展外接設(shè)備，可監(jiān)測(cè)戶(hù)外大型設(shè)備的實(shí)際工作狀態(tài)。采集的數(shù)據(jù)可以被分析并進(jìn)行匯總，傳輸?shù)皆品⻊?wù)器并在終端同步顯示。通過(guò)這種方式，相關(guān)人員可以通過(guò)遠(yuǎn)程設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控大型設(shè)備的生產(chǎn)和運(yùn)行狀態(tài)，從而提高生產(chǎn)管理效率。

　　1.2外接設(shè)備選型

　　根據(jù)實(shí)際需求和成本考慮，主控芯片選型選擇ARM內(nèi)核處理器，其型號(hào)為三星S5P4418微處理器，該主控芯片是控制的核心部分，它負(fù)責(zé)主要信息的采集和操作、邏輯分析、機(jī)制執(zhí)行等處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有體積小，功耗低，性能高，成本低等特點(diǎn)。嵌入式處理器及主板參數(shù)本研究使用訊為公司生產(chǎn)的基于S5P4418微處理器的itop-4418嵌入式主板，其集成了豐富的硬件外設(shè)接口，例如USB接口，SPI接口，I2C總線接口，UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)，電源管理器，PWM定時(shí)器和許多通用輸入/輸出GPIO(GeneralPurposeInputOutput)引腳。

　　1.3操作系統(tǒng)的選擇

　　在操作系統(tǒng)中，各種操作系統(tǒng)的選擇應(yīng)充分考慮操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性和兼容性，如果只為一個(gè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)一個(gè)新的操作系統(tǒng)是非常困難的，特別是具有穩(wěn)定，高效和可靠等性能，作為嵌入式操作系統(tǒng)，通常是配置現(xiàn)有的操作系統(tǒng)。根據(jù)分析比較，Linux系統(tǒng)最適合這個(gè)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。Linux被選為本設(shè)計(jì)中用于開(kāi)發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)。

　　1.4接口與協(xié)議制定

　　目前嵌入式系統(tǒng)中常用的通用設(shè)備接口有I/O接口，有RS-232接口(串行通信接口)、Ethernet(以太網(wǎng)接口)、USB(UniversalSerialBUS，通用串行總線接口)、I2C(InterIntegratedCircuit，I2C總線)、SPI、LVDS(Low-VoltageDifferentialSignaling，低電壓差分信號(hào))、JTAG(JointTestActionGroup，聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組)、PCI(PeripheralComponentInterconnect，局部總線系統(tǒng))、HPI(HostPortInterface，主機(jī)通信接口)等。在推焦車(chē)上做實(shí)際測(cè)試采集三路數(shù)據(jù)，即推焦車(chē)啟停信息、位置距離信息、推桿工作信息。所以對(duì)于接口的數(shù)量選擇就是三個(gè)。

　　因推焦車(chē)的啟停信息在繼電器下取信號(hào)，對(duì)于繼電器信號(hào)的采集，因繼電器上接口為T(mén)TL，所以，這一路信號(hào)的采集主要通過(guò)TTL-串口轉(zhuǎn)換器與主板的串口連接。采用編碼器進(jìn)行位置距離信息的采集，也可采用串口與主板連接。采用工業(yè)相機(jī)抓拍推桿工作照片，關(guān)于工業(yè)相機(jī)與主板的連接問(wèn)題，首先考慮到傳輸?shù)氖菆D片，其圖片的數(shù)據(jù)較大，如果通過(guò)串口傳輸會(huì)造成很大的延遲并且會(huì)收不到圖片(串口傳輸速率較慢)，因此本研究中工業(yè)相機(jī)與主板的連接采用網(wǎng)口連接。

　　1.5數(shù)據(jù)傳輸

　　無(wú)線通信模塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用了QuectelEC204G無(wú)線通信芯片，采用高通MDM9215平臺(tái)。EC20支持LTE和GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)。EC20模塊封裝在標(biāo)準(zhǔn)PCIe接口中，嵌入式主板主要通過(guò)usb進(jìn)行通信。

　　1.6云端應(yīng)用

　　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是整個(gè)煤焦化四大車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)的核心，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器是數(shù)據(jù)監(jiān)控中心重要的組成部分，應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器共用同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本研究具體實(shí)施中租用了阿里云ECS服務(wù)器，具體的配置為(2vCPU8GB(I/O優(yōu)化)、ecs.t5-lc1m4.large、2Mbps)。在云端搭建了數(shù)據(jù)庫(kù)以及配置Web服務(wù)器。關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)控制器的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程分為兩個(gè)步驟。首先，數(shù)據(jù)接收的具體實(shí)現(xiàn)是基于TCP/IP協(xié)議中HTTP協(xié)議的Socket通信。在本系統(tǒng)中4G發(fā)送端為客戶(hù)端，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器為服務(wù)器端。

　　客戶(hù)端根據(jù)IP和端口找到服務(wù)器，服務(wù)器端接受請(qǐng)求并建立連接，至此完成一個(gè)數(shù)據(jù)通信通道建立。其次，在Web應(yīng)用層解析數(shù)據(jù)流，并分發(fā)至Service接口，在業(yè)務(wù)邏輯層操作Service對(duì)象進(jìn)行存儲(chǔ)業(yè)務(wù)邏輯處理，然后在數(shù)據(jù)持久層操作DAO對(duì)象完成最基本的增添數(shù)據(jù)邏輯操作，建立數(shù)據(jù)庫(kù)表的映射關(guān)系，最后由數(shù)據(jù)庫(kù)層操作數(shù)據(jù)庫(kù)完成最后的數(shù)據(jù)寫(xiě)入工作。本研究中推焦車(chē)的數(shù)據(jù)采集是不定時(shí)的，采用定時(shí)發(fā)送請(qǐng)求的方法。當(dāng)有采集的數(shù)據(jù)出現(xiàn)跳變或超出正常值等安全隱患時(shí)，能夠?qū)eb遠(yuǎn)程客戶(hù)端的用戶(hù)(包括管技人員的手機(jī)界面)發(fā)出警示信息提醒，可以遠(yuǎn)程操作，進(jìn)行人為干預(yù)，避免戶(hù)外大型設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的隱患由于排查不及時(shí)影響焦化分廠正常生產(chǎn)。

　　1.7顯示終端界面

　　利用web前端技術(shù)，采用HTML、CSS3、JavaScript等對(duì)頁(yè)面的整體布局以及邏輯關(guān)系進(jìn)行相應(yīng)的編寫(xiě)，使其可以直觀的反應(yīng)機(jī)房智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。對(duì)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新的部分構(gòu)造出div或者相關(guān)的函數(shù)，采用JSON技術(shù)對(duì)界面的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的更新。

　　2通信協(xié)議的制定

　　關(guān)于協(xié)議的制定，因?yàn)閭鬏數(shù)姆绞讲捎?G傳輸，所以，協(xié)議為T(mén)CP/IP協(xié)議，也就是利用socket編程，直接在串口進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程。這樣我們可以把串口當(dāng)做一個(gè)客戶(hù)端，把服務(wù)端安裝在服務(wù)器上。通過(guò)直接編譯Linux下的非阻塞socket編程，把串口采集的數(shù)據(jù)通過(guò)tcp協(xié)議進(jìn)行傳輸。其次在服務(wù)器與顯示端軟件的協(xié)議的制定，主要是前端界面顯示數(shù)據(jù)，在服務(wù)器上調(diào)用數(shù)據(jù)其用到的協(xié)議為HTTP(HyperTextTransferProtocol，超文本傳輸協(xié)議)協(xié)議。

　　3關(guān)鍵技術(shù)

　　本研究屬于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在戶(hù)外大型設(shè)備上的應(yīng)用研究，通過(guò)對(duì)嵌入式主板及外接設(shè)備進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)戶(hù)外大型設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及工作狀態(tài)等信息采集。同時(shí)，本研究搭建了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在大型設(shè)備上的監(jiān)控平臺(tái)，對(duì)日后功能的擴(kuò)展提供了便利條件。本研究重點(diǎn)對(duì)于采集前端、云端服務(wù)器以及終端軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，主要關(guān)鍵技術(shù)如下：①采用4G網(wǎng)絡(luò)的移植技術(shù)，將4G模塊嵌入至主板上，采用socket技術(shù)進(jìn)行通信，將數(shù)據(jù)傳輸至云端，減少現(xiàn)場(chǎng)線路敷設(shè)。②用外接設(shè)備來(lái)對(duì)戶(hù)外大型設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及工作狀態(tài)等信息進(jìn)行采集，并且對(duì)外接設(shè)備進(jìn)行開(kāi)發(fā)，以及通訊接口的開(kāi)發(fā)。③操作系統(tǒng)操作移植技術(shù)，主要對(duì)嵌入式Linux系統(tǒng)進(jìn)行操作，交叉編譯并且制作根文件系統(tǒng)。④遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)網(wǎng)站開(kāi)發(fā)技術(shù)，編寫(xiě)適合企業(yè)人員的類(lèi)似于組態(tài)軟件的界面，主要對(duì)PC端以及移動(dòng)端進(jìn)行編寫(xiě)，主要用到的技術(shù)有C語(yǔ)言、Java、JAVAWEB、HTML、CSS3、JavaScript、AJAX、JDBC等。

　　4總結(jié)

　　本研究是基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的探索性實(shí)際應(yīng)用，旨在逐步建立對(duì)裝煤車(chē)、推焦車(chē)、攔焦車(chē)、熄焦車(chē)四大車(chē)的全面監(jiān)測(cè)監(jiān)控的基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。所做的研究?jī)?nèi)容屬于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在實(shí)際應(yīng)用的起始部分，為日后實(shí)現(xiàn)煤化工企業(yè)戶(hù)外大型設(shè)備的智能化與自動(dòng)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控搭建了有效的技術(shù)平臺(tái)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]王平，魏旻.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)綜述[J].自動(dòng)化博覽，2012(S1)：44-46.

　　[2]康世龍，杜中一.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究概述[J].智能處理與應(yīng)用，2013，6：80-85.

　　[3]魏欽志.工業(yè)控制系統(tǒng)安全現(xiàn)狀及安全策略分析[J].信息安全與技術(shù)，2013(02)：23-26.

　　[4]MorrisT，VaughnR，DandassY.ARetrofitNetworkIntrusionDetectionSystemforMODBUSRTUandASCIIIndustrialControlSystems[C]，Maui，HI:2012.

　　[5]StoufferK，F(xiàn)alcoJ，ScarfoneK.GuidetoIndustrialControlSystems(ICS)Security[J]2011.

　　自動(dòng)化方向論文范文：自動(dòng)化加工技術(shù)在煤炭機(jī)械中的應(yīng)用

　　摘要：根據(jù)我國(guó)目前煤炭行業(yè)的自動(dòng)化加工技術(shù)在的發(fā)展現(xiàn)狀，并且結(jié)合相關(guān)公司的現(xiàn)代化應(yīng)用情況等，相關(guān)人員從安全生產(chǎn)和集中管控方面提出了新的想法，即將煤炭企業(yè)機(jī)械設(shè)備集中加入自動(dòng)化智能管理，依據(jù)這種方法來(lái)推動(dòng)當(dāng)前我國(guó)的煤炭行業(yè)的快速有序發(fā)展。