潘俊虹 余文森 焦金濤

(1. 武夷學(xué)院數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院， 福建 武夷山 354300; 2. 認(rèn)知計(jì)算與智能信息處理福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 福建 武夷山 354300; 3. 蘇州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 江蘇 蘇州 215006)

物聯(lián)制造技術(shù)框架研究與實(shí)現(xiàn)

潘俊虹1，2余文森1,2,3焦金濤1,2

(1. 武夷學(xué)院數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院， 福建 武夷山 354300; 2. 認(rèn)知計(jì)算與智能信息處理福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 福建 武夷山 354300; 3. 蘇州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 江蘇 蘇州 215006)

針對(duì)物聯(lián)制造系統(tǒng)可移植性和復(fù)用性差的問(wèn)題，進(jìn)行物聯(lián)制造技術(shù)框架研究。提出由感知識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)傳輸、管理服務(wù)、綜合應(yīng)用等四大模塊構(gòu)成的物聯(lián)制造技術(shù)框架，給出了可復(fù)用、易移植、易擴(kuò)展的原型系統(tǒng)。該框架結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)體系層次化和嵌入式系統(tǒng)軟硬件構(gòu)件化的設(shè)計(jì)思想及抽象系統(tǒng)共性元素，融合了微控制器編程、Web應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)等技術(shù)，縮短了開(kāi)發(fā)周期，開(kāi)發(fā)效率大幅提升。

物聯(lián)制造； 構(gòu)件化； 技術(shù)框架； 原型系統(tǒng)

物聯(lián)制造是一種新型制造和信息服務(wù)模式，融合了感知識(shí)別技術(shù)、嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等電子信息技術(shù)與制造技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)制造環(huán)境、資源與產(chǎn)品等信息的動(dòng)態(tài)感知、智能處理與智能控制[1]。目前，物聯(lián)制造系統(tǒng)大多為特定項(xiàng)目專用，系統(tǒng)的可移植性和復(fù)用性相對(duì)較差。開(kāi)發(fā)過(guò)程涉及核心單元的微控制器品目繁多，且應(yīng)用需求也各不相同。若要開(kāi)發(fā)新系統(tǒng)，則需要重新設(shè)計(jì)，存在開(kāi)發(fā)周期拉長(zhǎng)、成本增加等一系列問(wèn)題[2]。

設(shè)計(jì)良好的技術(shù)框架不僅能提高軟硬件構(gòu)件的可復(fù)用性、可移植性和可擴(kuò)展性，也符合包括嵌入式技術(shù)、軟硬件構(gòu)件技術(shù)和信息融合技術(shù)不斷發(fā)展的趨勢(shì)。本次研究從嵌入式硬件選型設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)的上下行流程設(shè)計(jì)和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)編程、網(wǎng)關(guān)、服務(wù)監(jiān)聽(tīng)和Web應(yīng)用程序設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了功能抽象設(shè)計(jì)和任務(wù)劃分,并提供了可快速開(kāi)發(fā)應(yīng)用的原型系統(tǒng)。

1 技術(shù)框架總體設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)思路

從物聯(lián)網(wǎng)角度來(lái)說(shuō),物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)通常可分為感知識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)傳輸、管理服務(wù)和綜合應(yīng)用4個(gè)層次[3]。依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)4個(gè)層次的劃分，將物聯(lián)制造技術(shù)框架分為感知識(shí)別控制、E-W(Ethernet-WSCN，以太網(wǎng)-無(wú)線傳感網(wǎng))網(wǎng)關(guān)、系統(tǒng)監(jiān)聽(tīng)及Web綜合應(yīng)用4個(gè)組成模塊。這4個(gè)模塊并非和物聯(lián)網(wǎng)框架完全一一對(duì)應(yīng)，而是根據(jù)本框架特點(diǎn)作出定義。圖1所示為物聯(lián)網(wǎng)各層與物聯(lián)制造技術(shù)架構(gòu)對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)各層與物聯(lián)制造技術(shù)架構(gòu)對(duì)應(yīng)關(guān)系圖

1.2 數(shù)據(jù)事務(wù)流程

根據(jù)物聯(lián)制造系統(tǒng)數(shù)據(jù)流通的雙向性，抽象出數(shù)據(jù)事務(wù)的概念，將數(shù)據(jù)流分成上行數(shù)據(jù)事務(wù)和下行數(shù)據(jù)事務(wù)[4]。上行數(shù)據(jù)事務(wù)是指，從WSCN(wireless sensor & control network,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò))節(jié)點(diǎn)傳感器采集數(shù)據(jù)，按照通信協(xié)議以無(wú)線方式發(fā)送至E-W網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)利用互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程服務(wù)器，運(yùn)行在服務(wù)器中的系統(tǒng)監(jiān)聽(tīng)程序?qū)⑹盏降臄?shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，遠(yuǎn)程人機(jī)交互程序則可根據(jù)具體需求讀取數(shù)據(jù)庫(kù)，以友好的界面顯示數(shù)據(jù)。下行數(shù)據(jù)事務(wù)則是指，人機(jī)交互程序通過(guò)E-W網(wǎng)關(guān)向WSCN節(jié)點(diǎn)下達(dá)命令，同時(shí)命令數(shù)據(jù)也會(huì)被存入數(shù)據(jù)庫(kù)，由系統(tǒng)監(jiān)聽(tīng)程序從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取命令信息并通過(guò)E-W網(wǎng)關(guān)遠(yuǎn)程無(wú)線發(fā)送至目標(biāo)WSCN節(jié)點(diǎn)執(zhí)行。圖2所示為數(shù)據(jù)事務(wù)流程示意圖。

圖2 數(shù)據(jù)事務(wù)流程示意圖

2 感知識(shí)別控制模塊

感知識(shí)別控制模塊是包括各種類型的傳感器、控制器和具有一定計(jì)算能力、無(wú)線通信能力的節(jié)點(diǎn)(WSCN節(jié)點(diǎn))，在物聯(lián)制造框架中處于最底層位置。其主要職責(zé)是，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集各種終端數(shù)據(jù)并進(jìn)行加工處理，通過(guò)短距離現(xiàn)有或自組無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān)進(jìn)行上行、下行的雙向數(shù)據(jù)通信。

2.1 硬件要素分析與選型

感知識(shí)別控制硬件包括5大組成部分：感知模塊、微控制器模塊、無(wú)線通信模塊、控制模塊和電源模塊[5]。其中，感知模塊用來(lái)采集外部世界的環(huán)境信息并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；微控制器模塊是整個(gè)感控模塊的最核心部分，包含CPU、存儲(chǔ)器、IO接口等，具

有一定的信息處理能力，主要是對(duì)感知模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，同時(shí)負(fù)責(zé)感控模塊的任務(wù)調(diào)度等事物；無(wú)線通信模塊能與外部設(shè)備進(jìn)行通信，負(fù)責(zé)進(jìn)行信息的發(fā)送和接收；電源模塊則為以上各個(gè)模塊的工作提供能源供應(yīng)。

感控模塊對(duì)應(yīng)一組WSCN節(jié)點(diǎn)，WSCN節(jié)點(diǎn)硬件性能必須符合以下基本條件：低功耗和低成本；接口豐富；抗干擾能力強(qiáng)；有一定數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)能力。我們選用了NXP公司于2014年正式推出的MKW01Z128(KW01)芯片，芯片內(nèi)部集成了KL26微控制器，和SX1231無(wú)線收發(fā)器，運(yùn)行速率高達(dá)48 MHz，擁有128KiB Flash和16KiB SRAM，可提供模塊功能有RF、16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器)、UART、IIC、SPI等，是一款面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的超低功耗微控制器，在功能模塊、能耗成本等方面都能較好地滿足技術(shù)框架的基本要求。

2.2 WSCN節(jié)點(diǎn)軟件編程

WSCN節(jié)點(diǎn)軟件的可重用性是縮短物聯(lián)制造系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期和提高軟件質(zhì)量的關(guān)鍵因素。WSCN節(jié)點(diǎn)主要功能包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)解析處理以及控制執(zhí)行等。 按照軟件分層的思想，將節(jié)點(diǎn)軟件程序劃分為軟件構(gòu)件層、通信協(xié)議層和應(yīng)用層。軟件構(gòu)件層主要負(fù)責(zé)初始化MCU各模塊和芯片寄存器；通信協(xié)議層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的解幀和組幀操作；應(yīng)用層根據(jù)通信協(xié)議層解析對(duì)命令字進(jìn)行判斷并執(zhí)行相應(yīng)的操作。

基于WSCN節(jié)點(diǎn)程序的可復(fù)用性考慮，使用免費(fèi)開(kāi)源實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)MQXLite的簡(jiǎn)化版，搭建了基于KW01的WSCN節(jié)點(diǎn)的軟件工程框架。使用實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)(RTOS)有利于將復(fù)雜的系統(tǒng)功能問(wèn)題分解成獨(dú)立性較強(qiáng)高的各項(xiàng)任務(wù)。經(jīng)過(guò)合理的任務(wù)劃分，能夠使程序設(shè)計(jì)更加清晰、高效。WSCN節(jié)點(diǎn)按照接收數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)等不同子任務(wù)來(lái)工作,因此編程的重點(diǎn)就是根據(jù)WSCN節(jié)點(diǎn)的基本功能，按照構(gòu)件化的原則設(shè)計(jì)不同的且相互獨(dú)立的任務(wù)。表1所示為WSCN節(jié)點(diǎn)任務(wù)列表。

表1 WSCN節(jié)點(diǎn)任務(wù)列表

2.3 WSCN節(jié)點(diǎn)軟件可復(fù)用可移植性分析

考慮到硬件平臺(tái)的多樣性和編程框架的通用性， 保留了MQXLite模板的前8個(gè)目錄不變。在整個(gè)工程框架中，這些文件均與實(shí)際項(xiàng)目無(wú)關(guān)。如果不改變硬件，那么這些文件夾則無(wú)需改動(dòng)。不同應(yīng)用的需求和功能有所不同，數(shù)據(jù)采集和控制對(duì)象也有所區(qū)別。目錄中的2個(gè)任務(wù)TASK_HANDLE 和 TASK_AD，其作用是將采集到的信息轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的實(shí)際物理量，需依據(jù)傳感器類型而定。同時(shí)，可以在通信格式中添加項(xiàng)目所需的命令字和內(nèi)容，依據(jù)定義的通信協(xié)議對(duì)命令字和命令內(nèi)容分別進(jìn)行處理，并在文件夾中的中斷服務(wù)例程按照實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)和注冊(cè)。在實(shí)際項(xiàng)目中可以根據(jù)功能需要添加自己的新任務(wù)。

3 E-W網(wǎng)關(guān)模塊

E-W網(wǎng)關(guān)模塊實(shí)現(xiàn)物聯(lián)制造異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，具備網(wǎng)絡(luò)接入、通信格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)及處理等功能，是連接感知網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的紐帶，在物聯(lián)制造框架中處于中間層位置。E-W網(wǎng)關(guān)將感知識(shí)別層發(fā)來(lái)的信息數(shù)據(jù)按照標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行統(tǒng)一封裝，把各類感知網(wǎng)絡(luò)通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換接入到傳輸網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也將上層下達(dá)的指令解析成感知網(wǎng)絡(luò)格式指令，使得感知網(wǎng)絡(luò)和上層互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)和信令，保證整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)信息傳送的準(zhǔn)確流暢。

3.1 網(wǎng)關(guān)硬件分析與選型

E-W網(wǎng)關(guān)由主控模塊、以太網(wǎng)接口模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊和電源模塊組成。主控模塊不僅需要具備一定的數(shù)據(jù)處理能力，且要協(xié)調(diào)網(wǎng)關(guān)的相關(guān)模塊工作，是網(wǎng)關(guān)的核心模塊。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊負(fù)責(zé)網(wǎng)關(guān)和下層WSCN節(jié)點(diǎn)通信；以太網(wǎng)接口模塊負(fù)責(zé)網(wǎng)關(guān)和上層互聯(lián)網(wǎng)之間的連接；電源模塊為各模塊提供能源支持。圖3所示為網(wǎng)關(guān)模塊硬件組成結(jié)構(gòu)圖。

圖3 網(wǎng)關(guān)模塊硬件組成結(jié)構(gòu)圖

考慮芯片引腳、存儲(chǔ)器資源以及接口功能、運(yùn)行速度以及穩(wěn)定性方面的因素，網(wǎng)關(guān)主控芯片選用NXP公司的Kinetis K64芯片，K64內(nèi)置DSP處理器和單精度浮點(diǎn)單元，片上集成了1MB Flash和256KB SRAM，最多支持6路串口，3路SPI和1路CAN，芯片還支持通過(guò)Flexbus總線外擴(kuò)SRAM，NOR Flash或者總線接口的以太網(wǎng)控制器芯片。能較好地適應(yīng)網(wǎng)關(guān)主控模塊的功能需求。

為了便于和WSCN節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，網(wǎng)關(guān)無(wú)線轉(zhuǎn)發(fā)模塊同樣選用KW01作為轉(zhuǎn)發(fā)通信芯片。

以太網(wǎng)模塊選用多功能“串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)”轉(zhuǎn)換器TCP232-E5模塊。TCP232-E5模塊是一款實(shí)現(xiàn)TCP或UDP數(shù)據(jù)包與串口數(shù)據(jù)透明傳輸?shù)脑O(shè)備，內(nèi)部集成TCPIP協(xié)議棧，向上提供10100M以自適應(yīng)太網(wǎng)接口，向下提供1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RS232串行口，通訊參數(shù)可通過(guò)多種方式予以設(shè)置。該模塊具有功耗低、速度快、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。以太網(wǎng)模塊通過(guò)串口與主控模塊進(jìn)行通信，引腳4作為串口接收端，引腳5作為串口發(fā)送端。

3.2 網(wǎng)關(guān)軟件編程

E-W網(wǎng)關(guān)軟件工程框架同樣采用上文WSCN節(jié)點(diǎn)軟件框架，其特點(diǎn)不再贅述。表2 網(wǎng)關(guān)主控模塊任務(wù)列表。網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)KW01節(jié)點(diǎn)程序任務(wù)劃分大致與WSCN節(jié)點(diǎn)一致，只是少了對(duì)終端節(jié)點(diǎn)所收數(shù)據(jù)的處理和回發(fā)機(jī)制。

表2 網(wǎng)關(guān)主控模塊任務(wù)列表

3.3 E-W網(wǎng)關(guān)軟件可復(fù)用可移植性分析

網(wǎng)關(guān)軟件編程包含主控芯片程序和轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)程序兩部分。其中，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)采用的是和WSCN節(jié)點(diǎn)相同的KW01芯片，因此可復(fù)用性可參照所述內(nèi)容。而主控芯片K64所使用的是與轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)相同的基于MQXLite操作系統(tǒng)的軟件框架。在前8個(gè)目錄中，對(duì)于不同項(xiàng)目需求復(fù)用E-W網(wǎng)關(guān)軟件框架時(shí)，無(wú)須關(guān)注框架中那些通用部分，而是僅對(duì)task_uart5_send和 task_enet_deframe進(jìn)行相應(yīng)的解析，即在互聯(lián)網(wǎng)和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。在程序涉及的通信格式中增加相應(yīng)的命令字和命令內(nèi)容，且文件夾中的中斷服務(wù)例程也要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)和注冊(cè)。最后應(yīng)注意的是宏定義部分，必須依據(jù)實(shí)際情況重新定義IP地址和端口號(hào)。

4 系統(tǒng)監(jiān)聽(tīng)模塊

系統(tǒng)監(jiān)聽(tīng)模塊在物聯(lián)制造框架中是一個(gè)運(yùn)行在服務(wù)器端的程序(monitor)，主要作用是接收和處理由E-W網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，同時(shí)將從Web應(yīng)用層發(fā)來(lái)的指令轉(zhuǎn)發(fā)給E-W網(wǎng)關(guān)，在整個(gè)技術(shù)框架中處于中間層，是網(wǎng)關(guān)與數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)交互軟件的通信媒介。

4.1 monitor程序設(shè)計(jì)

monitor程序傳輸分為上行和下行方向。monitor程序采用多線程異步 socket 機(jī)制，使得服務(wù)器的同一個(gè)端口可以與多個(gè)E-W網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信。根據(jù)軟件分層的設(shè)計(jì)思想，從邏輯業(yè)務(wù)上將系統(tǒng)監(jiān)聽(tīng)模塊劃分為網(wǎng)絡(luò)通信層、數(shù)據(jù)處理層和應(yīng)用層[6]。圖4所示為監(jiān)聽(tīng)(monitor)程序邏輯層次圖。

圖4 監(jiān)聽(tīng)(monitor)程序邏輯層次圖

4.2 monitor程序可復(fù)用性分析

網(wǎng)絡(luò)通信層負(fù)責(zé)建立或者關(guān)閉網(wǎng)關(guān)與monitor程序之間的連接以及兩者之間的數(shù)據(jù)交互，與用戶需求和通信協(xié)議均無(wú)關(guān)聯(lián)，因此在復(fù)用 monitor程序時(shí)，該層內(nèi)容無(wú)需任何改動(dòng)即可直接使用。

數(shù)據(jù)處理層負(fù)責(zé)處理網(wǎng)關(guān)和系統(tǒng)監(jiān)聽(tīng)模塊之間、人間交互軟件與系統(tǒng)監(jiān)聽(tīng)模塊之間的交互數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取分析、組幀等操作。不同項(xiàng)目的需求差異會(huì)產(chǎn)生通信協(xié)議中命令字有所變化等問(wèn)題，因此，數(shù)據(jù)處理層處理程序也需要進(jìn)行相應(yīng)的修改，但也僅需按照新的命令字處理數(shù)據(jù)即可，其他則無(wú)需變動(dòng)。

應(yīng)用層負(fù)責(zé)根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的不同解決方案對(duì)信息做進(jìn)一步的處理，與具體的項(xiàng)目直接相關(guān)。若用戶提出新需求，其他2層不需變動(dòng)，僅需修改本層便可實(shí)現(xiàn)功能的變更。monitor程序工程框架物理組織和邏輯組織一致，簡(jiǎn)潔易懂，且嚴(yán)格遵循軟件工程基本思想，結(jié)構(gòu)清晰、內(nèi)容安排合理，具有易移植、易擴(kuò)展的特點(diǎn)。

5 Web綜合應(yīng)用模塊

綜合應(yīng)用模塊是人機(jī)交互的接口，主要是以友好的圖形化界面為用戶提供各種管理與系統(tǒng)維護(hù)等功能。 采用ASP.NET構(gòu)建了一個(gè)通用簡(jiǎn)易的Web應(yīng)用程序，按照微軟的定義，Web系統(tǒng)框架可分為四個(gè)層次：實(shí)體層(ML)、表示層(UI)、業(yè)務(wù)邏輯層(BLL)、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層(DAL)[7]。表示層的功能是展現(xiàn)給用戶界面，是用戶與系統(tǒng)的接口；業(yè)務(wù)邏輯層的功能是根據(jù)具體問(wèn)題，對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行處理；數(shù)據(jù)訪問(wèn)層的功能是直接操作數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的增、刪、改、查操作等。各層之間嚴(yán)格分層，不允許跨層訪問(wèn) 。圖5 所示為Web應(yīng)用程序四層架構(gòu)圖。

圖5 Web應(yīng)用程序四層架構(gòu)圖

為了驗(yàn)證技術(shù)框架的正確性和可行性，我們通過(guò)Web應(yīng)用程序發(fā)送了一組數(shù)據(jù)幀并添加新的命令字進(jìn)行了通路測(cè)試。實(shí)驗(yàn)將一組數(shù)據(jù)發(fā)送至WSCN節(jié)點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)加1操作后通過(guò)E-W網(wǎng)關(guān)回傳至服務(wù)器，并在Web頁(yè)面顯示。圖 6 所示為物聯(lián)制造技術(shù)框架通路測(cè)試界面。結(jié)果表明整個(gè)技術(shù)框架數(shù)據(jù)傳送通暢、運(yùn)行良好。在實(shí)際應(yīng)用中技術(shù)框架和特定項(xiàng)目無(wú)關(guān)，且在物聯(lián)制造系統(tǒng)當(dāng)中，命令及數(shù)據(jù)的執(zhí)行和傳送流程基本都遵循著相同的規(guī)律，只需將據(jù)采集模塊和設(shè)備控制模塊來(lái)替代通路測(cè)試模塊，再根據(jù)需要參照上述測(cè)試模塊進(jìn)行相應(yīng)修改即可。因此，該技術(shù)框架具備了較好的可復(fù)用性、易移植性和可擴(kuò)展性。

圖6 物聯(lián)制造技術(shù)框架通路測(cè)試界面

6 結(jié) 語(yǔ)

采用物聯(lián)網(wǎng)體系層次化和軟硬件構(gòu)件化的設(shè)計(jì)思想，合理劃分構(gòu)件化的功能模塊，設(shè)計(jì)了一種可復(fù)用、易移植和易擴(kuò)展的物聯(lián)制造技術(shù)框架，并給出了一個(gè)物聯(lián)制造原型系統(tǒng)實(shí)例。實(shí)驗(yàn)證明，技術(shù)框架能較好地實(shí)現(xiàn)信息的上傳下達(dá)，構(gòu)件化和通用性的設(shè)計(jì)提高了物聯(lián)制造系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率，縮短了開(kāi)發(fā)周期，為物聯(lián)制造系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了一種新的思路。

[1] 侯瑞春，丁香乾，陶冶，等.物聯(lián)制造及相關(guān)技術(shù)架構(gòu)研究[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2014，20(1): 12.

[2] 薛燕紅.物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)探討[J].陜西理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，29(3):18-22.

[3] 孫其博，劉杰.物聯(lián)網(wǎng)概念、架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究綜述[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，33(3):1-3.

[4] 范寧寧 .基于WSCN與E_Ethernet相結(jié)合的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)框架研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2016(5):54-55.

[5] 江峰.構(gòu)件化嵌入式系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[D].杭州：浙江大學(xué)，2004:16.

[6] 潘啟勇，王宜懷.互聯(lián)網(wǎng)智能制造技術(shù)框架研究[J].常熟理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2016(4):77-78.

[7] 宋波，趙永翼，張悅，等.一種規(guī)范Web開(kāi)發(fā)框架的研究與實(shí)現(xiàn)[J].微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)，2007，24(7)：201-203.

Research and Implementation of Technical Framework of Internet of Manufacturing

PANJunhong1,2YUWensen1,2,3JIAOJintao1,2

(1.School of Mathematics and Computer Science, Wuyi University, Wuyishan Fujian 354300, China; 2.Key Laboratory of Cognitive Computing and Intelligent Information Processing of Fujian Education Institutions, Wuyishan Fujian 354300, China; 3.School of Computer Science and Technology, Soochow University, Suzhou Jiangsu 215006, China)

The internet of manufacturing system is poor in portability and reusability, so the internet of manufacturing technology frame is studied. A framework for manufacturing technology of four modules, such as perception and recognition control, is presented. It is related to a prototype system, with reusable, easy to transplant and extensible as its features, combined with system hierarchy of the internet of things, embedded system based on software and hardware componentization, and common elements of abstract system. Technology like microcontroller programming and web application development is applied in the technical framework, which can improve the development efficiency and shorten the development cycle.

internet of manufacturing; componentization; technical framework; prototype system

2017-03-22

福建省科技廳自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2015J01669)；福建省教育廳科技項(xiàng)目(JAT160521)；武夷學(xué)院?？蒲谢痦?xiàng)目(XD201506)

潘俊虹(1980 — )，男，碩士，講師，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

TP393

A

1673-1980(2017)04-0091-05