趙殿瑞，裴振英，張曉慧

（1.沈陽工程學(xué)院仿真中心；2.沈陽工程學(xué)院電力學(xué)院，遼寧 沈陽 110136）

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用已經(jīng)滲透到我們的生活和生產(chǎn)的各個(gè)角落，其中在工程機(jī)械領(lǐng)域，嵌入式技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。通過在嵌入式平臺(tái)上綜合全球定位系統(tǒng)、手機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)、智能處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)了工程機(jī)械設(shè)備的智能化識(shí)別定位、跟蹤、監(jiān)控和管理，使工程機(jī)械、操作手、技術(shù)服務(wù)工程師、代理店、制造廠直接實(shí)現(xiàn)異地、遠(yuǎn)程、動(dòng)態(tài)、全天候的“物物相連、人人相連、物人相連”。而作為實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的最關(guān)鍵技術(shù)之一的事件追蹤技術(shù)，直接關(guān)系到整個(gè)工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的信息獲取的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在開發(fā)階段事件追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)好壞，直接影響到開發(fā)進(jìn)度和開發(fā)出來的系統(tǒng)的可靠性和可拓展性，目前國(guó)內(nèi)外的工程機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)商在實(shí)現(xiàn)其設(shè)備的智能化構(gòu)建工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的時(shí)候，都是以各自設(shè)備為中心，缺乏統(tǒng)一的事件追蹤模型和報(bào)告模型，其產(chǎn)品很難具備兼容性，嚴(yán)重的影響了工程機(jī)械設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。針對(duì)這些問題本項(xiàng)目提出了一種通用的工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備事件追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過該系統(tǒng)能夠有效穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)對(duì)工程機(jī)械設(shè)備事件的追蹤和報(bào)告，并生成符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MMS報(bào)文。系統(tǒng)通過提供規(guī)范的接口和配置可以很方便的集成于各類不同的工程機(jī)械設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同設(shè)備的事件追蹤和報(bào)告，極大的簡(jiǎn)化了工程機(jī)械設(shè)備軟件開發(fā)的流程，有效的提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低開發(fā)成本，從而促進(jìn)工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)主要部分，硬件設(shè)計(jì)主要是完成對(duì)事件追蹤軟件系統(tǒng)的測(cè)試和系統(tǒng)性能評(píng)估，采用實(shí)驗(yàn)型系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。其中硬件系統(tǒng)主要由嵌入式ARM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，包括機(jī)械設(shè)計(jì)嵌入式子系統(tǒng)、設(shè)備數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、設(shè)備控制響應(yīng)子系統(tǒng)三個(gè)部分。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)是本項(xiàng)目的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容，整個(gè)軟件系統(tǒng)由事件對(duì)象配置子系統(tǒng)、事件服務(wù)追蹤配置子系統(tǒng)、事件報(bào)告配置子系統(tǒng)、事件追蹤內(nèi)核子系統(tǒng)和報(bào)文處理子系統(tǒng)五個(gè)部分組成，通過五個(gè)子系統(tǒng)的相互協(xié)調(diào)共同完成對(duì)工程機(jī)械設(shè)備的事件追蹤報(bào)告和實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械設(shè)備整體的智能化（圖1）。

1.1 事件對(duì)象配置子系統(tǒng)

事件對(duì)象配置子系統(tǒng)主要完成對(duì)設(shè)備追蹤的事件對(duì)象實(shí)體的信息配置，通過生成事件實(shí)體描述xml文件，傳輸給事件追蹤內(nèi)核，內(nèi)核根據(jù)接受到的事件實(shí)體配置XML文件對(duì)內(nèi)核追蹤事件對(duì)象進(jìn)行實(shí)體化。在內(nèi)存中創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的事件實(shí)體并納入監(jiān)控鏈表，對(duì)事件參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控完成對(duì)事件信息追蹤的功能。

1.2 事件服務(wù)追蹤配置子系統(tǒng)

圖1 系統(tǒng)方案示意圖

事件服務(wù)追蹤配置子系統(tǒng)主要完成對(duì)設(shè)備事件追蹤服務(wù)的相關(guān)參數(shù)的配置，通過接受服務(wù)器的配置命令，根據(jù)配置命令自動(dòng)完成事件追蹤服務(wù)的相關(guān)參數(shù)的配置和修改，并自動(dòng)生成事件追蹤內(nèi)核所需要的配置XML文件。

1.3 事件報(bào)告配置子系統(tǒng)

事件報(bào)告配置子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要完成對(duì)事件報(bào)告相關(guān)參數(shù)的在線配置和修改，服務(wù)器可以通過發(fā)送配置命令來實(shí)現(xiàn)對(duì)在線設(shè)備的事件報(bào)告參數(shù)的修改和重新配置。

1.4 事件追蹤內(nèi)核子系統(tǒng)

事件追蹤內(nèi)核子系統(tǒng)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵，內(nèi)核子系統(tǒng)可以根據(jù)配置系統(tǒng)的配置XML文件對(duì)設(shè)備事件追蹤進(jìn)行智能化管理與配置，其主要包括事件參數(shù)的檢測(cè)，事件參數(shù)的追蹤記錄和實(shí)時(shí)報(bào)告功能。能夠?qū)⒆粉檶?duì)象發(fā)生的事件實(shí)時(shí)報(bào)告給報(bào)文處理子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)追蹤對(duì)象的實(shí)時(shí)追蹤報(bào)告。

1.5 報(bào)文處理子系統(tǒng)

報(bào)文處理子系統(tǒng)主要完成整個(gè)系統(tǒng)的報(bào)文處理功能和網(wǎng)絡(luò)報(bào)文報(bào)告功能，通過該系統(tǒng)將內(nèi)核產(chǎn)生的內(nèi)核報(bào)文進(jìn)行MMS報(bào)文映射，將報(bào)文處理成標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)MMS報(bào)文，并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到指定目標(biāo)的服務(wù)器。

2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括嵌入式設(shè)備底層驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用層系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)，其中底層驅(qū)動(dòng)接口設(shè)計(jì)主要完成工程機(jī)械設(shè)備事件信息數(shù)據(jù)的映射和規(guī)范化傳輸，將IIC、串口、485總線接口等驅(qū)動(dòng)統(tǒng)一規(guī)范化成標(biāo)準(zhǔn)的工程機(jī)械設(shè)備事件數(shù)據(jù)模板進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸。應(yīng)用層程序主要完成系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)和相應(yīng)的接口設(shè)計(jì)，其中包括事件對(duì)象配置子系統(tǒng)、事件服務(wù)追蹤配置子系統(tǒng)、事件報(bào)告配置子系統(tǒng)、報(bào)文處理子系統(tǒng)和事件追蹤內(nèi)核子系統(tǒng)，通過五個(gè)子系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)工作共同完成對(duì)設(shè)備事件的追蹤報(bào)告和實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的MMS報(bào)文傳輸，將設(shè)備事件實(shí)時(shí)的報(bào)告給指定的服務(wù)目標(biāo)，其設(shè)計(jì)整體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 軟件系統(tǒng)方案示意圖

3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)主要是完成對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的驗(yàn)證，模擬構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。其中包括兩個(gè)工程機(jī)械設(shè)備的模擬，通過嵌入式ARM平臺(tái)進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械設(shè)備智能體的構(gòu)建。主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息采集和處理，實(shí)現(xiàn)設(shè)備事件服務(wù)追蹤的實(shí)時(shí)報(bào)告等功能。服務(wù)器端以PC機(jī)器模擬，通過構(gòu)建服務(wù)器端程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)模擬的工程機(jī)械設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和在線配置功能。其設(shè)計(jì)架構(gòu)原理如圖3所示。

圖3 硬件設(shè)計(jì)架構(gòu)原理圖

4 結(jié)語

本文提出和設(shè)計(jì)的嵌入式工程機(jī)設(shè)備事件追蹤系統(tǒng)有效的解決工程機(jī)械設(shè)備中事件模型的構(gòu)建問題，為設(shè)備事件追蹤服務(wù)軟件開發(fā)過程提供一套通用高效的事件追蹤方法，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械設(shè)備事件追蹤服務(wù)的可配置性，提高工程機(jī)械設(shè)備的智能化程度，能夠有效的促進(jìn)工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣和應(yīng)用、效益明顯。

[1] 楊永生.基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的機(jī)械設(shè)備可靠性評(píng)估模型[J].四川兵工學(xué)報(bào),2010,31(7):49-51.

[2] 夏曉雷,張?jiān)?楊根喜.現(xiàn)代科技條件下機(jī)械故障診斷技術(shù)的發(fā)展[J].徐州工程學(xué)院學(xué)報(bào),2012,21(9):67-69.