樓 彬 沈焱鑫

1.嘉興南洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江嘉興 314000；2.無錫?？匚锫?lián)網(wǎng)科技有限公司，江蘇無錫 214000

在這全球新一輪科技革命興起的時(shí)代，智能制造快速發(fā)展，針對(duì)我國智能制造行業(yè)面臨的困難，如何順利抓住這個(gè)機(jī)遇，能否順利轉(zhuǎn)型升級(jí)，解決各個(gè)企業(yè)、工廠間的信息孤島化、數(shù)據(jù)不透明等問題，已迫在眉睫[1-3]。致力于利用新的生產(chǎn)方式和產(chǎn)業(yè)形態(tài)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工勞動(dòng)，我國相繼出臺(tái)了一系列政策，包括《“十三五”規(guī)劃》[4]、《中國制造2025》、《國務(wù)院關(guān)于深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見》、《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》，用來鼓勵(lì)和推動(dòng)智能制造行業(yè)發(fā)展。智能制造，企業(yè)生產(chǎn)與管理的升級(jí)，是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢，設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集是智能制造的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，市場前景巨大。

結(jié)合控制科學(xué)、物聯(lián)網(wǎng)、信息化、嵌入式等技術(shù)，與西門子MES團(tuán)隊(duì)建立了密切的合作關(guān)系，建立了完善的項(xiàng)目操作流程及管理規(guī)范。本文推出了智能井蓋遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)智能井蓋的遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理、調(diào)試、維護(hù)等功能，助力工業(yè)、企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)透明化、可視化，管理信息化、即時(shí)化，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)智慧工廠、為我國實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

在電氣化控制井蓋的基礎(chǔ)上，加入PLC等智能控制單元，實(shí)現(xiàn)智能控制。具體功能如：（1）實(shí)現(xiàn)開關(guān)井蓋電機(jī)的變頻控制，做到一鍵應(yīng)急快速開啟；（2）故障點(diǎn)在線管控，實(shí)現(xiàn)故障及時(shí)報(bào)警，目標(biāo)做到故障預(yù)警；（3）實(shí)現(xiàn)井下視頻監(jiān)控；（4）井蓋定位管理，實(shí)現(xiàn)快速查找，路徑導(dǎo)航。

為適應(yīng)不同的通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，需要通過選擇不同的HODLIA IMU監(jiān)控終端來匹配相應(yīng)的遠(yuǎn)程設(shè)備的物理接口。通過這些監(jiān)控終端，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與中心機(jī)房的服務(wù)器數(shù)據(jù)交互。通過上位機(jī)，可通過修改各個(gè)參數(shù)、地址實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備的控制，同時(shí)還能實(shí)時(shí)在線檢測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。此外，還可以通過調(diào)用網(wǎng)絡(luò)攝像頭，通過視頻來觀測設(shè)備的現(xiàn)場運(yùn)行狀況。為防止系統(tǒng)遭到惡意攻擊或非法篡改，我們還設(shè)立了防火墻。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 硬件實(shí)現(xiàn)

通過連接相應(yīng)的物理接口，可實(shí)現(xiàn)PLC與HODLIA IMU之間的數(shù)據(jù)交互。HODLIA IMU智能監(jiān)控單元如圖2所示，硬件清單如表1所示。

圖2 HODLIA IMU智能監(jiān)控單元

表1 智能井蓋遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的硬件清單

HODLIA IMU智能監(jiān)控單元由內(nèi)部、前端和后端3塊工作機(jī)制構(gòu)成。

內(nèi)部主要實(shí)現(xiàn)“類透傳”模式，完成對(duì)協(xié)議的“打包”和“拆包”工作；前端主要實(shí)現(xiàn)HODLIA IMU與PLC的數(shù)據(jù)交互，將內(nèi)部“拆包”后的協(xié)議與PLC建立通信；后端主要實(shí)現(xiàn)IMU與服務(wù)器的遠(yuǎn)程通信，將內(nèi)部“打包”后的協(xié)議群上傳服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)新項(xiàng)目的遠(yuǎn)程控制。通過這三者的有機(jī)結(jié)合，能夠有效提高平臺(tái)通信速率。HODLIA IMU協(xié)議轉(zhuǎn)換過程如圖3所示，HODLIA IMU選型如表2所示。

圖3 HODLIA IMU協(xié)議轉(zhuǎn)換示意圖

表2 HODLIA IMU選型

3 軟件實(shí)現(xiàn)

HODLIA WEB組態(tài)操作系統(tǒng)主要由HODLIA通信中間件、HODLIA WEB組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)庫三部分組成，如圖4所示。該系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，只需進(jìn)行簡單的二次開發(fā)就能實(shí)現(xiàn)平臺(tái)對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備的搭建、添加和維護(hù)。我們可以采用上位機(jī)或手機(jī)等移動(dòng)端進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控遠(yuǎn)程設(shè)備。

圖4 HODLIA WEB組態(tài)操作系統(tǒng)

HODLIA通信中間件自帶多種通信協(xié)議，根據(jù)需求，也可后期添加通信協(xié)議；HODLIA WEB組態(tài)軟件不同于傳統(tǒng)意義上的組態(tài)軟件，可進(jìn)行遠(yuǎn)程配置和監(jiān)控，并能實(shí)現(xiàn)PC端、手機(jī)端公用的功能；HODLIA WEB組態(tài)操作系統(tǒng)默認(rèn)使用MYSQL數(shù)據(jù)庫。

系統(tǒng)管理平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)控智能井蓋狀況，該系統(tǒng)管理平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）用戶管理/權(quán)限管理。系統(tǒng)管理平臺(tái)采用多用戶及多權(quán)限管理，監(jiān)管部門管理員具有平臺(tái)最高管理權(quán)限，可進(jìn)行用戶的信息及權(quán)限的操作與修改，包括增、刪、查、改。所有用戶使用用戶登錄名以及密碼登錄，且用戶登錄名唯一。不同用戶、不同權(quán)限登錄平臺(tái)，平臺(tái)所展示及允許操作的內(nèi)容不同。

（2）在線數(shù)據(jù)監(jiān)控。系統(tǒng)管理平臺(tái)在線實(shí)時(shí)監(jiān)控智能井蓋狀況，包括開關(guān)電機(jī)、限位開關(guān)等，在平臺(tái)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)界面形象的展示所有設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)，包括井蓋開關(guān)狀態(tài)等。

（3）在線視頻監(jiān)控。用戶可在系統(tǒng)監(jiān)控界面，選擇相應(yīng)井蓋編號(hào)，打開視頻監(jiān)控按鈕，就能在線該井蓋內(nèi)的視頻信息。

（4）數(shù)據(jù)管理。管理平臺(tái)建有現(xiàn)場設(shè)備操作日志，包括井蓋開關(guān)記錄等，并通過時(shí)間軸自由查詢。

（5）故障報(bào)警/預(yù)警?？筛鶕?jù)設(shè)備特點(diǎn)，選擇關(guān)鍵故障點(diǎn)，在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置相關(guān)故障判斷邏輯，當(dāng)故障產(chǎn)生時(shí)，系統(tǒng)可進(jìn)行及時(shí)報(bào)警。也可應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)設(shè)備易損易耗件進(jìn)行壽命管控，做到故障提前預(yù)警。

（6）位置管理。系統(tǒng)可融入GIS技術(shù)，在系統(tǒng)內(nèi)對(duì)智能井蓋進(jìn)行編址，通過手持終端（手機(jī)等）的GPS功能，進(jìn)行精確的快速定位，軌跡導(dǎo)航。

4 結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能井蓋遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的研發(fā)與實(shí)現(xiàn)，可有效解決信息孤島化、數(shù)據(jù)不透明等問題，該系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)、通信速率高、通信可靠性強(qiáng)、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，終端融入了工業(yè)以太網(wǎng)、本地化存儲(chǔ)等功能，在終端方面保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>