程亞維

（濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南濟(jì)源，459000）

1 硬件設(shè)計(jì)

■1.1 終端連接設(shè)備

終端連接設(shè)備是保障系統(tǒng)運(yùn)行的核心硬件，在運(yùn)行中，終端連接設(shè)備將獲取的信息進(jìn)行傳遞，使信息傳遞到傳感器裝置與協(xié)調(diào)控制裝置。同時(shí)，將信息檢測(cè)無(wú)誤后，采集的信息將持續(xù)傳遞給系統(tǒng)控制端設(shè)備，控制節(jié)點(diǎn)檢測(cè)信息，并根據(jù)信息內(nèi)容發(fā)布指令，通過(guò)此種方式做到對(duì)系統(tǒng)整體硬件結(jié)構(gòu)的控制。綜合上述分析，對(duì)系統(tǒng)終端連接設(shè)備的構(gòu)成與選擇進(jìn)行描述。如表1 所示。

表1 系統(tǒng)終端連接設(shè)備構(gòu)成

按照上述表1 中內(nèi)容，完成對(duì)系統(tǒng)中終端連接設(shè)備及其內(nèi)部構(gòu)件的設(shè)計(jì)與選擇。

■1.2 中心協(xié)調(diào)器

中心協(xié)調(diào)器在本文系統(tǒng)中的核心功能為：接收終端設(shè)備獲取的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并同步對(duì)系統(tǒng)上機(jī)位結(jié)構(gòu)下達(dá)的指令信息與控制命令進(jìn)行獲取與調(diào)用，通過(guò)此種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中心功能的控制與調(diào)度。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行需求，繪制中心協(xié)調(diào)器的整體結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。

圖1 中心協(xié)調(diào)器結(jié)構(gòu)

按照上述圖1 所示的結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)中心協(xié)調(diào)器進(jìn)行設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，控制外接鍵盤(pán)與鼠標(biāo)與中心協(xié)調(diào)器進(jìn)行銜接，融合LCD 終端接口，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在運(yùn)行中的人機(jī)交互，從而確保系統(tǒng)監(jiān)控指令的順序發(fā)出。

2 軟件設(shè)計(jì)

■2.1 基于物聯(lián)網(wǎng)獲取終端節(jié)點(diǎn)信息

在完成對(duì)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)后，本章將使用硬件設(shè)備，在物聯(lián)網(wǎng)的支撐下，對(duì)工廠運(yùn)行終端節(jié)點(diǎn)信息的獲取。此過(guò)程可參照如圖2 所示內(nèi)容。

圖2 基于物聯(lián)網(wǎng)的終端節(jié)點(diǎn)信息獲取流程

如圖2 中內(nèi)容，在IP 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支撐下，系統(tǒng)OSAL端進(jìn)行監(jiān)控“主任務(wù)”的接收，當(dāng)前端接收到物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層事件與指令后，物聯(lián)網(wǎng)需要同時(shí)進(jìn)行App 函數(shù)調(diào)用處理，此函數(shù)在計(jì)算機(jī)終端呈現(xiàn)為_(kāi)ProcessEvent（）。此時(shí)，終端應(yīng)用層處理函數(shù)，對(duì)working_Evt 事件運(yùn)行進(jìn)行處理與判斷，通過(guò)某種操作判斷傳感器是否為需求指令。在此過(guò)程中，假定終端傳感器需要通過(guò)collectProcess（）函數(shù)進(jìn)行工廠內(nèi)溫度、濕度、煙氣濃度、紅外線(xiàn)等參數(shù)的獲取。在完成對(duì)信息的初步獲取后，信息通過(guò)ZigBee 端口，進(jìn)行信息的無(wú)線(xiàn)發(fā)射與傳輸。此時(shí)，中心協(xié)調(diào)控制端接收到信息，需要再次對(duì)信息進(jìn)行判斷，包括獲取的信息是否為working_Evt 事件信息。在此過(guò)程中，假定獲取的信息為需求事件信息，可直接進(jìn)行信息的傳輸；假定獲取的信息非working_Evt 事件信息，則需要持續(xù)調(diào)用信息，對(duì)其進(jìn)行AF 判斷（是否為incoming_Msg_Cmd 信息），倘若信息為提出內(nèi)容，輸出對(duì)工廠的控制指令，并啟動(dòng)控制節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行工廠運(yùn)行或生產(chǎn)與預(yù)警。倘若信息非提出內(nèi)容，則需要指令某種信息通信協(xié)議，在系統(tǒng)內(nèi)持續(xù)傳輸信息，直到準(zhǔn)確識(shí)別信息內(nèi)容與需求。

■2.2 選擇監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議

為了確保監(jiān)控的信息可以在系統(tǒng)終端良好通信或準(zhǔn)確輸出，需要在完成對(duì)信息的獲取后，選擇合適的監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議（AGCP），通過(guò)此種方式，實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控信息傳輸。在選擇監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議過(guò)程中，需要對(duì)AGCP 格式進(jìn)行判斷，即掌握通信協(xié)議是否為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。常規(guī)情況下，協(xié)議的統(tǒng)一格式可以表示為：[參數(shù)]=[具體值1，具體值2，……，具體值n]。在協(xié)議中，每個(gè)待傳輸?shù)谋O(jiān)控信息均應(yīng)當(dāng)將“（）”作為傳輸?shù)钠鹗挤?hào)，且傳輸過(guò)程中，計(jì)算機(jī)中每個(gè)信息（每條數(shù)據(jù)）均使用“；”隔開(kāi)。

在完成對(duì)監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)格式的判斷后，同步進(jìn)行協(xié)議變量設(shè)計(jì)。假定通信協(xié)議的變量表示為X，則協(xié)議參數(shù)可表示為“X0～Xn”，在傳輸攜帶數(shù)值的信息量時(shí)，可通過(guò)對(duì)信息進(jìn)行“？”賦值的方式，進(jìn)行當(dāng)前變量的監(jiān)控與調(diào)用。例如X0=工廠溫度；X1=工廠濕度；X2=工廠內(nèi)煙霧濃度；X3=紅外線(xiàn)等。直接檢索調(diào)度界面，對(duì)協(xié)議參數(shù)進(jìn)行賦值。根據(jù)本文系統(tǒng)運(yùn)行需求，對(duì)監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議相關(guān)參數(shù)進(jìn)行定義與描述。如表2 所示。

表2 監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議參數(shù)描述

如表2 所示內(nèi)容，根據(jù)工廠的實(shí)際運(yùn)行情況與需求，對(duì)監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議參數(shù)進(jìn)行賦值，賦值過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)傳感器獲取信息的主動(dòng)性描述與被動(dòng)性描述。以此種方式，完成對(duì)監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議的設(shè)計(jì)。

■2.3 基于數(shù)據(jù)解析智能監(jiān)控工廠運(yùn)行

引進(jìn)數(shù)據(jù)解析技術(shù)，對(duì)經(jīng)過(guò)監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行終端解析處理。在此過(guò)程中，可在系統(tǒng)運(yùn)行的終端網(wǎng)絡(luò)中增加中繼放大器，利用其排除干擾信號(hào)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)工廠運(yùn)行監(jiān)控信息中的有效網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行放大處理。當(dāng)工廠智能控制終端距離現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際距離相對(duì)較遠(yuǎn)時(shí)，可采用光纜線(xiàn)代替普通電線(xiàn)的方式，提高監(jiān)控過(guò)程中對(duì)工廠信息傳輸?shù)男逝c時(shí)效。

3 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

采用本文系統(tǒng)及參與測(cè)試的常規(guī)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，采用的終端計(jì)算機(jī)設(shè)備為官方開(kāi)發(fā)3.50.23 系統(tǒng)版本的Linux 內(nèi)核，此內(nèi)核文件目錄中包含了系統(tǒng)自主運(yùn)行的多個(gè)腳本程序。在此基礎(chǔ)上，對(duì)此次實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)配置程序與系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行規(guī)劃與布設(shè)。上機(jī)位程序采用B/S 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)環(huán)境開(kāi)發(fā)工具為VS2015，終端應(yīng)用服務(wù)器為微軟IIS，工廠數(shù)據(jù)庫(kù)為SQL Server。

在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，先設(shè)計(jì)工廠運(yùn)行相關(guān)參數(shù)的常態(tài)化運(yùn)行，在系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行2.0h 后，調(diào)整工廠運(yùn)行環(huán)境參數(shù)。此時(shí)，觀察系統(tǒng)終端監(jiān)控界面是否能良好地監(jiān)測(cè)到工廠內(nèi)部生產(chǎn)與運(yùn)行環(huán)境的變化。記錄實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的相關(guān)信息，結(jié)果如表3所示。

表3 系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果

如上述表格中信息，A、B、C、D 分別為工廠內(nèi)四個(gè)監(jiān)控傳感器，其獲取的數(shù)據(jù)為工廠正常運(yùn)行狀態(tài)下的系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，A1、B2、C3、D4 獲取的數(shù)據(jù)為工廠內(nèi)部運(yùn)行溫度與煙霧濃度被提高后，傳感器獲取的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。通過(guò)此次對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以看出，本文設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)在進(jìn)行工廠運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，對(duì)于信息的感應(yīng)較為靈敏，可準(zhǔn)確地識(shí)別到工廠在生產(chǎn)中不同參數(shù)的變化，工廠現(xiàn)用系統(tǒng)對(duì)于廠內(nèi)溫度與煙霧濃度的變化沒(méi)有及時(shí)作出預(yù)警與感應(yīng)。由此可知，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)對(duì)于廠內(nèi)生產(chǎn)與運(yùn)行環(huán)境的變化具有更高的監(jiān)控靈敏度。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文從終端連接設(shè)備、中心協(xié)調(diào)器兩個(gè)方面進(jìn)行了系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在硬件的支撐下，從基于物聯(lián)網(wǎng)的終端節(jié)點(diǎn)信息獲取、選擇監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議、基于數(shù)據(jù)解析智能監(jiān)控工廠運(yùn)行三個(gè)方面，完成對(duì)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，在完成設(shè)計(jì)后，選擇某工廠進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，對(duì)比工廠現(xiàn)用智能監(jiān)控系統(tǒng)與本文設(shè)計(jì)的智能監(jiān)控系統(tǒng)，在實(shí)際運(yùn)行中，對(duì)不同監(jiān)控項(xiàng)目的感應(yīng)能力。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了，本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能相對(duì)更優(yōu)，具有更高的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值，可滿(mǎn)足工廠生產(chǎn)與運(yùn)行的智能監(jiān)控需求，在真正意義上做到了對(duì)工廠的智能化運(yùn)行管理。