程亞維

（濟源職業(yè)技術學院，河南濟源，459000）

1 硬件設計

■1.1 終端連接設備

終端連接設備是保障系統(tǒng)運行的核心硬件，在運行中，終端連接設備將獲取的信息進行傳遞，使信息傳遞到傳感器裝置與協(xié)調控制裝置。同時，將信息檢測無誤后，采集的信息將持續(xù)傳遞給系統(tǒng)控制端設備，控制節(jié)點檢測信息，并根據信息內容發(fā)布指令，通過此種方式做到對系統(tǒng)整體硬件結構的控制。綜合上述分析，對系統(tǒng)終端連接設備的構成與選擇進行描述。如表1 所示。

表1 系統(tǒng)終端連接設備構成

按照上述表1 中內容，完成對系統(tǒng)中終端連接設備及其內部構件的設計與選擇。

■1.2 中心協(xié)調器

中心協(xié)調器在本文系統(tǒng)中的核心功能為：接收終端設備獲取的節(jié)點數據，并同步對系統(tǒng)上機位結構下達的指令信息與控制命令進行獲取與調用，通過此種方式實現對系統(tǒng)中心功能的控制與調度。根據系統(tǒng)運行需求，繪制中心協(xié)調器的整體結構，如圖1 所示。

圖1 中心協(xié)調器結構

按照上述圖1 所示的結構，對系統(tǒng)中心協(xié)調器進行設計。在此基礎上，控制外接鍵盤與鼠標與中心協(xié)調器進行銜接，融合LCD 終端接口，可實現系統(tǒng)在運行中的人機交互，從而確保系統(tǒng)監(jiān)控指令的順序發(fā)出。

2 軟件設計

■2.1 基于物聯網獲取終端節(jié)點信息

在完成對系統(tǒng)的硬件設計后，本章將使用硬件設備，在物聯網的支撐下，對工廠運行終端節(jié)點信息的獲取。此過程可參照如圖2 所示內容。

圖2 基于物聯網的終端節(jié)點信息獲取流程

如圖2 中內容，在IP 網絡技術的支撐下，系統(tǒng)OSAL端進行監(jiān)控“主任務”的接收，當前端接收到物聯網的應用層事件與指令后，物聯網需要同時進行App 函數調用處理，此函數在計算機終端呈現為_ProcessEvent（）。此時，終端應用層處理函數，對working_Evt 事件運行進行處理與判斷，通過某種操作判斷傳感器是否為需求指令。在此過程中，假定終端傳感器需要通過collectProcess（）函數進行工廠內溫度、濕度、煙氣濃度、紅外線等參數的獲取。在完成對信息的初步獲取后，信息通過ZigBee 端口，進行信息的無線發(fā)射與傳輸。此時，中心協(xié)調控制端接收到信息，需要再次對信息進行判斷，包括獲取的信息是否為working_Evt 事件信息。在此過程中，假定獲取的信息為需求事件信息，可直接進行信息的傳輸；假定獲取的信息非working_Evt 事件信息，則需要持續(xù)調用信息，對其進行AF 判斷（是否為incoming_Msg_Cmd 信息），倘若信息為提出內容，輸出對工廠的控制指令，并啟動控制節(jié)點，進行工廠運行或生產與預警。倘若信息非提出內容，則需要指令某種信息通信協(xié)議，在系統(tǒng)內持續(xù)傳輸信息，直到準確識別信息內容與需求。

■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)終端良好通信或準確輸出，需要在完成對信息的獲取后，選擇合適的監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議（AGCP），通過此種方式，實現基于物聯網的監(jiān)控信息傳輸。在選擇監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議過程中，需要對AGCP 格式進行判斷，即掌握通信協(xié)議是否為計算機系統(tǒng)標準協(xié)議。常規(guī)情況下，協(xié)議的統(tǒng)一格式可以表示為：[參數]=[具體值1，具體值2，……，具體值n]。在協(xié)議中，每個待傳輸的監(jiān)控信息均應當將“（）”作為傳輸的起始符號，且傳輸過程中，計算機中每個信息（每條數據）均使用“；”隔開。

在完成對監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議標準格式的判斷后，同步進行協(xié)議變量設計。假定通信協(xié)議的變量表示為X，則協(xié)議參數可表示為“X0～Xn”，在傳輸攜帶數值的信息量時，可通過對信息進行“？”賦值的方式，進行當前變量的監(jiān)控與調用。例如X0=工廠溫度；X1=工廠濕度；X2=工廠內煙霧濃度；X3=紅外線等。直接檢索調度界面，對協(xié)議參數進行賦值。根據本文系統(tǒng)運行需求，對監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議相關參數進行定義與描述。如表2 所示。

表2 監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議參數描述

如表2 所示內容，根據工廠的實際運行情況與需求，對監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議參數進行賦值，賦值過程中應注意對傳感器獲取信息的主動性描述與被動性描述。以此種方式，完成對監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議的設計。

■2.3 基于數據解析智能監(jiān)控工廠運行

引進數據解析技術，對經過監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議的數據信息進行終端解析處理。在此過程中，可在系統(tǒng)運行的終端網絡中增加中繼放大器，利用其排除干擾信號的優(yōu)勢，對工廠運行監(jiān)控信息中的有效網絡信號進行放大處理。當工廠智能控制終端距離現場的實際距離相對較遠時，可采用光纜線代替普通電線的方式，提高監(jiān)控過程中對工廠信息傳輸的效率與時效。

3 對比實驗

采用本文系統(tǒng)及參與測試的常規(guī)系統(tǒng)進行實驗，采用的終端計算機設備為官方開發(fā)3.50.23 系統(tǒng)版本的Linux 內核，此內核文件目錄中包含了系統(tǒng)自主運行的多個腳本程序。在此基礎上，對此次實驗中的相關配置程序與系統(tǒng)運行環(huán)境進行規(guī)劃與布設。上機位程序采用B/S 系統(tǒng)結構，系統(tǒng)環(huán)境開發(fā)工具為VS2015，終端應用服務器為微軟IIS，工廠數據庫為SQL Server。

在監(jiān)測過程中，先設計工廠運行相關參數的常態(tài)化運行，在系統(tǒng)持續(xù)運行2.0h 后，調整工廠運行環(huán)境參數。此時，觀察系統(tǒng)終端監(jiān)控界面是否能良好地監(jiān)測到工廠內部生產與運行環(huán)境的變化。記錄實驗中產生的相關信息，結果如表3所示。

表3 系統(tǒng)檢測結果

如上述表格中信息，A、B、C、D 分別為工廠內四個監(jiān)控傳感器，其獲取的數據為工廠正常運行狀態(tài)下的系統(tǒng)監(jiān)控數據，A1、B2、C3、D4 獲取的數據為工廠內部運行溫度與煙霧濃度被提高后，傳感器獲取的監(jiān)控數據。通過此次對比實驗結果，可以看出，本文設計的監(jiān)控系統(tǒng)在進行工廠運行參數的監(jiān)測過程中，對于信息的感應較為靈敏，可準確地識別到工廠在生產中不同參數的變化，工廠現用系統(tǒng)對于廠內溫度與煙霧濃度的變化沒有及時作出預警與感應。由此可知，本文設計的系統(tǒng)對于廠內生產與運行環(huán)境的變化具有更高的監(jiān)控靈敏度。

4 結束語

本文從終端連接設備、中心協(xié)調器兩個方面進行了系統(tǒng)硬件結構的設計，在硬件的支撐下，從基于物聯網的終端節(jié)點信息獲取、選擇監(jiān)控信息通信傳輸協(xié)議、基于數據解析智能監(jiān)控工廠運行三個方面，完成對系統(tǒng)軟件的設計，在完成設計后，選擇某工廠進行了對比實驗檢測，對比工廠現用智能監(jiān)控系統(tǒng)與本文設計的智能監(jiān)控系統(tǒng)，在實際運行中，對不同監(jiān)控項目的感應能力。經過實驗證明了，本文設計系統(tǒng)的功能相對更優(yōu)，具有更高的市場應用價值，可滿足工廠生產與運行的智能監(jiān)控需求，在真正意義上做到了對工廠的智能化運行管理。