基于物聯網技術的車間管理系統設計

周正貴 (安徽商貿職業技術學院電子信息工程系，安徽 蕪湖 241002)

基于物聯網技術的車間管理系統設計

周正貴 (安徽商貿職業技術學院電子信息工程系，安徽 蕪湖 241002)

針對中小型加工制造企業中存在的問題，利用物聯網核心技術ZigBee及RFID設計了車間管理系統。實際應用表明，該系統能夠對車間工作環境進行實時監測，同時可以提高工人工資結算效率，對中小型加工制造企業的規范化管理具有一定作用。

物聯網；ZigBee；車間管理

物聯網技術是將射頻技術、傳感器技術、互聯網技術、通信技術等融為一體的綜合性應用技術[1-2]，目前已在工業控制、智能家居、農業智能化等領域得到廣泛應用[3-4]。物聯網一般分為3層結構，即感知層、網絡層、應用層[5]。感知層利用各種傳感器或條形碼采集各種信息參數，網絡層負責把采集的信息參數快速、準確地傳送到應用層，應用層通過各種應用軟件對信息參數進行分析處理。為此，筆者基于物聯網技術設計了車間管理系統?安徽商貿職業技術學院2012年科研項目(2012KYZ02)。，以便為中小型加工制造企業的規范化管理提供幫助。

1 系統總體設計

設計車間管理系統的目的主要是便于中小型加工制造企業進行規范化管理。該系統的功能包括工廠車間工作環境信息的智能化控制及工資結算、工人考勤的優化。車間工作環境信息的智能化控制包括如下內容：環境信息(如溫濕度、有毒氣體等)的采集；視頻信號的采集；上位機監控界面的實現。工資結算、工人考勤的優化內容包括：利用RFID射頻識別技術進行身份識別，以便工人快速進行上班考勤；利用條形碼技術進行工人工資結算，省去了人工結算工資的繁瑣環節。

2 系統硬件設計

圖1 系統車間環境監測圖

1)車間環境監測控制 工廠車間工作環境信息的智能化控制硬件設計框圖如圖1所示。節點模塊采用CC2530芯片設計硬件電路，每個節點連接一對應傳感器采集車間環境信息。CC2530芯片內部集成了無線收發單元，節點間的網絡采用ZigBee技術組網，通過協調器節點0把所有采集的環境信息傳送給上位機界面顯示。節點間的組網是無線方式，這樣使得節點安裝方便。協調器節點0與上位機之間采用串口通信方式，該通信方式比較穩定。針對視頻信號的采集，可以采用內置無線網卡功能的攝像頭，并將攝像頭IP地址、路由器IP地址和上位機IP地址設置為同一網關，從而保證圖像信息的正常傳輸。

2)工資自動結算及查詢 很多中小型零配件生產企業工人工資的計算采用計件制，即工作結束后用秤測量工人的當天處理零件的重量，然后除以單個重量，從而得到該工人當天的工作量。上述過程通過人工操作完成，既費工又費時。為了解決上述問題，系統設計了工資自動結算及查詢的功能(見圖2)。通過把掃描的一維碼、電子秤重量等信息由路由器發送至上位機對應數據庫中，然后上位機對這些數據進行智能分析，最終達到工資查詢和自動結算得目的。

3 系統的實現

1)車間環境監測 關于車間環境的監測，主要通過ZigBee技術采集車間溫濕度、有毒氣體等參數。在ZigBee網絡中，節點0為網絡協調器，其他節點為終端節點，每個節點連接相應傳感器，采集的環境信息由終端節點進行處理，然后通過網絡發送到網絡協調器，最后網絡協調器把所有數據送至上位機顯示(見圖3)，同時在利用TI免費協議棧的基礎上完成ZigBee網絡的通信。此外，在網絡程序設計過程中主要應注意如下幾個方面：所有節點網絡ID號應相同；不同節點地址不同；協調器需標示出所有節點地址，終端節點需標示出父節點地址。

圖2 系統工資結算及查詢圖 圖3 終端節點采集數據送至上位機流程圖

圖4 計件工資自動結算流程圖

2)工資自動結算 計件工資自動結算流程圖如圖4所示。每位工人配備一個固定的工作箱，箱子外殼貼有一維碼，該一維碼信息包含有工人姓名、工人編號、零件加工環節編號等信息。車間內配置一臺電子秤，電子秤具有一維碼掃描槍并內置無線路由器。當某位工人把工作箱放在電子秤上，電子秤掃描工作箱一維碼信息并將相關基本信息如該工人姓名、編號、零件加工環節編號、箱子總重量、單件零件重量等通過無線網絡發送至上位機內部數據庫中。在數據庫中對該工人的工資進行自動計算并在界面上顯示工人姓名及其工資總額等信息。

4 結語

當前，我國中小型加工制造企業的管理模式比較落后，如用手工進行工資結算，工資查詢麻煩等。利用物聯網技術設計并實現了中小型加工制造企業車間管理系統，該系統底層數據采集采用ZigBee無線組網，具有設備節點體積小、便于安裝與調試、耗電量低、網絡穩定性高等優點。實際應用表明，利用車間管理系統可為中小型企業車間提供更好的安全生產環境，也能夠解決計件工資結算的問題，達到了智能化管理的目的，因而具有較高的應用價值。

[1]吳滄海，何火嬌，熊煥亮，等.基于RFID與Zigbee的牛場遠程監測系統設計[J].農機化研究，2013(2)：163-166.

[2]徐肖肖，瞿光祥，黃艷秋，等.基于ZigBee的礦井無線語音通信系統探討[J].工礦自動化，2013(1)：99-102.

[3]付軍安，盧涵宇，王合闖，等.基于Zigbee的定位系統環境參數的探討[J].長江大學學報(自科版)，2011，8(4)：86-88.

[4]禹謝華，張曉芳，黃澤鑫.無線傳感器網絡安全路由協議研究[J].長江大學學報(自科版)，2011，8(8)：98-101.

[5]萬磊，章勇，李劍.基于ZigBee無線傳感器網絡的智能家居設計[J].電子科技，2012(2)：116-119.

[編輯] 李啟棟

TP391

A

1673-1409(2013)22-0073-02

2013-05-17

周正貴(1984-)，男，碩士，助教，現主要從事物聯網技術應用方面的教學與研究工作。