基于物聯網技術的工程機械監控系統設計

蔣婷 成都理工大學信息科學與技術學院

基于物聯網技術的工程機械監控系統設計

蔣婷 成都理工大學信息科學與技術學院

近年來，在世界范圍內很多國家中工程機械呈現出了突飛猛進的增長狀態，尤其在我國，工程機械的產量和銷量都位居世界前列。工程機械系統的迅猛發展，對工程機械系統的產品以及系統設計提出了較高的要求。為了實現工程機械產品及其自動化，我們需要對工程機械實現全面、全生命周期的監控。此外，近年來物聯網技術的持續發展，給工程機械的自動化、智能化提供了一個良好的環境。物聯網，顧名思義，就是讓我們生活中的物體都能連接在一起，組成一個像互聯網一樣的網絡，并且最終都加入互聯網。物聯網系統可以實時自動地對物體進行監控、追蹤、識別、定位并且可以通過反饋回來的信息進行實時地控制。為此把物聯網技術應用到智能化的工程機械系統設計中，實現對工程機械全生命周期、全方位的監控與控制。

工程機械 物聯網 系統設計 監控 自動化

隨著計算機技術、機械自動化技術、通信技術的發展更替，后起之秀的物聯網技術促進各個行業的革新與升級，使得智能工程機械系統應用越來越廣泛。在傳統的供電、供水、能源、環保、軌道交通、石油、機場、鐵路、石化以及在我們日常生活和工作中，物聯網技術應用層出不窮。

1 物聯網簡介

物聯網（Internet of Things），即通過射頻識別（RFID）、傳感器（sensor）、定位系統、掃描器等感知層設備將采集獲取的信息數據預先約定的數據通信協議接入到互聯網，完成數據的傳輸、接收、處理、交換、應用，實現對物體的定位、識別、跟蹤、監控和管理等。而基于物聯網控制的數據收集和監控系統（Supervisory Control and Data Acquisition）是一種自動化生產和資源調度的智能系統。該系統完成對作業現場所有設備的采集數據、測量情況、設備的參數調節等信息實時監控獲取，并通過與系統中預先設定的參數信息進行比對和校驗，及時做出預警、調控、處理等反應。達到現場作業的設備、產品、人員都能接入互聯網，方便統一管理調整。

2 物聯網應用簡介

對于自動化工程師而言，物聯網不是一個全新的概念和技術。無論是現代化的生產車間，還是傳統的電網、自來水管網網絡、燃氣管道網絡、道路橋梁、隧道、飛船、衛星等行業，物聯網技術都能很好地將各類設備接入互聯網，完成對設備的實時監控和有序調整。

3 物聯網的三大關鍵技術

（1）傳感器技術：作為物聯網感知層的關鍵技術，關系到整個工程機械系統對數據的采集和信息的感知。同時將傳感器的光電信號轉換成計算機或者其他處理設備可以處理的光電信號，完成數據樣本的采集。

（2）RFID標簽技術：作為感知技術的一種，融合無線射頻技術和嵌入式技術完成對各類物體的標識區分，非保密性數據獲取、控制等。

（3）嵌入式技術：一種綜合計算機硬件、傳感器、集成電路、電子應用的復雜技術，以應用為中心，計算機技術為基礎，通過協調硬軟件完成應用可靠、系統穩定、成本低廉、體積微小的專用計算機系統設計。

綜上所述，物聯網就好比人體，傳感器扮演人體中的眼睛、鼻子、皮膚等接受信息的感覺器官，系統中的網絡充當神經系統，用以傳遞和接收信息，而嵌入式系統用來作為處理、存儲數據的大腦，通過收發控制指令，完成對物聯網系統中各個設備的實時監測和控制。

4 智能化的工程機械系統設計

工程機械智能化的產品監控系統主要包含兩部分信息：動態和靜態。靜態信息主要含有維護信息、設計信息、制造信息、流通信息。動態信息主要包含智能化產品的主要部件的狀態參數信息，如溫度、電流、電壓、壓力、流量等。如下是智能化的物聯網產品監控的系統功能模塊設計：

4.1 智能化的物聯網靜態工程機械信息的收集、儲存、和查找

該系統能自動收集工程機械產品的整個機械及其零部件的設計、制造、銷售、維護和回收等靜態信息，并將收集到的信息存儲在系統的存儲設備中。使用人員可以根據自己的需求查找獲取所需要的相應信息。

4.2 智能化的物聯網工程機械系統狀態信息的實時收集

該系統能夠自動的收集工程機械產品及其零部件的運行參數，如發動機的溫度、機油箱里面機油的壓力、系統工作時的機油溫度、系統工作時的電源電壓、發動機工作時的轉動速度、燃油的實時油位等。

4.3 智能化的物聯網工程機械產品的地理位置的信息收集

近年來，工程機械作業分散化發展，工程機械開始實時租賃制度，智能化工程機械產品系統能夠實時獲取產品的地理信息，并根據地理位置對系統做出調整和管理。

4.4 智能化的物聯網工程機械關鍵信息的偽冒防范與追溯查詢

該系統能夠查詢和追溯產品整個生命周期的生產詳情信息，實現工程機械系統產品的回收利用和再制造。同時，防止工程機械系統中的零部件等被非正常、不合法地維護和非法替換，保證機械產品的可靠性和有效性。

4.5 智能化的物聯網工程機械系統工程故障信息收集和自動化智能化處理

該系統可根據系統采集獲取的異常狀態信息，實時自動預警、報警，自動智能化地為維護人員提供可視化解決方案，配合工作人員，完成系統故障智能化處理。

4.6 智能化的物聯網工程機械系統的遠程監控功能

該系統提供遠程監控功能，實時對系統的生產過程的詳情信息和產品信息進行監視和統計，通過用戶體驗度較好的交互系統，完成對系統的遠近程監視和調控，減少不必要資源的浪費和工作人員的維護壓力，實現智能化管理。

5 結語

近年來，云計算、大數據、硬件技術的發展，促使智能工程機械系統成為物聯網技術的應用和研究熱點。本文結合物聯網系統和機械工程系統的特點，對相關物聯網技術應用在智能化的工程機械監控領域進行了探索和描述，概要性設計了系統的功能模塊機器功能。并針對機械工程智能系統的應用前景，闡述了物聯網給機械工程帶來的又一個發展春天。