基于物聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究

趙景彩，楊秀芬

（1.威海中玻光電有限公司；2.威海威高采血耗材有限公司，山東 威海 264200）

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在人們使用具備射頻識(shí)別、全球定位控制系統(tǒng)等功能的信號(hào)傳感裝備的基礎(chǔ)上，根據(jù)一定的信息技術(shù)協(xié)議進(jìn)行物體和網(wǎng)絡(luò)之間的消息鏈接，從而進(jìn)行物體和物品、物體與人等各種形式的消息交換。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，對人們的產(chǎn)品生活有著相當(dāng)大的影響。生產(chǎn)生活中使用的所有末端裝置或設(shè)施，采用無線或有線等信號(hào)傳輸，進(jìn)行互通互聯(lián)，完成對某一對象的定位與監(jiān)視等功能。把各類信號(hào)傳感器裝備配置在供電、路網(wǎng)、水網(wǎng)、建筑等信息技術(shù)設(shè)施中，將整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)集成在一起，進(jìn)而達(dá)到社區(qū)和物理控制間的高效聯(lián)系，使用大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)群對整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)集成體系中的各類人、物理裝備、信息技術(shù)設(shè)施等進(jìn)行即時(shí)監(jiān)視控制，這樣可以有效提升信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源的效率，使自動(dòng)控制系統(tǒng)得到完美的展現(xiàn)，還可以進(jìn)一步強(qiáng)化人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和大自然之間的關(guān)系。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用架構(gòu)

就目前來看，物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)發(fā)展構(gòu)架大致包括使用層、通信層、信息理解層三級，各個(gè)層次的功能：使用層主要是銜接使用計(jì)算機(jī)監(jiān)視信息系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的關(guān)鍵中樞，分為中央公司和用戶運(yùn)行管理兩個(gè)部門，而使用層功能則是針對各種領(lǐng)域的差異性需要，為其進(jìn)行各種數(shù)據(jù)信息整合、數(shù)據(jù)分析工作，以及進(jìn)行信息定位等信息監(jiān)控、信息系統(tǒng)的功能；通信層主要管理連接信號(hào)，分為各種各樣的連接單元。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要運(yùn)行程序

物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的主要工作程序，可粗略總結(jié)如下：

（1）對客觀環(huán)境的信息屬性進(jìn)行辨識(shí)的階段，在這個(gè)階段中，人們主要通過感知層對外部信息進(jìn)行快速辨識(shí)和檢索，并將其引入傳輸層。

（2）通過傳輸層對信息的加工和處理，傳輸層的有關(guān)數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成易于被理解的相關(guān)語句，并暫時(shí)地被存放于傳送層中。

（3）將這些信息經(jīng)由接口網(wǎng)絡(luò)和接口單元被送入應(yīng)用級，而應(yīng)用程序?qū)觿t是指導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)運(yùn)用于實(shí)際的關(guān)鍵層，它既能夠?qū)⑺邮盏臄?shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，又同時(shí)具有獲取重要信息的能力，對信息進(jìn)行處理后，會(huì)產(chǎn)生不同的指令，從而引導(dǎo)整個(gè)應(yīng)用流程展開工作，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的相關(guān)要求，此時(shí)，信息將被正確處理并應(yīng)用成功，從而實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)監(jiān)控信息系統(tǒng)工作的完整過程。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要應(yīng)用

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，可以更加完善計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能，加快數(shù)據(jù)的處理速度，信息在應(yīng)用層、傳送層、感知層的處理速度都非常快速，能夠確保應(yīng)用程序及時(shí)收到計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享化，還提高了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)的處理速度以及效率，用戶可以通過計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)終端使用情況，了解程序的運(yùn)行狀態(tài)，在遇到相關(guān)問題時(shí)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并且做出相應(yīng)調(diào)整。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能進(jìn)一步改進(jìn)計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集、分析、整理以及計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)功能，用戶獲取信息更加方便快捷，信息傳輸更加通暢。值得一提的是，引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)會(huì)增加視頻音頻等其他豐富的功能，以完善用戶的需求，提高用戶的滿意程度。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的整體應(yīng)用

2.1 構(gòu)建視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的使用流程中，最常用的便是視頻監(jiān)控，因而運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)與視頻設(shè)備來建立視頻監(jiān)控子系統(tǒng)，即把視頻監(jiān)控裝置設(shè)置到需要監(jiān)視的地方，然后，視頻監(jiān)控子系統(tǒng)就能夠利用對圖像信號(hào)的收集、傳遞、反饋來完成一定的監(jiān)視功能。利用計(jì)算機(jī)或其他相關(guān)裝置對圖像信號(hào)進(jìn)行辨識(shí)與管理，這樣才能有效減少監(jiān)測流程中的人工成本。

2.2 構(gòu)建報(bào)警監(jiān)控子系統(tǒng)

各種報(bào)警功能都需要一定功能的傳感器才能完成，例如，煙霧警報(bào)的實(shí)現(xiàn)，就需要煙霧感應(yīng)器協(xié)助，通過系統(tǒng)控制線、煙霧感應(yīng)器就能夠獲取環(huán)境中的煙氣數(shù)據(jù)，然后，進(jìn)行信息交換后，相關(guān)數(shù)據(jù)被傳送給中央控制設(shè)備，中央控制設(shè)備在對數(shù)據(jù)做出診斷分析后，如果出現(xiàn)了數(shù)據(jù)異常，系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，從而啟動(dòng)相應(yīng)的報(bào)警器，該報(bào)警器就會(huì)把相關(guān)的數(shù)據(jù)信息傳送給中央控制器，進(jìn)而完成有關(guān)數(shù)據(jù)的保存、警報(bào)提示等功能。

2.3 構(gòu)建本地控制系統(tǒng)

本地管理系統(tǒng)主要是將不同功能的監(jiān)測子系統(tǒng)匯集一起，建立綜合性的信息處理系統(tǒng)，將該信息系統(tǒng)和相關(guān)的指揮系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)等聯(lián)系在一起，就能夠?qū)ο鄳?yīng)地區(qū)實(shí)施全方位監(jiān)測，進(jìn)而有效提高監(jiān)測管理的效能和服務(wù)質(zhì)量。當(dāng)本地管理系統(tǒng)建立完成后，在對所有的監(jiān)測子系統(tǒng)產(chǎn)生預(yù)警信息時(shí)，指揮系統(tǒng)均可及時(shí)指派相應(yīng)工作人員實(shí)施準(zhǔn)確高效的處置，以此確保地方民眾生產(chǎn)生活的安全，并同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的信息反饋。本地管理系統(tǒng)的成功運(yùn)作，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)起到了十分關(guān)鍵的作用。

2.4 連接遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

在人們?nèi)粘Ｉ钪校娔X監(jiān)測體系最普遍的應(yīng)用便是滅火器告警控制系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急報(bào)警控制系統(tǒng)。滅火器告警控制系統(tǒng)主要是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，將樓宇中的消防滅火用具以及各種消防滅火報(bào)警系統(tǒng)傳感器連進(jìn)網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)報(bào)警探測器所傳輸?shù)臏囟取⒐狻煔獾扔嘘P(guān)信息內(nèi)容發(fā)生非常規(guī)時(shí)，本地的監(jiān)測信息系統(tǒng)就會(huì)對有關(guān)信息內(nèi)容進(jìn)行分類，同時(shí)，提供相應(yīng)的反映與處置信息內(nèi)容，并將有關(guān)信息內(nèi)容反映給設(shè)備管理，調(diào)用與消防制度聯(lián)網(wǎng)的各設(shè)備實(shí)施聯(lián)動(dòng)處理，同時(shí)，信息系統(tǒng)還要將有關(guān)信號(hào)傳送給消防工作相關(guān)主管部門，由其實(shí)施進(jìn)一步的災(zāi)情處理。互聯(lián)報(bào)警系統(tǒng)和傳統(tǒng)滅火告警管理系統(tǒng)的實(shí)施過程有一定的相似性，如果遇到威脅，互聯(lián)報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)把有關(guān)統(tǒng)計(jì)消息及時(shí)采集、數(shù)據(jù)傳輸給公安，以便于進(jìn)行遠(yuǎn)程的互聯(lián)網(wǎng)告警。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)制造方面的智能監(jiān)控

物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)線流程監(jiān)測、現(xiàn)場參數(shù)收集、制造設(shè)備和質(zhì)量監(jiān)控管理、原材料耗費(fèi)監(jiān)測等，并能夠提高企業(yè)制造的智能化水平。在鋼鐵行業(yè)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，公司能夠在制造流程中即時(shí)監(jiān)測加工商品的長度、厚薄、溫度等技術(shù)參數(shù)，提升服務(wù)質(zhì)量，優(yōu)化工藝流程。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理方面的智能監(jiān)控

在紡紗、食物飲料加工、油氣化學(xué)等制造過程類產(chǎn)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也已在制造車間設(shè)備、工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備管理領(lǐng)域中有所運(yùn)用。比如，無錫一棉開發(fā)公司建設(shè)了網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測管理系統(tǒng)，可對企業(yè)生產(chǎn)、品質(zhì)、機(jī)器狀況等9類共168個(gè)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，并利用與公司的ERP管理系統(tǒng)相連接，完成了工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測統(tǒng)一和品質(zhì)跟蹤，有效提高了企業(yè)生產(chǎn)管理水平和產(chǎn)品檔次。又比如，某家紡紗公司的制造車間設(shè)備濕度監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用體系，由前段裝備、產(chǎn)品監(jiān)測裝備和信息管理后臺(tái)構(gòu)成。前段裝備一般是各種溫濕度傳感器，完成即時(shí)收集制造車間設(shè)備周圍環(huán)境各種數(shù)據(jù)信息，并上傳到信息管理裝備；測控裝置負(fù)責(zé)將各傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)由GPRS互聯(lián)網(wǎng)上傳給管理后臺(tái)，并透過LED屏幕即時(shí)指示溫濕度傳感器數(shù)值。一旦環(huán)境數(shù)據(jù)達(dá)到了一定的閥位，管理后臺(tái)隨即采用短信等方法提示有關(guān)人員，以求適時(shí)進(jìn)行必要措施調(diào)整。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域安全生產(chǎn)方面的智能監(jiān)控

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為中國煤礦、鋼鐵、有色金屬加工等行業(yè)維護(hù)安全生產(chǎn)的關(guān)鍵手段。通過建設(shè)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的礦山井下人、機(jī)、環(huán)狀態(tài)監(jiān)測和調(diào)度指揮的綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠?qū)ν诰颉⑻嵘徇\(yùn)、通氣、給排水、電源等重要生產(chǎn)裝置實(shí)施狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，并能夠監(jiān)控氣溫、濕度、氣體含量等。如果感應(yīng)器檢測到瓦斯保護(hù)層含量超標(biāo)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)拉響警告，以提示有關(guān)工作人員及時(shí)采取相應(yīng)的安全措施，從而降低了瓦斯保護(hù)爆炸和透水事件的發(fā)生率。同時(shí)，利用井下人員定位系統(tǒng)，也能夠?qū)碌淖鳂I(yè)人員實(shí)施定位與追蹤，從而確定他們的身份，從而在礦難出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行有效救援。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

4.1 在安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

通過云訪問技術(shù)，首先，將生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行相互之間的聯(lián)網(wǎng)設(shè)置，在原始數(shù)據(jù)的參照下，工作人員可以更直觀地進(jìn)行各項(xiàng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的勘察，一般出現(xiàn)嚴(yán)重的偏離，錯(cuò)誤數(shù)據(jù)便能迅速地反饋給相關(guān)工作人員，工作人員能夠及時(shí)地監(jiān)控，并進(jìn)行更正，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。此外，除了對設(shè)備的監(jiān)控外，還能實(shí)現(xiàn)對人員的實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)生危險(xiǎn)，能夠提前預(yù)警，保證工作人員的人身安全。

4.2 在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，能夠節(jié)約生產(chǎn)資源，提升生產(chǎn)效率。隨著現(xiàn)代化科技的不斷進(jìn)步，對工廠的生產(chǎn)要求越來越高，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)環(huán)節(jié)越來越復(fù)雜，能源消耗比以往也是只增不減，為了提升資源的全面應(yīng)用，可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的監(jiān)控功能，以及對數(shù)據(jù)的進(jìn)一步跟蹤，進(jìn)行實(shí)踐模擬，在模擬中能夠找到最佳的生產(chǎn)方案，避免走彎路，減少了實(shí)驗(yàn)中的資源浪費(fèi)，加快了生產(chǎn)的進(jìn)度。

4.3 在產(chǎn)品監(jiān)控中的應(yīng)用

監(jiān)視系統(tǒng)的其他設(shè)備負(fù)責(zé)其生產(chǎn)過程監(jiān)視組件的任務(wù)，一旦出現(xiàn)問題，就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并行問題的處理。監(jiān)控系統(tǒng)是充分保證工廠生產(chǎn)經(jīng)營和穩(wěn)定產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵，有利于提高各行各業(yè)的生產(chǎn)速度和效率，并最大程度地減少發(fā)生故障時(shí)的大規(guī)模停產(chǎn)。事件的發(fā)生極大地影響了產(chǎn)品的正常生產(chǎn)和使用。自動(dòng)智能監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控?cái)z像頭系統(tǒng)功能，通訊平臺(tái)，短距離視頻監(jiān)控其他終端、測量方法、引導(dǎo)設(shè)備及部件組成。一旦生產(chǎn)過程中各種設(shè)備出現(xiàn)故障，警報(bào)電話軟件系統(tǒng)將被激活，氣體警報(bào)器將發(fā)出聲音警報(bào)。在接收和發(fā)送信號(hào)后，無線電視接收信息控制器可以控制計(jì)算機(jī)將其轉(zhuǎn)換為各種信號(hào)，并將其發(fā)送到平臺(tái)進(jìn)行管理。日常管理其他人員可以對信息顯示設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程攻擊，觀察系統(tǒng)功能的整體運(yùn)行情況，及時(shí)處理問題。

5 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化發(fā)展趨勢

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能十分強(qiáng)大，采集數(shù)據(jù)需要配置以足夠數(shù)量的終端數(shù)據(jù)采集設(shè)備，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)又需要借助物聯(lián)網(wǎng)模塊化平臺(tái)。運(yùn)算方式好像平平無奇，實(shí)則背后支撐的技術(shù)水平十分高超。例如，重點(diǎn)信息采集設(shè)備具有一定的多樣性，物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)控制在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中可以針對性地制定解決方案，適用于各種不同的場合、不同的定位和不同的服務(wù)，使自動(dòng)控制系統(tǒng)更加人性化。

同時(shí)，在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，大數(shù)據(jù)技術(shù)的運(yùn)行還可以實(shí)現(xiàn)對信息的采集、傳遞分析以及提取。并且大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了信息應(yīng)用的多元化，提升了信息提取的效率。究其原因，大數(shù)據(jù)系統(tǒng)可以進(jìn)行信息特點(diǎn)的有效分析與總結(jié)歸納，并將分析結(jié)果呈現(xiàn)給用戶。所以，物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)在電腦監(jiān)控系統(tǒng)中的廣泛運(yùn)用，促進(jìn)了電腦監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用越來越全面、直接、廣泛，使自動(dòng)控制系統(tǒng)更加智能化。

6 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)控制技術(shù)在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的廣泛運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化，大大拓展了計(jì)算機(jī)監(jiān)控信息系統(tǒng)的使用范圍，增強(qiáng)了計(jì)算機(jī)監(jiān)控信息系統(tǒng)的時(shí)效性和規(guī)范性，高端的自動(dòng)化控制大大加強(qiáng)了工作效率，使自動(dòng)控制系統(tǒng)更加完善。所以，我們需要進(jìn)一步地加大對物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及其計(jì)算機(jī)監(jiān)測體系的分析和研究，并把物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心技術(shù)很好地運(yùn)用于計(jì)算機(jī)監(jiān)測體系中。