《物聯(lián)網(wǎng)概論》第十六章 物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)概論第十六章物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用目錄

16.1生產(chǎn)監(jiān)控概述

16.2生產(chǎn)監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)

16.3物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用案例

16.1生產(chǎn)監(jiān)控概述

生產(chǎn)監(jiān)控是指對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的加工設(shè)備、重要裝置、生產(chǎn)環(huán)境、空間結(jié)構(gòu)、作業(yè)區(qū)域、相關(guān)人員等進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，以保證生產(chǎn)安全與穩(wěn)定運(yùn)行，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題便及時(shí)報(bào)警或自動(dòng)采取相應(yīng)措施。

物聯(lián)網(wǎng)在此領(lǐng)域的應(yīng)用，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)人、物、過(guò)程的統(tǒng)一監(jiān)控，建立起工程、生產(chǎn)的安全應(yīng)用價(jià)值鏈，自動(dòng)分析與綜合評(píng)估。具體體現(xiàn)在對(duì)象跟蹤、環(huán)境感知、設(shè)備監(jiān)控、傳感驅(qū)動(dòng)決策、自動(dòng)控制等功能的應(yīng)用上。

16.1生產(chǎn)監(jiān)控概述RFID標(biāo)識(shí)類(lèi)數(shù)據(jù)對(duì)象識(shí)別與描述對(duì)象、程序與系統(tǒng)的描述類(lèi)數(shù)據(jù)方位與周邊數(shù)據(jù)傳感器數(shù)據(jù)及多維時(shí)間序列數(shù)據(jù)等物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)監(jiān)控涉及技術(shù)

16.1生產(chǎn)監(jiān)控概述

對(duì)象跟蹤在產(chǎn)、存、銷(xiāo)各階段上都有廣泛的應(yīng)用。如生產(chǎn)線(xiàn)上，在加工裝備、零部件和總成中嵌入傳感器后，就可跟蹤物件運(yùn)動(dòng)，對(duì)加工進(jìn)程進(jìn)行控制、記錄與調(diào)整。在倉(cāng)庫(kù)中，利用傳感器跟蹤產(chǎn)品上的RFID標(biāo)簽，可改進(jìn)庫(kù)存管理，降低運(yùn)營(yíng)資金和物流成本，動(dòng)態(tài)跟蹤產(chǎn)品運(yùn)行的功能是否正常等。生產(chǎn)對(duì)象跟蹤

16.1生產(chǎn)監(jiān)控概述

在對(duì)象跟蹤的同時(shí)還可改進(jìn)并優(yōu)化許多工藝流程。一些行業(yè)（如化工）正在安裝大批傳感器，以實(shí)現(xiàn)更大范圍監(jiān)測(cè)。傳感器將數(shù)據(jù)送入電腦，對(duì)傳熱、傳質(zhì)與動(dòng)量傳輸?shù)雀櫡治觯缓笙驁?zhí)行裝置發(fā)信號(hào)，對(duì)工藝流程進(jìn)行調(diào)整，例如，改變混合物成分、溫度或壓力。當(dāng)實(shí)物工件沿裝配線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可利用傳感器和制動(dòng)器來(lái)調(diào)節(jié)和改變其位置，以確保其到達(dá)最佳工位。在生產(chǎn)流程中，這種動(dòng)態(tài)調(diào)整可降低損耗、能源成本和減少人工干預(yù)。流程優(yōu)化

14.1生產(chǎn)監(jiān)控概述

在煤礦井下、化工廠、天然氣站、危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)、電焊作業(yè)場(chǎng)所等地，實(shí)時(shí)感知并監(jiān)測(cè)環(huán)境中的有毒、有害、可燃與易爆氣體等的空氣含量，相關(guān)溫度、濕度、氣壓等指標(biāo)，地下巷道支撐物及建筑結(jié)構(gòu)的受力變形與位移等情況，對(duì)于安全生產(chǎn)，確保工人、礦山與設(shè)備安全是至關(guān)重要的。利用物聯(lián)網(wǎng)可將各種傳感器組成無(wú)所不在的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，特別是在條件允許情況下，將各類(lèi)傳感器與先進(jìn)監(jiān)測(cè)技術(shù)結(jié)合，一旦任何指標(biāo)異常，就能立刻感測(cè)到并自動(dòng)報(bào)警，同時(shí)采取相應(yīng)措施。生產(chǎn)環(huán)境感知

16.1生產(chǎn)監(jiān)控概述設(shè)備維護(hù)工業(yè)生產(chǎn)中設(shè)備維護(hù)有特殊的重要性，對(duì)其監(jiān)控具有特別的重要性，具體表現(xiàn)為：

（1）設(shè)備故障不僅會(huì)增加企業(yè)的維護(hù)成本，而且會(huì)影響企業(yè)生產(chǎn)效率。

（2）進(jìn)口設(shè)備維護(hù)往往更為復(fù)雜和困難，許多企業(yè)目前采用的遠(yuǎn)距離跨國(guó)維修（FlyAndFix）的方式既費(fèi)時(shí)又昂貴，在大大增加企業(yè)運(yùn)作成本的同時(shí)，也影響了企業(yè)生產(chǎn)效率。

（3）由于產(chǎn)品出現(xiàn)問(wèn)題的不可預(yù)知性，企業(yè)無(wú)法預(yù)先制定服務(wù)和維護(hù)計(jì)劃。為提高服務(wù)效率和服務(wù)質(zhì)量，企業(yè)必須維持一支服務(wù)隊(duì)伍，開(kāi)支巨大。

16.2生產(chǎn)監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)對(duì)象指標(biāo)體系監(jiān)測(cè)工具監(jiān)測(cè)處理安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)由對(duì)象指標(biāo)體系、監(jiān)測(cè)工具和監(jiān)測(cè)處理三大要素組成。

16.2生產(chǎn)監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)監(jiān)測(cè)內(nèi)容監(jiān)測(cè)儀器名稱(chēng)監(jiān)測(cè)儀器類(lèi)型斜坡滑動(dòng)地面傾斜計(jì)應(yīng)變計(jì)型、氣泡式

山坡面滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)力水位計(jì)應(yīng)變計(jì)型、半導(dǎo)體型雨量計(jì)觸發(fā)型（+計(jì)數(shù)器）加速度計(jì)應(yīng)變計(jì)型、半導(dǎo)體型、線(xiàn)性差動(dòng)

泥石流監(jiān)測(cè)攔截索（+荷重計(jì)）應(yīng)變計(jì)型、振弦式振動(dòng)計(jì)獨(dú)立輸出地聲檢測(cè)器獨(dú)立輸出簡(jiǎn)便型傾斜儀半導(dǎo)體型

沉降測(cè)量地表連續(xù)沉降計(jì)應(yīng)變計(jì)型、線(xiàn)性差、電阻尺土地沉降計(jì)應(yīng)變計(jì)型、線(xiàn)性差、電阻尺、磁環(huán)式地表大范圍滑動(dòng)地滑計(jì)應(yīng)變計(jì)型、譯碼器、電阻尺地表位移地表變位計(jì)（全站儀、GPS定位）獨(dú)立輸出山體滑坡安全監(jiān)測(cè)

16.2生產(chǎn)監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)傳統(tǒng)有線(xiàn)型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

16.2生產(chǎn)監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)檢測(cè)的體系架構(gòu)

16.2生產(chǎn)監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)近距離無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模塊選擇指標(biāo)Wi-FiBluetoothUWSZigBee傳輸標(biāo)準(zhǔn)802．11b802．15．1802．15．3a802．15．4使用頻率2.4GHz、5GHz2.4GHz3.1~10.6GHz（US）868MHz、915MHz、2.4GHz主要運(yùn)用Web，郵件，視頻取代電纜線(xiàn)多媒體流監(jiān)視與控制消耗電源高中低極低可連接網(wǎng)絡(luò)規(guī)模327點(diǎn)對(duì)點(diǎn)255或6500帶寬（kb/s）≥11000720至480Mb/s20~250傳輸距離（m）1~1001~10+1~10+1~100+產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)速率高，柔性好成本，方便速率高可靠性高，能耗低，成本低

16.2生產(chǎn)監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)傳感器集群通過(guò)無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)模塊形成前端感測(cè)網(wǎng)

16.3物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用案例煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能是隨時(shí)在地下數(shù)百米甚至數(shù)千米的瓦斯、毒氣、滲水量等是否超標(biāo)，是否有明火、自燃等隱患，巷道內(nèi)應(yīng)力分布及變化等。

16.3物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用案例煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

16.3物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用案例煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)16.3物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用案例煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)井下礦道安全監(jiān)測(cè)及人員位置管控解決方案架構(gòu)

16.3物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用案例智能維護(hù)系統(tǒng)

智能維護(hù)系統(tǒng)（IntelligentMaintenanceSystem,IMS）又稱(chēng)E-maintenance，是采用性能衰退分析和預(yù)測(cè)分析方法，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（具體為融合有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)、非接觸式傳感技術(shù)、嵌入式智能電子技術(shù)等），使產(chǎn)品或設(shè)備達(dá)到近乎零故障性能的一種新型維護(hù)系統(tǒng)。

16.3物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用案例智能維護(hù)系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)的演變

16.3物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用案例智能維護(hù)系統(tǒng)系統(tǒng)基本架構(gòu)

16.3物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用案例企業(yè)動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與智能廠房維修系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)通過(guò)設(shè)計(jì)一批感測(cè)節(jié)點(diǎn)、安裝動(dòng)態(tài)傳感模塊為中心。以臺(tái)灣識(shí)方科技的產(chǎn)品為例，其監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的系統(tǒng)由無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)感測(cè)模塊、三維加速儀、電流計(jì)三者結(jié)合而成，通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)軸XYZ方向的加速度變化，了解發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)情況，判斷其軸承耗損變形程度，再通過(guò)電流流量，預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的異常趨勢(shì)。

16.3物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用案例企業(yè)動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與智能廠房維修系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)感測(cè)輸出信號(hào)

16.3物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用案例視覺(jué)傳感操控機(jī)器

視覺(jué)操控是物聯(lián)網(wǎng)的前沿技術(shù)，它采用視覺(jué)跟蹤（Eye-tracking）技術(shù)，通過(guò)外掛在PC或平版電腦上的感測(cè)裝置與辨識(shí)軟件，可讓使用者通過(guò)眨眼、眼球移動(dòng)/視線(xiàn)移動(dòng)、凝視等眼部動(dòng)作來(lái)控制系統(tǒng)。其關(guān)鍵技術(shù)是嵌入式視覺(jué)跟蹤芯片（EyeTrackingonaChip），以及相關(guān)的視覺(jué)控軟件，通過(guò)移動(dòng)裝置連接的外掛裝置捕捉眼睛移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)眼控與現(xiàn)有的觸摸與鍵盤(pán)輸入等控制方式結(jié)合。

16.3物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用案例AR技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AugmentedReality，AR），是一種實(shí)時(shí)計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相關(guān)圖像、視頻、3D模型的技術(shù)，目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。這一技術(shù)將給工業(yè)設(shè)計(jì)帶來(lái)巨大變革。

16.3物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用案例AR技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用AR設(shè)備MREALSystem通過(guò)AR展現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)外設(shè)計(jì)示意

16.3物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用案例AR技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用AR用于汽車(chē)設(shè)計(jì)

用戶(hù)采用AR設(shè)備參與汽車(chē)個(gè)性化設(shè)計(jì)

16.3物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用案例工廠人員定位解決方案

工廠人員定位可運(yùn)用多種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用多種解決方案。本節(jié)采用有源RFID標(biāo)簽解決方案，將其封裝在智能手環(huán)中，也可為生產(chǎn)設(shè)備制成電子標(biāo)簽。兩者結(jié)合，能使管理者動(dòng)態(tài)掌握廠區(qū)員工與設(shè)備的分布狀況，以及每個(gè)對(duì)象的動(dòng)態(tài)軌跡，以便進(jìn)行合理調(diào)度、規(guī)劃與管理。當(dāng)有突發(fā)事件時(shí)，管理者也可根據(jù)該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，迅速了解人員位置，及時(shí)采取措施，提高安全和應(yīng)急效率。

16.3物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用案例工廠人員定位解決方案系統(tǒng)技術(shù)思路RFID智能手環(huán)智能終端&天線(xiàn)系統(tǒng)管理功能為每位職工提供一個(gè)RFID手環(huán)，內(nèi)置RFID標(biāo)簽，其上存儲(chǔ)唯一的員工ID號(hào)，及其基本數(shù)據(jù)RFID室內(nèi)定位的關(guān)鍵是識(shí)讀器與天線(xiàn)系統(tǒng)。能對(duì)每位人員在通過(guò)時(shí)自動(dòng)讀取RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送到后臺(tái)系統(tǒng)處理；從而達(dá)到區(qū)域內(nèi)人員定位。

16.3物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)監(jiān)控中的應(yīng)用案例工廠人員定位解決方案系統(tǒng)功能性能

核心模塊基于ARM，可二次開(kāi)發(fā)，支持遠(yuǎn)程升級(jí)，智能算法可支持兩個(gè)及以上的識(shí)讀器和多路徑聯(lián)合判斷等

數(shù)據(jù)安全PS