基于物联网技术的车间管理系统设计

周正贵 (安徽商贸职业技术学院电子信息工程系，安徽 芜湖 241002)

基于物联网技术的车间管理系统设计

周正贵 (安徽商贸职业技术学院电子信息工程系，安徽 芜湖 241002)

针对中小型加工制造企业中存在的问题，利用物联网核心技术ZigBee及RFID设计了车间管理系统。实际应用表明，该系统能够对车间工作环境进行实时监测，同时可以提高工人工资结算效率，对中小型加工制造企业的规范化管理具有一定作用。

物联网；ZigBee；车间管理

物联网技术是将射频技术、传感器技术、互联网技术、通信技术等融为一体的综合性应用技术[1-2]，目前已在工业控制、智能家居、农业智能化等领域得到广泛应用[3-4]。物联网一般分为3层结构，即感知层、网络层、应用层[5]。感知层利用各种传感器或条形码采集各种信息参数，网络层负责把采集的信息参数快速、准确地传送到应用层，应用层通过各种应用软件对信息参数进行分析处理。为此，笔者基于物联网技术设计了车间管理系统❶安徽商贸职业技术学院2012年科研项目(2012KYZ02)。，以便为中小型加工制造企业的规范化管理提供帮助。

1 系统总体设计

设计车间管理系统的目的主要是便于中小型加工制造企业进行规范化管理。该系统的功能包括工厂车间工作环境信息的智能化控制及工资结算、工人考勤的优化。车间工作环境信息的智能化控制包括如下内容：环境信息(如温湿度、有毒气体等)的采集；视频信号的采集；上位机监控界面的实现。工资结算、工人考勤的优化内容包括：利用RFID射频识别技术进行身份识别，以便工人快速进行上班考勤；利用条形码技术进行工人工资结算，省去了人工结算工资的繁琐环节。

2 系统硬件设计

图1 系统车间环境监测图

1)车间环境监测控制 工厂车间工作环境信息的智能化控制硬件设计框图如图1所示。节点模块采用CC2530芯片设计硬件电路，每个节点连接一对应传感器采集车间环境信息。CC2530芯片内部集成了无线收发单元，节点间的网络采用ZigBee技术组网，通过协调器节点0把所有采集的环境信息传送给上位机界面显示。节点间的组网是无线方式，这样使得节点安装方便。协调器节点0与上位机之间采用串口通信方式，该通信方式比较稳定。针对视频信号的采集，可以采用内置无线网卡功能的摄像头，并将摄像头IP地址、路由器IP地址和上位机IP地址设置为同一网关，从而保证图像信息的正常传输。

2)工资自动结算及查询 很多中小型零配件生产企业工人工资的计算采用计件制，即工作结束后用秤测量工人的当天处理零件的重量，然后除以单个重量，从而得到该工人当天的工作量。上述过程通过人工操作完成，既费工又费时。为了解决上述问题，系统设计了工资自动结算及查询的功能(见图2)。通过把扫描的一维码、电子秤重量等信息由路由器发送至上位机对应数据库中，然后上位机对这些数据进行智能分析，最终达到工资查询和自动结算得目的。

3 系统的实现

1)车间环境监测 关于车间环境的监测，主要通过ZigBee技术采集车间温湿度、有毒气体等参数。在ZigBee网络中，节点0为网络协调器，其他节点为终端节点，每个节点连接相应传感器，采集的环境信息由终端节点进行处理，然后通过网络发送到网络协调器，最后网络协调器把所有数据送至上位机显示(见图3)，同时在利用TI免费协议栈的基础上完成ZigBee网络的通信。此外，在网络程序设计过程中主要应注意如下几个方面：所有节点网络ID号应相同；不同节点地址不同；协调器需标示出所有节点地址，终端节点需标示出父节点地址。

图2 系统工资结算及查询图 图3 终端节点采集数据送至上位机流程图

图4 计件工资自动结算流程图

2)工资自动结算 计件工资自动结算流程图如图4所示。每位工人配备一个固定的工作箱，箱子外壳贴有一维码，该一维码信息包含有工人姓名、工人编号、零件加工环节编号等信息。车间内配置一台电子秤，电子秤具有一维码扫描枪并内置无线路由器。当某位工人把工作箱放在电子秤上，电子秤扫描工作箱一维码信息并将相关基本信息如该工人姓名、编号、零件加工环节编号、箱子总重量、单件零件重量等通过无线网络发送至上位机内部数据库中。在数据库中对该工人的工资进行自动计算并在界面上显示工人姓名及其工资总额等信息。

4 结语

当前，我国中小型加工制造企业的管理模式比较落后，如用手工进行工资结算，工资查询麻烦等。利用物联网技术设计并实现了中小型加工制造企业车间管理系统，该系统底层数据采集采用ZigBee无线组网，具有设备节点体积小、便于安装与调试、耗电量低、网络稳定性高等优点。实际应用表明，利用车间管理系统可为中小型企业车间提供更好的安全生产环境，也能够解决计件工资结算的问题，达到了智能化管理的目的，因而具有较高的应用价值。

[1]吴沧海，何火娇，熊焕亮，等.基于RFID与Zigbee的牛场远程监测系统设计[J].农机化研究，2013(2)：163-166.

[2]徐肖肖，瞿光祥，黄艳秋，等.基于ZigBee的矿井无线语音通信系统探讨[J].工矿自动化，2013(1)：99-102.

[3]付军安，卢涵宇，王合闯，等.基于Zigbee的定位系统环境参数的探讨[J].长江大学学报(自科版)，2011，8(4)：86-88.

[4]禹谢华，张晓芳，黄泽鑫.无线传感器网络安全路由协议研究[J].长江大学学报(自科版)，2011，8(8)：98-101.

[5]万磊，章勇，李剑.基于ZigBee无线传感器网络的智能家居设计[J].电子科技，2012(2)：116-119.

[编辑] 李启栋

TP391

A

1673-1409(2013)22-0073-02

2013-05-17

周正贵(1984-)，男，硕士，助教，现主要从事物联网技术应用方面的教学与研究工作。