基于物联网技术的工程机械监控系统设计

蒋婷 成都理工大学信息科学与技术学院

基于物联网技术的工程机械监控系统设计

蒋婷 成都理工大学信息科学与技术学院

近年来，在世界范围内很多国家中工程机械呈现出了突飞猛进的增长状态，尤其在我国，工程机械的产量和销量都位居世界前列。工程机械系统的迅猛发展，对工程机械系统的产品以及系统设计提出了较高的要求。为了实现工程机械产品及其自动化，我们需要对工程机械实现全面、全生命周期的监控。此外，近年来物联网技术的持续发展，给工程机械的自动化、智能化提供了一个良好的环境。物联网，顾名思义，就是让我们生活中的物体都能连接在一起，组成一个像互联网一样的网络，并且最终都加入互联网。物联网系统可以实时自动地对物体进行监控、追踪、识别、定位并且可以通过反馈回来的信息进行实时地控制。为此把物联网技术应用到智能化的工程机械系统设计中，实现对工程机械全生命周期、全方位的监控与控制。

工程机械 物联网 系统设计 监控 自动化

随着计算机技术、机械自动化技术、通信技术的发展更替，后起之秀的物联网技术促进各个行业的革新与升级，使得智能工程机械系统应用越来越广泛。在传统的供电、供水、能源、环保、轨道交通、石油、机场、铁路、石化以及在我们日常生活和工作中，物联网技术应用层出不穷。

1 物联网简介

物联网（Internet of Things），即通过射频识别（RFID）、传感器（sensor）、定位系统、扫描器等感知层设备将采集获取的信息数据预先约定的数据通信协议接入到互联网，完成数据的传输、接收、处理、交换、应用，实现对物体的定位、识别、跟踪、监控和管理等。而基于物联网控制的数据收集和监控系统（Supervisory Control and Data Acquisition）是一种自动化生产和资源调度的智能系统。该系统完成对作业现场所有设备的采集数据、测量情况、设备的参数调节等信息实时监控获取，并通过与系统中预先设定的参数信息进行比对和校验，及时做出预警、调控、处理等反应。达到现场作业的设备、产品、人员都能接入互联网，方便统一管理调整。

2 物联网应用简介

对于自动化工程师而言，物联网不是一个全新的概念和技术。无论是现代化的生产车间，还是传统的电网、自来水管网网络、燃气管道网络、道路桥梁、隧道、飞船、卫星等行业，物联网技术都能很好地将各类设备接入互联网，完成对设备的实时监控和有序调整。

3 物联网的三大关键技术

（1）传感器技术：作为物联网感知层的关键技术，关系到整个工程机械系统对数据的采集和信息的感知。同时将传感器的光电信号转换成计算机或者其他处理设备可以处理的光电信号，完成数据样本的采集。

（2）RFID标签技术：作为感知技术的一种，融合无线射频技术和嵌入式技术完成对各类物体的标识区分，非保密性数据获取、控制等。

（3）嵌入式技术：一种综合计算机硬件、传感器、集成电路、电子应用的复杂技术，以应用为中心，计算机技术为基础，通过协调硬软件完成应用可靠、系统稳定、成本低廉、体积微小的专用计算机系统设计。

综上所述，物联网就好比人体，传感器扮演人体中的眼睛、鼻子、皮肤等接受信息的感觉器官，系统中的网络充当神经系统，用以传递和接收信息，而嵌入式系统用来作为处理、存储数据的大脑，通过收发控制指令，完成对物联网系统中各个设备的实时监测和控制。

4 智能化的工程机械系统设计

工程机械智能化的产品监控系统主要包含两部分信息：动态和静态。静态信息主要含有维护信息、设计信息、制造信息、流通信息。动态信息主要包含智能化产品的主要部件的状态参数信息，如温度、电流、电压、压力、流量等。如下是智能化的物联网产品监控的系统功能模块设计：

4.1 智能化的物联网静态工程机械信息的收集、储存、和查找

该系统能自动收集工程机械产品的整个机械及其零部件的设计、制造、销售、维护和回收等静态信息，并将收集到的信息存储在系统的存储设备中。使用人员可以根据自己的需求查找获取所需要的相应信息。

4.2 智能化的物联网工程机械系统状态信息的实时收集

该系统能够自动的收集工程机械产品及其零部件的运行参数，如发动机的温度、机油箱里面机油的压力、系统工作时的机油温度、系统工作时的电源电压、发动机工作时的转动速度、燃油的实时油位等。

4.3 智能化的物联网工程机械产品的地理位置的信息收集

近年来，工程机械作业分散化发展，工程机械开始实时租赁制度，智能化工程机械产品系统能够实时获取产品的地理信息，并根据地理位置对系统做出调整和管理。

4.4 智能化的物联网工程机械关键信息的伪冒防范与追溯查询

该系统能够查询和追溯产品整个生命周期的生产详情信息，实现工程机械系统产品的回收利用和再制造。同时，防止工程机械系统中的零部件等被非正常、不合法地维护和非法替换，保证机械产品的可靠性和有效性。

4.5 智能化的物联网工程机械系统工程故障信息收集和自动化智能化处理

该系统可根据系统采集获取的异常状态信息，实时自动预警、报警，自动智能化地为维护人员提供可视化解决方案，配合工作人员，完成系统故障智能化处理。

4.6 智能化的物联网工程机械系统的远程监控功能

该系统提供远程监控功能，实时对系统的生产过程的详情信息和产品信息进行监视和统计，通过用户体验度较好的交互系统，完成对系统的远近程监视和调控，减少不必要资源的浪费和工作人员的维护压力，实现智能化管理。

5 结语

近年来，云计算、大数据、硬件技术的发展，促使智能工程机械系统成为物联网技术的应用和研究热点。本文结合物联网系统和机械工程系统的特点，对相关物联网技术应用在智能化的工程机械监控领域进行了探索和描述，概要性设计了系统的功能模块机器功能。并针对机械工程智能系统的应用前景，阐述了物联网给机械工程带来的又一个发展春天。