基于物联网的地震设备远程维护系统的设计

曹舸斌 党文杰 李文涛 马红虎

摘要

随着单片机、传感器、移动通信等技术的快速发展和改进，人们已经迈入到了物联网时代，有力促进了仓储物流、工业制造、视频监控等领域的信息化、自动化和共享化。由于地震设备部署地域分散，传统的人工定期维护不利于提高效率，因此利用物联网可以实现数据采集、传输和分析，构建一个地震设备远程维护系统，及时的分析地震设备是否存在故障，以便能够准确的做出维修或更换等决策，具有重要的作用和意义。

【关键词】地震设备 远程维护系统 物联网传感器 ZigBee协议

1 引言

地震一直是对人类生产生活产生着严重影响。从唐山大地震到近期的汶川地震、鲁甸地震及九寨沟地震等都地震都收到国家关切及百姓关心。而云南省一直是地震高发省份，地震震情监测，对震前防御，震后救援、震情跟踪、地震趋势判断提供者技术支持。因此，地震设备正常和可靠运行就显得非常重要，因此构建一个地震设备远程维护系统，利用先进的传感器、物联网采集设备运行状态信息，以便可以及时的将其传输到服务器，便于实现地震设备状态监控以及故障处理，可以进一步提高地震设备测震台网运行率。

2 地震设备远程维护系统通信功能分析

地震设备远程维护系统通信功能包括数据采集、传输和分析，以便能够发现设备的运行状态，是否存在故障等，将这些数据信息发送给系统进行处理。具体的，系统功能详细描述如下：

2.1 地震设备数据采集

传感器可以集成到地震专业设备系统中，传感器能够实时的采集数据，也可以将这些数据传输到服务器，接收服务器发送的指令数据，实现地震设备的运行现状监控。

2.2 地震设备数据传输

传感器采集完毕数据之后，就可以将数据通过ZigBee物联网传输协议发送到汇聚路由器，汇聚路由器收到数据之后，可以利用TD-LTE网络或者行业网发送到服务器，实现数据信息的存储转发。

2.3 地震设备数据分析

服务器收到数据之后，可以针对地震设备运行状态进行分析，以便发现地震设备是否运行良好。如果地震设备出现了短暂的失灵等现象，可以及时的更换新部件;如果地震设备无法正常工作，可以及时的更换新设备。3物联网在系统中的应用与设计

物联网作为一个先进的新型互联网，其可以实现物物互联，利用ZigBee协议，实现物与物之间的通信。本文设计的物联网结构如图1所示。

物联网包括的节点设备非常多，包括传感器、汇聚路由器、服务器、显示器或电视墙等。传感器部署于地震设备上，采用先进的单片机感知周围数据，将其发送给汇聚路由器;汇聚路由器可以集成多个传感器的数据，实现数据的存储转发。传感器发送数据到汇聚路由器采用ZigBee协议，该协议能够在短时间内寻找汇聚路由器节点，同时发出路由呼叫命令，实时的更新互联网结构。ZigBee协议具有很多应用优势，比如节约数据传输时间、提高传感器的传输精准效率，还可以降低传感器的耗电量，延长传感器的使用寿命。ZigBee保持一个可扩展的特性，其可以随时随地的添加新的传感器，也可以删减传感器。ZigBee物联网协议工作于数据链路层，传输时可以找汇聚路由器保存的地址表，准确的将目的MAC地址所在的端口进行关联，利用内部交换矩阵实现数据存储转发，如果MAC地址不存在，则可以发送一个广播数据包到所有端口，端口可以学习且揭露新的MAC地址，将其添加到内部MAC地址表中，使用ZigBee物联网协议可以将网络划分为多个段，每一个段都可以对照MAC地址表，实现信息过滤和转发，可以有效地减少冲突域。汇聚路由器通过TD-LTE网络将数据传输到服务器，能够利用高速带宽等特性，提高数据传输效率，同时还可以将处理结果输出到显示器或电视墙，以便人们进行可视化的分析和处理，做出准确的决策。

4 结束语

物联网作为当前最为先进的万物互通网络，其利用先进的ZigBee傳输协议，能够实现传感器、汇聚路由器、服务器之间的数据传输，保持网络的可扩展性，同时还可以根据网络拓扑结构添加、删除或更改传感器节点，进一步提高了物联网应用性能。地震设备监控作为物联网应用的重要领域，可以实时的利用物联网和传感器采集设备运行状态数据，及时的对设备进行维护、更新，保证地震设备处在精准监控中，提升测震台网的运行率，提高地震数据质量，为上层决策提供有力的数据支持。

参考文献

[1]戴波，王大伟，江吴琳等.基于Android平台的地震设备维修管理系统[J].地震地磁观测与研究，2016，37（02）：153-156.

[2]张凡荣，杨满仓.基于物联网技术的智能家居远程无线监控系统设计研究[J].信息记录材料，2017，18（10）：14-16.

[3]孟帅，仲梁维，陈彩凤.基于物联网的机械设备远程监控系统设计[J].软件导刊，2018，4（03）：114-115.

[4]张凡荣，杨满仓.基于物联网技术的智能家居远程无线监控系统设计研究[J].信息记录材料，2017，18（10）：14-16.