基于网络通讯的设备监控系统

岳强

摘要：本章首先分析网络监控软件的总体需求。随后根据总體需求确定软件的总体结构，设计网络通讯服务、软件架构。最后，总结网络监控软件开发过程涉及到的关键技术。

关键词：网络通讯;设备监控系统;关键技术

随着企业发展的不断扩大，传统的本地设备监控方式已不能满足企业大范围、远距离监控的需求，因此通过网络将设备进行监控、数据进行传输的远程监控系统应运而生。

一、网络监控软件总体需求

以一个堆垛搬运的产线为例，单件产品通过传输带由其他地方输送到装箱机器人工作区域，装箱机器人负责将单件产品装箱，装箱完毕后发送一个信号给码垛机器人，码垛机器人准备作业，同时装箱机器人将装好的单件产品放入码垛机器人的传输带上，通过传输带将装好的单件产品运输到码垛机器人工作范围内，码垛机器人开始码垛作业。

从上面的生产线产品流程可知，生产线需要具备以下几点要求：

（1）由于生产线中机器人较多，各个机器人之间需要良好的协调性;

（2）及时发现每一个机器人的运行故障，并且需要立即处理，以把现场损失降低到最小降低劳力和财力的输出;

（3）为客户企业提供机器人的在线监控、管理等服务。

依照以上需求，我们建立的机器人网络监控软件必须具有以下功能：

（1）机器人设备组织管理。用户可以自行添加或删除机器人设备的相关信息，比如机器人设备的出厂口期、控制器型号等，便于操作者了解当前机器人的信息。

（2）通讯功能。通过网络监控软件必须能够获取或者发送相应指令，并且网络状态稳定，同时具有网络连接状态提示功能，在此基础知识，还需满足同时连接多台机器人设备的要求。

（3）监测功能。包括机器人各坐标轴的位置数据显示、各坐标轴的速度数据显示、工作状态显示和工作模式显示以及寄存器显示功能及各旧点的状态显示等。为了便于操作者观察，所有信息其中速度和位置形成曲线图，更加形象显示出机器人设备的运行状态。

二、网络监控软件架构设计

根据软件的总体需，监控软件需要一套与机器人运动控制器能够进行数据传输的通讯功能，包括程序文件的传输和参数的传输。在通讯功能的基础上，监控软件需要对网络数据进行分析和处理，并且需要同时连接多台机器人运动控制器，实时监测每一台控制器的工作状态，另外对于机器人的附加信息比如制造厂商等信息进行录入和存储。由于监控软件是面向用户的，必须有一个良好的操作界面，对相关信息进行管理。

在线机器人层：在线设备通过以太网与监控软件进行数据的交互。

传输层：通过网络桥接的方式将各个路由器联网，形成局域网。

三、基于网络通讯的设备监控系统的关键技术

根据机器人网络监控软件的总体架构把模块分为：网络通讯功能、并行监控功能和由人机交互界面，数据监控包括实时数据与非实时数据的监控，网络通讯包括协议的选择与实现，界面模块包括四个界面开发。

（一）网络通讯功能

网络通讯功能必须要满足连接多台控制器的功能需求，每一台控制器通过以太网连接到局域网中，同时安装有监控软件的电脑也通过网络连接到同一个局域网中，通过识别不同IP来识别不同控制器，达到连接多台控制器的目的，以便集中管理及监控;由于整个局域网络中既有Windows操作系统的平台（安装监控软件），又有Linux操作系统的平台（控制器系统），通讯功能必须具有跨平台通讯服务功能;准确并且稳定的数据传输功能是监控软件进行数据分析的基础，通讯服务的内容包括参数服务、文件服务等内容，参数服务具有传输数据的功能，文件服务具有传输文件的功能;根据不同的数据类型和数据功能需要采用不同的通讯协议，合理利用不同通讯协议的优点进行网络数据的传输，减少资源浪费，避免丢帧现象的发生。

所以，其他功能模块的实现都会受到通讯功能模块的影响，继而影响整个监控软件的功能。通讯模块必须满足以下几点要求：第一，能够准确的与控制主机进行数据交互;

第二，能够与控制主机建立稳定的网络连接，保证网络的稳定性。

（二）监控功能

监控软件的核心功能根据功用划分为并行监控、实时监测和信息管理三大功能，具体功能的特征描述如下：

（1）并行监控功能实现了同时对多台机器人的监控，通过界面上相应控件的切换实现不同在线机器人的状态显示，并保持每一台机器人与PC端的网络状态不变，随时提供报警功能。

（2）实时监控功能提供对机器人各项数据的监控，包括周期性数据和非周期性数据。周期性数据包括机器人各坐标轴的位置数据显示、各坐标轴的速度数据显示、工作状态显示和工作模式显示等;非周期性数据包括寄存器显示功能及各旧点的状态显示等，通过以上两类数据可以帮助用户诊断当前机器人的状态。

（3）信息管理提供机器人相关信息录入和保存，包括该机器人的控制系统型号、生产厂家、所在的生产部门、网络IP地址、机器人ID等信息，其中机器人的控制系统型号、生产厂家、所在的生产部门为非必须信息，网络IP地址、机器人ID为必须信息，合理分配计算机资源，使操作简单。

（三）人机交互界面

与用户直接接触的就是界面模块，用户通过界面直观了解机器人的具体信息，用户可以通过鼠标的点击、鼠标中键的滑动访问或者修改数据。界面模块按功能需求分为五个子界面，针对不同数据类型，设计了实时数据界面和非实时数据界面，另外设计了为了保存数据的数据库参数界面、历史数据界面以及树形控件，其中树形控件是为了操作者能够快速导航以选择相应的机器人，数据库参数界面是为了保存机器人的编号、出厂口期等，历史数据界面是为了保存机器人的实时数据与非实时数据。在界面的风格和布局以及操作方式上做了再三斟酌，目的是为了呈现一个美观并且操作方便的界面。

四、结语

基于网络通讯的设备监控系统已实现了对现场的运行状态及数据信息传输到监控中心的监控，并可对突发紧急情况进行处理，以确保在第一时间发现安全隐患，实现了环境监控的现代化管理，不足之处在于监控部分尚不具备入侵检测的功能，以后将继续完善这方面的工作。

参考文献：

[1]胡建.基于PLC的设备监控管理系统的研究与应用[J].世界有色金属，2018（23）.

[2]陈菊.网络通讯设备的检修与安全监控系统分析[J].电子世界，2018（17）.

[3]赵立春，梁一平，林悦，等.搭建基于H3C的网络设备监控系统[J].电脑知识与技术，2012，8（13）：52-54.