浅谈工程机械远程监控系统的发展趋势

2020-11-26马肇丽

商品与质量 2020年23期

关键词：通信协议工程机械远程

马肇丽

青岛华洋旭日建设工程有限公司山东青岛 266100

1 监控系统现状

针对工程机械来说，其远程监控系统的功能主要集中在作业参数实时监控、电子地图服务、历史轨迹查看、消息及时推送及查看、数据采集统计和危险情况警报提醒等功能上[1]。总结来说，基本上有四类功能：

（1）作业参数的监控。作业参数的监控包括对位置信息的监控，监控中心的技术人员通过分析接收到的机械工作参数，及时了解机械的工作状况。

（2）数据分析统计。借助工程机械远程监控系统的统计分析功能，了解机械每天的工作时间、工作强度、工作地点、机械运行状态，通过对作业参数的二次分析掌握施工整体情况。

（3）静态数据的管理。建立机械的静态档案，科学管理机械。

（4）历史数据的查询和利用。

2 远程监控终端的设计

2.1 硬件模块的设计

远程监控终端的硬件设备是系统构成最基本的要素。在设计时，首先要对矿山和工程机械设备的使用需求进行分析，以确定监控终端要实现的功能形态。而后对硬件结构进行设计，其中包括了对电源模块、GPRS通信模块、GPS定位模块、信号测试模块、嵌入主板模块、CPU模块、CAN通信模块、调试模块、充电模块、CPU辅助模块等几大模块进行结构化整合。

在硬件设计中，电源模块的设计主要是对监控终端进行过压保护及欠压保护、断电保护，保证供电设备的安全性。而通信模式的设计是为了通过通信协议标准串连口的准确连接来实现数据的传输和接收，从而保证数据信息的实效性。定位模块的设计是为了对设备能够有一个精准的定位，便于及于对设备的位置、运行状态等数据进行采集和反馈，为提高对设备的管理能力有着十分重要的意义。信号检测模块的设计是为了实现对少量外接开关量的模拟量进行数据采集的目的。嵌入主板模块的设计实现了终端数据读写、定位、总线传输及各种接线服务功能。满足了监控终端程序写入、数据采集、通信代码输出等数据处理的需求。CAN通信模块的设计更多的是考虑有效支持数据分布以及实时控制串连通信接口的数据转换。调试接口模块的设计是为了满足对远程监控终端运行时的故障进行诊断和调试，从而保障监控终端运行的安全性[2]。充电模块的设计可以说是一个备用电源，主要用于工程机械设备断电维修后，设备所需的电量支持，该模块主要应用在监控终端休眠时间段中。CPU辅助模块的设计主要是对CPU主板断电后的设备辅助，保持设备的基本功能正常运转，保证设备中数据交换、存储等功能不受影响。

2.2 通信协议的设计

通信协议是保证远程监控终端数据传输准时性及准确性的关键，在工作模式设计完成后，要根据矿山和工程机械设备的需求，设计出合理的通信协议，提高对PLC等设备数据信息采集处理的能力。目前我国基于矿山主和工程机械设备远程监控终端最常用的通信协议是数据传输—应答模式设计。该种模式采用的工作流程主要是先由远程监控终端向客户端发送数据请求，然后由客户终端对所采集到的PLC数据信息进行加密处理，并返回到远程监控终端中。

2.3 软件设计

硬件完成后，要进行软件的设计。软件设备也称为程序设计，是确保实现远程监控终端数据采集、传输、分析、处理功能的重要因素。程序的设计不仅要能够驱动终端设备最底层的硬件，还要根据工程机械设备的工作流程和工作状态设计出运作模式。同时要根据矿山和工程机械设备实际工作中对数据信息的需求及协议的监控需求，设计出以代码形式来展现的监控流程，从而实现对设备的远程监控功能。设备依据现代工程机械设备发展需求，CPU嵌入式ARMCOPTEX-M3系统处理器LPC1778是目前远程监控终端应用电广泛的系统。其具有结构简单、系统集成率高、内核轻薄、功率低、损耗小等优点。而采用支持Cortex-M3/M1/M0等内核处理器，则具有任务处理速度快、初始化速度化、时间与任务同步处理等功能。此外，该程序还具有在μCOS-Ⅱ操作系统下开发的主函数主要进行了系统硬件初始化的特点，同时具备操作系统初始化、初始任务的创建以及多任务处理的开启功能。

3 监控系统趋势

3.1 普遍和智能云平台结合

工程机械的作业数据呈现数量巨大和类型多样化的特点，需要性能强的服务器端建立起完善的数据存储和处理方案。随着工程机械监控系统朝着智能化方向的不断发展，工程机械监控系统云平台的建立势在必行，未来工程机械监控系统的诸多应用将围绕监控系统云平台以上位机形式进行展开。

3.2 监控终端轻量化

工程机械的监控系统从C/S模式到B/S模式的转变，是监控系统不断向便捷化发展的体现。随着通信技术的不断优化和Android智能手机的普及，监控终端不断向着轻量化的趋势发展。目前已经出现了很多基于Android智能手机的监控系统和基于微信公众平台的监控系统。随着工程机械监控系统的不断发展，监控终端将更加轻量化，实现更加智能化的管理水平。

3.3 基于大数据的数据分析

对于工程机械的作业参数实时采集和监控已经进行了很长的时间了，但对于采集到的大量数据只是进行了很浅的分析，并未进行深度挖掘，未来的工程机械远程监控系统将更加注重于对基于大数据的分析和应用，例如结合深度学习和数据挖掘等技术针对远程上传的数据进行工程机械的作业状态评测和作业质量评估等，通过基于大数据的数据分析帮助厂家经营业务并提高施工方的作业效率。