基于物联网的机械设备在线监管系统设计

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基于物联网的机械设备在线监管系统设计

作者：蔡川王小平袁亮

来源：《企业技术开发·中旬刊》2013年第02期

摘要：通过数据采集节点采集机械设备的运行数据（包括振动参量、温度、湿度参

量），采用zigbee协议构建无线传感器网络，汇聚节点信息，并通过串口传输到嵌入式平台，完成对采集数据的分析处理，可对设备进行实时监控。

关键词：物联网；复杂机械设备；在线监测；无线传感器网络；ZigBee

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）05-0005-02

随着现代化科技的飞速发展，越来越多的生产企业引入了自动化生产线以减少人力成本和提高企业效益。然而，生产线的每个机械设备都会出现疲劳或者损坏的现象。因此，引入物联网技术，实现对大型复杂机械设备的故障情况进行实时在线监测，对事故进行提前预警，避免了人工巡查的繁重工作，降低了企业的运行成本，避免企业的重大财产损失和人员的伤亡。

1 系统体系结构及功能

系统根据物联网架构分为三层（图1）：感知层、网络层及应用层。其中感知层包括安装在机械设备上的无线传感器网络节点（即数据采集点）以及汇聚节点，它们构成了一个完整的WSN网络，完成待测参数数据的采集及汇聚；网络层包括有线及无线通信网络，主要负责数据的传输；应用层包括在物联网服务器上的分析程序，以及运行在移动终端上的客户端程序。

节点通过传感器Sensor采集相关信息（包括温度、湿度、加速度），进入节点的MCU，通过ZigBee网络汇聚到协调节点。

协调节点对所收到的各终端节点进行数据融合，封装成一定的数据格式，通过串行端口传递到嵌入式网关。

嵌入式网关从协调节点的串口读取数据，对自定义协议进行解码，并在该嵌入式网关中构建TCP服务器及WEB服务器，对收到的数据按照TCPIP协议格式进行封装，并等待各终端节点的连接，嵌入式网关完成的功能相当于一个简单的物联网中间件。

在终端上通过TCP连接网关，接收数据并进行实时分析和展示，并完成相关信息的告警及控制。

2 系统主要模块设计

从系统的角度看，分成传感器网络节点、嵌入式网关（中间件）以及终端三个部分。